阻燃尼龍制造過程中,應(yīng)考慮幾個方面的問題,這就是制品對阻燃等級的要求;對材料力學(xué)性能的要求;對表面性質(zhì)、加工性能及著色性能的要求等。根據(jù)使用要求,確定阻燃種類與用量,助劑的選擇與工藝條件是十分重要的。
一、助燃劑的選擇原則,助燃劑的選擇主要從阻燃效率、產(chǎn)品性能、毒性等方面考慮。
①.阻燃效果好、用量少;
②.與尼龍的相容性較好;
③.分解溫度高,在PA加工溫度下不分解;
④.耐久性優(yōu)良,無明顯的表面遷移;
⑤.對材料的力學(xué)性能的影響較小,大多數(shù)阻燃劑均會降低材料的性能;
⑥.產(chǎn)品電性能影響小,有些阻燃劑對產(chǎn)品電性能有很大影響,從而限制了在電子電器領(lǐng)域應(yīng)用;
⑦.對設(shè)備的腐蝕盡可能小,一般來講鹵素阻燃劑分解產(chǎn)生HX,對設(shè)備有一定的腐蝕;
⑧.無毒、無臭、無污染;
⑨.價格便宜,阻燃劑價格與用量是材料生產(chǎn)成本的主要因素。
二、阻燃劑分為主阻燃劑和輔阻燃劑。主阻燃劑一般是阻燃效果好的,發(fā)揮主阻燃作用的阻燃劑,而輔阻燃劑則是效果不十分理想的,不能單獨使用的,配合使用時效果明顯的阻燃劑,輔阻燃劑起到消煙,防滴落等作用。
1、主阻燃劑有鹵素、磷系、氮系、無機(jī)氫氧化物等,一般主阻燃劑加入量較大。
2、輔阻燃劑為效劑如Sb2O3、硼酸鋅等,另一類為消煙劑如ZnO、ZnS、Fe2O3等。在實際應(yīng)用過程中還應(yīng)注意兩大問題。
①.阻燃劑協(xié)同效應(yīng)的應(yīng)用,在一個配方中,有時需要使用幾種阻燃劑,在選擇阻燃劑搭配組合時,必須了解哪些阻燃劑組合時有相互補充的作用,哪些阻燃劑是相互抵消的。
下面介紹PA常用的幾種組合。
a.鹵系與銻系,Sb2O3單獨使用時并沒有阻燃效果,但與鹵系阻燃劑配合使用時有明顯效果,這是因為在燃燒是分解的鹵素與Sb2O3發(fā)生了反應(yīng),生存了SbX3及SbOX3,而SbX3密度大,具有明顯的隔氧效果,且SbX3具有捕捉自由基的作用,增加了鹵系氣相阻燃效果,鹵系與銻系的配比一般為3:1.
b.鹵系和磷系,在鹵磷復(fù)合體系中,鹵系阻燃劑主要產(chǎn)生氣相阻燃效果,磷系阻燃劑在燃燒時會形成偏磷酸鹽產(chǎn)生固相阻燃效果,兩者形成完整的氣-固相阻燃體系。同時,鹵、磷之間反應(yīng)還可生產(chǎn)PX3、PX2氣體,這類氣體密度較HX大,不易擴(kuò)散,包圍在火焰表面,起到隔氧作用,鹵素與磷系的配比一般為3:2。
c.磷系與氮系,氮系阻燃劑可促進(jìn)磷系化合物的碳化,即成碳作用。碳層覆蓋被燃物表面起到隔氧作用,從而提高了阻燃效果。
d.磷系與銻系,其協(xié)同機(jī)理基本與鹵/銻體相似。
e.紅磷、金屬氧化物,聚磷酸酯酰胺等之間也有協(xié)同效應(yīng)。
f.Sb2O3/硼酸鋅配合產(chǎn)生協(xié)同作用,硼酸鋅起到防滴落作用,硼酸鋅的加入,可減少Sb2O3的用量。
g.紅磷與炭黑有協(xié)同作用,添加炭黑時,紅磷的用量可減少。
②.阻燃劑間的對抗作用,很多阻燃劑組合能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),提高其阻燃效果。但有些阻燃劑相互配合時會相互抵消阻燃作用。使用時應(yīng)特別注意。
a.鹵系化合物不宜同有機(jī)硅混合使用,兩者混合使用,使阻燃體系的氧指數(shù)降低;
b.溴系阻燃劑不宜與硬脂酸鋅配合使用,否則會降低溴系阻燃效果。
c.紅磷與有機(jī)硅不宜混合使用。
d.溴系阻燃劑體系中,不宜添加CaCO3和MgCO3,否則會降低其阻燃效果。
三、阻燃配方設(shè)計的原則與要求,PA阻燃體系的組成與阻燃效果、力學(xué)性能有密切關(guān)系,PA阻燃劑體系應(yīng)包括基料、主輔阻燃劑、助劑等組分,對于不同的PA,不同用途其組成是不一樣的,因此,在設(shè)計配方時,應(yīng)根據(jù)PA的性質(zhì)如熔點、結(jié)構(gòu)、用途、性能要求調(diào)配,一般原則如下。
①.根據(jù)PA的熔點來選擇阻燃劑品種。
②.根據(jù)阻燃PA的用途選擇阻燃劑品種。
③.根據(jù)阻燃PA性能要求選擇相關(guān)助劑如增韌劑、潤滑劑等。
④.在制造玻璃纖維增強阻燃PA時,只能選擇鹵磷系阻燃劑,氮系阻燃劑不能單獨用于玻璃纖維增強阻燃體系。同時,阻燃劑分散劑顯得十分重要。
⑤.在制造白色等淺色阻燃PA時,對阻燃劑的白度、純度有很高要求,阻燃劑的雜質(zhì),特別是具有氧化作用的金屬雜質(zhì),在高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)會加深阻燃體系的色度。
⑥.在阻燃尼龍配方中,還應(yīng)注意添加一定的分散劑,不同阻燃體系使用的分散劑亦不同,其加入量也不一樣。