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阻燃尼龍的特性與影晌因素

文章出處:徐州騰飛工程塑料有限公司   發布時間:2016-10-06 11:25:00    點擊數:-   【

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在尼龍樹脂中加入阻燃劑,較好地解決了尼龍易燃燒的缺點,擴大了在電氣、電子、電器行業的應用。從性能特征上講,阻燃尼龍與純尼龍有以下幾方面的變化: 

1.力學性能普遍下降 不管是添加哪種阻燃劑都對尼龍力學性能產生影響,但紅磷、氮系阻燃尼龍相對好一些。對于用作結構部件來說,阻燃增強尼龍可以滿足需要; 
2.加工流動性能有所提高添加低分子化合物對提高尼龍的加工流動性有一定積極作用。特別是在添加合適的分散劑的情況下,材料的流動性得到較大的改善。值得一提的是氮系阻燃尼龍流動性特別優良; 
3.耐熱性有所改變溴系阻燃尼龍的耐熱性較純尼龍有所下降。當然,通過添加適當的抗氧劑可以彌補這一缺陷。此外,在成型加工過程中,盡可能降低其加工溫度,避免材料的熱氧老化問題; 
4.耐摩擦性能下降加入阻燃劑后,會使尼龍的耐摩擦性能下降。所以,阻燃尼龍一般不適合用作耐磨材料。 
阻燃劑的加入對產品力學性能有較大影響,由于阻燃劑大多數是低分子化合物,與尼龍的相容性較差。因此,阻燃劑的加入會降低尼龍的力學性能。隨著阻燃劑用量的增加,阻燃PA6、阻燃PA66的沖擊強度和彎曲強度呈下降趨勢。阻燃尼龍中阻燃劑分散均勻與否,對阻燃效果有一定影響。通過表面處理的辦法,可提高阻燃劑與尼龍基體間的粘接與分散性。有利于減少阻燃劑用量,既可降低生產成本,又能提高產品力學性能。 
適用于尼龍的阻燃劑主要有有機鹵化物、磷化物和氮化物,此外還有銻化物、硼化物等無機阻燃劑??紤]到無機阻燃劑對材料力學性能的影響較大,所以選擇鹵化物、磷化物和氮化物作為玻纖增強PA66的阻燃劑,它們的阻燃效果見表4-34。由表4-34可知,加入鹵系阻燃劑可得到較高阻燃等級和較高的氧指數;較少量的紅磷也可達到同樣的阻燃效果;而氮系阻燃劑的阻燃效果卻不如鹵化物和紅磷,這是因為氮化物能促使PA66滴落。因此在選擇使用何種阻燃劑時,要考慮到它們對產品的阻燃效果。 

表 幾種阻燃劑對玻纖增強PA66的阻燃效果

阻燃體系

拉伸強度/MPa

缺口沖擊強度/(kJ/m2)

164

11

紅磷

160

7

溴化物

160

5.7

氯化物

117

3.8


表列出用不同阻燃劑阻燃的玻纖增強PA66的力學性能。由表可見,玻纖增強PA66中加入幾種阻燃劑后其力學性能均下降,其中加入紅磷的玻纖增強PA66因加入量較少而其力學性能下降幅度也小,溴化物阻燃的玻纖增強PA66也保留了較高的拉伸強度和沖擊強度;而氯化物阻燃的玻纖增強PA66的力學性能下降幅度較大。所以當對材料的力學性能要求較髙時,應選擇紅磷和溴化物為阻燃劑。也就是說,在實際生產中,要選擇合適的阻燃劑來滿足不同尼龍阻燃制品的力學性能要求。 

表 不同阻燃劑阻燃的玻纖增強PA66的力學性能

阻燃體系

阻燃劑用量/%

氧指數

燃燒性

氯化物

15

35

V-O

溴化物

15

29

V-O

紅磷

7.5

31

V-O

氯化物

15

26

HB

30

28. 9

V-O

就單一阻燃劑來說,要達到V-0級,紅磷的用量約5%?7%,溴系阻燃劑用量在15%?17%,協效劑Sb2O3用量在5%?8%,氮系阻燃劑只能達到V-2級。而這三種阻燃劑復合,可使用量減少,說明三者之間存在一定的協同作用(見表)。PA66的分解溫度較高,多采用熱穩定性較好的芳香族溴系阻燃劑,其中十溴二苯醚阻燃效率較高且成本較低,但容易滲析到材料表面,起霜現象嚴重。采用十溴二苯乙垸可改善這一不足。PA66燃燒有滴落現象,添加適量的蒙脫土可起到明顯的抗滴落作用。根據復配體系中組分的不同含量設計配方,測試試樣的OI,如表所示。由表可以看出,添加20%磷酸三苯酯阻燃效果并不佳,第2組添加含溴阻燃劑與Sb2O3的復配體系,OI增加到28。很明顯,磷、溴、銻三種元素復配阻燃效果最佳,三者間可能發生一定的協同作用, 且添加量大,阻燃效果明顯,OI最高達到33.6,達到UL94V-0級(1.6mm)。但添加十溴二苯乙烷的配方生成一定的黑煙且存在滴落現象,Sb2O3的加入可改善這一缺點,有一定的抑煙作用,滴落變得不明顯。6#和7#配方中引入磷-無機體系,目的在于改善PA66燃燒過程中產生的黑煙。添加TPP、 Mg(OH)2、納米蒙脫土后發現燃燒時幾乎看不到黑煙,OI提高了6.7,同樣達到UL94V-0級(1.6mm)。符合阻燃體系的阻燃效果。

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