Introduktion til nitrogenbaserede flammehæmmere til nylon

Introduktion til nitrogenbaserede flammehæmmere til nylon

Nitrogenbaserede flammehæmmere er karakteriseret ved lav toksicitet, ikke-korrosivitet, termisk og UV-stabilitet, god flammehæmmende effektivitet og omkostningseffektivitet. Deres ulemper omfatter dog forarbejdningsvanskeligheder og dårlig dispersion i polymermatrixen. Almindelige nitrogenbaserede flammehæmmere til nylon omfatter MCA (melamincyanurat), melamin og MPP (melaminpolyfosfat).

Flammehæmmende mekanismen involverer to aspekter:

1. "Sublimering og endoterm" fysisk mekanisme: Flammehæmmeren reducerer polymermaterialets overfladetemperatur og isolerer det fra luften gennem sublimering og varmeabsorption.
2. Katalytisk karbonisering og intumescensmekanisme i den kondenserede fase: Flammehæmmeren interagerer med nylon og fremmer direkte karbonisering og ekspansion.

MCA udviser dobbelte funktioner i flammehæmmerprocessen, idet det fremmer både karbonisering og skumdannelse. Flammehæmmerens mekanisme og effektivitet varierer afhængigt af typen af ​​nylon. Undersøgelser af MCA og MPP i PA6 og PA66 viser, at disse flammehæmmere inducerer tværbinding i PA66, men fremmer nedbrydning i PA6, hvilket resulterer i bedre flammehæmmende ydeevne i PA66 end i PA6.

1. Melamincyanurat (MCA)

MCA syntetiseres fra melamin og cyanursyre i vand, hvorved der dannes et hydrogenbundet addukt. Det er en fremragende halogenfri, lavtoksisk og lavrøgsflammehæmmer, der almindeligvis anvendes i nylonpolymerer. Traditionel MCA har dog et højt smeltepunkt (nedbrydes og sublimerer over 400 °C) og kan kun blandes med harpikser i fast partikelform, hvilket fører til ujævn spredning og stor partikelstørrelse, hvilket negativt påvirker flammehæmmerens effektivitet. Derudover fungerer MCA primært i gasfasen, hvilket resulterer i lav dannelse af forkulning og løse, ikke-beskyttende kulstoflag under forbrænding.

For at løse disse problemer er molekylær kompositteknologi blevet anvendt til at modificere MCA ved at introducere et komplementært flammehæmmende additiv (WEX), som sænker smeltepunktet for MCA, hvilket muliggør samsmeltning og ultrafin dispersion med PA6. WEX forbedrer også dannelsen af ​​forkul under forbrænding, hvilket forbedrer kvaliteten af ​​kullaget og styrker MCA's flammehæmmende effekt i kondenseret fase, hvorved der produceres flammehæmmende materialer med fremragende ydeevne.

2. Intumescent Flame Retardant (IFR)

IFR er et betydeligt halogenfrit flammehæmmende system. Dets fordele i forhold til halogenerede flammehæmmere omfatter lav røgudledning og frigivelse af giftfri gas under forbrænding. Desuden kan det forkullede lag, der dannes af IFR, absorbere smeltet, brændende polymer og dermed forhindre dryp og brandspredning.

Nøglekomponenter i IFR inkluderer:

• Gaskilde (melaminbaserede forbindelser)
• Syrekilde (fosfor-nitrogen flammehæmmere)
• Kulstofkilde (selve nylon)
• Synergistiske tilsætningsstoffer (f.eks. zinkborat, aluminiumhydroxid) og dryphæmmende midler.

Når masseforholdet mellem fosfor-nitrogen flammehæmmere og melaminbaserede forbindelser er:

• Under 1%: Utilstrækkelig flammehæmmende effekt.
• Over 30%: Fordampning sker under forarbejdning.
• Mellem 1%–30% (især 7%–20%): Optimal flammehæmmende ydeevne uden at påvirke forarbejdningsevnen.

  More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com