Wprowadzenie do środków zmniejszających palność na bazie azotu do nylonu

Wprowadzenie do środków zmniejszających palność na bazie azotu do nylonu

Środki zmniejszające palność na bazie azotu charakteryzują się niską toksycznością, niekorozją, stabilnością termiczną i UV, dobrą skutecznością uniepalniania oraz opłacalnością. Do ich wad należą jednak trudności w przetwarzaniu i słaba dyspersja w matrycy polimerowej. Do popularnych środków zmniejszających palność na bazie azotu stosowanych do nylonu należą MCA (cyjanuran melaminy), melamina i MPP (polifosforan melaminy).

Mechanizm zmniejszający palność obejmuje dwa aspekty:

1. Mechanizm fizyczny „sublimacji i endotermii”: Środek zmniejszający palność obniża temperaturę powierzchni materiału polimerowego i izoluje go od powietrza poprzez sublimację i absorpcję ciepła.
2. Mechanizm katalitycznego karbonizowania i pęcznienia w fazie skondensowanej: Środek zmniejszający palność wchodzi w interakcję z nylonem, wspomagając bezpośrednie karbonizowanie i rozszerzanie.

MCA pełni podwójną funkcję w procesie uniepalniania, promując zarówno karbonizację, jak i spienianie. Mechanizm i skuteczność działania uniepalniaczy różnią się w zależności od rodzaju nylonu. Badania nad MCA i MPP w PA6 i PA66 ujawniają, że te środki uniepalniające indukują sieciowanie w PA66, ale sprzyjają degradacji w PA6, co skutkuje lepszymi właściwościami uniepalniającymi w PA66 niż w PA6.

1. Cyjanurat melaminy (MCA)

MCA jest syntetyzowany z melaminy i kwasu cyjanurowego w wodzie, tworząc addukt połączony wiązaniami wodorowymi. Jest to doskonały, bezhalogenowy, niskotoksyczny i niskodymny środek zmniejszający palność, powszechnie stosowany w polimerach nylonowych. Jednak tradycyjny MCA ma wysoką temperaturę topnienia (rozkłada się i sublimuje w temperaturze powyżej 400°C) i może być mieszany z żywicami wyłącznie w postaci stałych cząstek, co prowadzi do nierównomiernej dyspersji i dużego rozmiaru cząstek, co negatywnie wpływa na skuteczność środka zmniejszającego palność. Ponadto MCA działa głównie w fazie gazowej, co skutkuje niskim poziomem odbarwienia i luźnymi, nieochronnymi warstwami węgla podczas spalania.

Aby rozwiązać te problemy, zastosowano technologię kompozytów molekularnych do modyfikacji MCA poprzez wprowadzenie uzupełniającego dodatku uniepalniającego (WEX), który obniża temperaturę topnienia MCA, umożliwiając współtopienie i ultradrobną dyspersję z PA6. WEX poprawia również formowanie się zwęglenia podczas spalania, poprawiając jakość warstwy węglowej i wzmacniając efekt uniepalniania fazy skondensowanej MCA, co pozwala na uzyskanie materiałów uniepalniających o doskonałych parametrach.

2. Pęczniejący środek zmniejszający palność (IFR)

IFR to znaczący bezhalogenowy system zmniejszający palność. Jego zalety w porównaniu z halogenowymi środkami zmniejszającymi palność obejmują niską emisję dymu i nietoksyczne uwalnianie gazów podczas spalania. Ponadto, warstwa zwęglona utworzona przez IFR może absorbować stopiony, płonący polimer, zapobiegając kapaniu i rozprzestrzenianiu się ognia.

Kluczowe elementy IFR obejmują:

• Źródło gazu (związki na bazie melaminy)
• Źródło kwasu (środki zmniejszające palność na bazie fosforu i azotu)
• Źródło węgla (sam nylon)
• Dodatki synergistyczne (np. boran cynku, wodorotlenek glinu) i środki zapobiegające kapaniu.

Gdy stosunek masowy środków zmniejszających palność fosforowo-azotowych do związków na bazie melaminy wynosi:

• Poniżej 1%: Niewystarczające działanie zmniejszające palność.
• Powyżej 30%: Podczas przetwarzania następuje ulatnianie.
• Od 1% do 30% (w szczególności od 7% do 20%): Optymalne właściwości zmniejszające palność bez wpływu na przetwarzalność.

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