浅述三聚氰胺系阻燃剂在尼龙中的应用

尼龙是聚酰胺（ＰＡ）的俗称，自美国杜邦（ＤｕＰｏｎｔ）公司在１９３０年推出至今，已发展成为世界上品种最多、应用最广的工程塑料，总产量居于世界工程塑料的首位。在过去的十年中，尼龙工程塑料的年增长率达到８．５％。根据ＰＡ单元链节中含碳原子数目不同可分为ＰＡ６，ＰＡ１１，ＰＡｌ２，ＰＡ４６，

ＰＡ６６，ＰＡ６１０，ＰＡ６１２，ＰＡｌ０１０等。其中ＰＡ６、ＰＡ６６应用最广泛、产量最大。随着尼龙品种的增多，性能的改进，其用途也越来越广泛，应用范围包括汽车、机械设备、电子电器、化工设备、建筑、生活用品、交通运输等，应用比例为：汽车运输占４４％、电子电器及电视占２１％、挤出薄膜和纤维占１７％、其他为１４％。作为一种广泛应用的材料，尼龙大多面临比较苛刻的使用环境，如高湿度、高温度、高电压等。因此尼龙的阻燃性能在许多场合成为一个至关重要的因素，特别在电气用途，如接线柱、插座、开关等。随着新材料等技术的发展，尼龙阻燃改性所用的阻燃剂，已由传统的卤系阻燃剂发展到卤系、磷系、有机氮化合物和无机化合物等多个阻燃剂品种，为不同应用领域、不同阻燃尼龙性能要求提供了更多的选择空间。

聚合物的燃烧在气相和凝聚相两个相区内进行，即分为气相阻燃机理和凝聚相阻燃机理。提高聚合物燃烧时炭化物的含量有助于凝聚相的阻燃，是一种有效的阻燃方法。而通过阻燃剂与聚合物发生化学反应，改变材料的热分解模式，抑制可燃气体的产生，从而在气相阻燃也是一种有效的阻燃途径。在实际应用中常将这两种方法共同作用于同一体系。关于三聚氰胺系阻燃剂，如三聚氰胺－三聚氰酸盐（ＭＣＡ）的阻燃机理，藤野文雄认为是“升华吸热”的物理阻燃方式，即通过ＭＣＡ的“升华吸热”降低聚合物材料的表面温度并隔绝空气而达到阻燃的目的。

从阻燃剂对聚合物材料阻燃作用机制是制约或延缓聚合物热氧降解行为这一基本特征出发，采用热分析等方法研究了ＭＣＡ对ＰＡ６树脂的阻燃机理。研究结果表明，ＭＣＡ的阻燃作用在于ＭＣＡ改变了ＰＡ６树脂的热氧降解历程，使之快速直接炭化形成不燃性的炭质，这些炭质因膨胀发泡作用而覆盖在材料表面形成薄层，隔断了与氧气的界面接触，从而有力地抑制了材料的继续燃烧。此外，分解产生的水、氮气等不燃性气体通过发泡作用使材料变成膨胀体，大大降低了热传导性，也有利于材料离火自熄。ＭＣＡ在阻燃过程中同时表现促进炭化和发泡双重功能。

三聚氰胺系阻燃剂与传统的卤系阻燃剂相比，具有如下９大优点：

（１）烟密度低和烟毒性低

在任何火情之下，三聚氰胺系阻燃添加剂不仅可降低被阻燃基材由于不完全燃烧而产生的烟的密度，而且可将所释放出来的烟的毒性控制在很低的水平上。鉴于这种优越的阻燃性能，三聚氰胺系阻燃剂已被广泛地应用于各种热塑性塑料和热固性塑料的阻燃。

（２）腐蚀性低

三聚氰胺系阻燃剂对混合成型机器和模具的腐蚀性很低，因而不会恶化产品的机械－物理性能，可应用于各个生产阶段，对加工和操作的安全性作出了贡献。

（３）水溶性低

三聚氰胺系阻燃剂的水溶性一般为在１００ｍＬ水（２０℃）中的溶解度低于０．０１ｇ，其中ＭＣＡ的水溶性更是低于０．００１ｇ。

（４）流滴少

使用三聚氰胺系阻燃剂的基材遇火所产生的流滴很少。

（５）阻燃效率高

三聚氰胺系阻燃剂具有较高的阻燃效率；主要原因是它能提供：①惰性气源，这种惰性气源可稀释氧气和高聚物分解产生的可燃气体浓度；②吸热机制，气体的生成和热对流能带走一部分热量。

（６）着色能力好

三聚氰胺系阻燃剂均为白度很高的白色结晶粉末，因而易于着色。

（７）电性能优越

三聚氰胺系阻燃剂不含离子型杂质，故能赋予被阻燃材料优异的电气性能。

用于尼龙阻燃的另外一种三聚氰胺系阻燃剂是双三聚氰胺缩合物—蜜白胺。蜜白胺特别适用于熔融温度高于２６０℃、相对分子质量为８０００～６００００的尼龙树脂。蜜白胺阻燃剂的用量范围为１０％～３０％（质量分数），如果加入在燃烧时对流滴具有抑制作用的化合物（如硼酸铅、无水硼酸锌、硅灰石等）效果会更好。该阻燃剂同样适合于玻璃纤维增强的阻燃尼龙。但加入量过大时，对材料的相比漏电起痕指数（ＣＴＩ）会有影响。随着高分子材料应用领域的不断扩大以及阻燃法规的不断完善，对无卤阻燃剂的要求也越来越高.

 

 

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