尼龍(PA)是分子主鏈中含有酰胺鍵的熱塑性工程塑料。PA種類(lèi)繁多，主要有PA6、PA66、PA610、PA1010、PA11等，其中PA6和PA66的商業(yè)生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用最為成功。PA材料垂直燃燒等級(jí)達(dá)到UL94V-2級(jí)，極限氧指數(shù)(LOI)約為24%，在室溫下會(huì)自動(dòng)熄滅，具有一定的阻燃性能。然而，隨著應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，電子電器、建筑等領(lǐng)域?qū)A的阻燃性能提出了更高的要求，需要垂直燃燒等級(jí)達(dá)到UL94V-0級(jí)，LOI達(dá)到28%以上。所以尼龍阻燃勢(shì)在必行。

01、尼龍阻燃方式

(1)使用添加阻燃母料:添加阻燃母料通過(guò)共混將阻燃母料分散在基體中，制備阻燃PA。不影響材料的機(jī)械性能，步驟簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，應(yīng)用廣泛，是制備阻燃PA的主要應(yīng)用工藝。

(2)使用反應(yīng)阻燃劑:反應(yīng)阻燃劑是將阻燃劑分子中的阻燃官能團(tuán)通過(guò)共聚的方式連接到PA上，制備阻燃PA。該方法阻燃效率高，阻燃效果持久，解決了阻燃劑的暴露和遷移問(wèn)題，但步驟復(fù)雜，設(shè)備投資大，工業(yè)應(yīng)用有限。

02、添加阻燃母粒的類(lèi)型

鹵制阻燃母粒

鹵素阻燃母粒主要包括溴阻燃和氯阻燃。其應(yīng)用范圍廣，產(chǎn)量和需求量大，國(guó)內(nèi)需求比例達(dá)到阻燃母料需求的80%以上。常規(guī)鹵系阻燃料有雙(六氯環(huán)戊二烯)環(huán)辛烷、十溴二苯醚、四溴雙酚A等。

必須創(chuàng)新現(xiàn)有產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)新型鹵素阻燃母料。溴化聚苯乙烯(BPS)和十溴二苯基乙烷作為新型高效阻燃料的代表，在保持阻燃性能的同時(shí)，更加環(huán)保安全，是鹵素阻燃母料的重要發(fā)展方向。三氧化銻、錫酸鋅、硼酸鋅和鹵制阻燃料具有良好的協(xié)同作用，與BPS、十溴二苯基乙烷聯(lián)合使用時(shí)，可獲得阻燃性能優(yōu)異、能抑煙的鹵制阻燃PA。

氮阻燃母粒

氮阻燃母粒主要有三聚氰胺(MA)、聚磷酸三聚氰胺(MPP)、三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)。氮阻燃母粒研發(fā)環(huán)境友好、抗紫外線、阻燃效率高而成為國(guó)內(nèi)外研發(fā)的熱點(diǎn)。氮阻燃母粒的阻燃機(jī)理一方面是氣相在燃燒過(guò)程中受熱分解產(chǎn)生的N2、CO2、H2O等不可燃?xì)怏w，稀釋了可燃?xì)怏w的濃度。另一方面，固相在加熱時(shí)在材料表面形成炭層，起到隔熱、隔氧、抑煙的作用。氮阻燃母粒通常與三氧化二銻、鹵阻燃料和磷阻燃料一起使用。

磷阻燃母粒

磷阻燃劑分為無(wú)機(jī)磷阻燃和有機(jī)磷阻燃，其中無(wú)機(jī)磷阻燃主要包括紅磷阻燃和聚磷酸銨、磷酸鹽及其衍生物，有機(jī)磷阻燃劑包括亞磷酸酯、有機(jī)磷酸酯和有機(jī)次磷酸鹽。在有機(jī)磷阻燃中，次磷酸鹽阻燃因其優(yōu)異的阻燃性能和環(huán)境友好而受到廣泛關(guān)注。

膨脹阻燃母料

膨脹阻燃(IFR)在PA阻燃系統(tǒng)中越來(lái)越受到重視。IFR通常由氣源、酸源和炭源組成。氣源在高溫下分解氣體，酸源在高溫下分解酸性物質(zhì)，炭源在高溫下可形成炭層。常見(jiàn)的IFR主要是氮磷協(xié)效IFR，結(jié)合了氮阻燃和磷阻燃的優(yōu)點(diǎn)。例如，可以使用三聚氰胺、氨基苯磺酸和多磷酸銨作為原料制備單分子膨脹阻燃料，阻燃PA11。

金屬氧化阻燃母料

氫氧化鎂(MH)和氫氧化鋁(ATH)在金屬氧化物阻燃材料中應(yīng)用最廣泛，國(guó)內(nèi)對(duì)ATH阻燃材料的需求在所有阻燃材料的需求中所占比例最大，高達(dá)總量的31%。

Sb2O3在阻燃劑中的應(yīng)用也非常廣泛，Sb2O3與鹵系阻燃劑、氮系阻燃劑等合作使用。

無(wú)機(jī)納米阻燃劑

無(wú)機(jī)納米阻燃劑具有阻燃效率高、環(huán)境友好、相容性好等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)話題之一。它包括埃洛石(HNTs)、碳納米管(CNTs)、多層硅酸鹽(高嶺土、蒙脫土等粘土物質(zhì))顆粒等。

03、反應(yīng)阻燃劑

反應(yīng)阻燃劑一旦引入PA，就能獲得阻燃效果好、阻燃性能持久的阻燃PA。舉例來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)9,10-2氫-10[2,3-2(羥基碘基)丙基]-10-磷雜菲-10-氧化物(DDP)和3-羥基苯基氧膦基丙酸(3-HPP)上的羧基和鈉-己內(nèi)酰胺進(jìn)行縮聚反應(yīng)，制備阻燃PA6。

04、阻燃新技術(shù)和發(fā)展方向

生物阻燃劑：

生物阻燃劑具有良好的發(fā)展前景。殼類(lèi)動(dòng)物的殼聚糖和谷類(lèi)植酸可形成氮磷合效阻燃劑，涂層后可使PA66織物無(wú)熔滴，加速炭層的形成，提高阻燃性能。

有學(xué)者用玉米淀粉代替膨脹阻燃劑IFR配方中的季戊四醇和聚磷酸銨使用涂層技術(shù)，在PA1010中用紫外線法固化生物基膨脹阻燃劑，發(fā)現(xiàn)熱釋放速度高于原來(lái)。

阻燃新技術(shù):

技術(shù)創(chuàng)新可以為PA提供更多的阻燃方法和改性方向。

PA常見(jiàn)的阻燃技術(shù)包括添加偶聯(lián)劑、微膠囊化、阻燃母粒法等。，在現(xiàn)有研究中取得了良好的效果，提高了PA的阻燃性能，改善了相容性差的問(wèn)題。交聯(lián)阻燃技術(shù)作為一種新型的交聯(lián)阻燃技術(shù)，具有降低成本、抑制煙氣、減少污染等優(yōu)點(diǎn)。

研發(fā)方向:

氮阻燃劑和磷阻燃劑與基體相容性差的問(wèn)題可以通過(guò)微膠囊法和母粒法來(lái)改善。氮磷復(fù)合系統(tǒng)作為環(huán)保膨脹阻燃劑的代表，具有廣闊的應(yīng)用前景。為了獲得合適的阻燃性能，金屬氧化物阻燃劑需要聯(lián)合使用，以較低的用量。

阻燃劑的發(fā)展有兩個(gè)主要方向:一是通過(guò)不同系統(tǒng)的復(fù)合、交聯(lián)阻燃和涂層阻燃的有機(jī)結(jié)合，使阻燃PA技術(shù)向提高綜合性能的方向發(fā)展；另一種是通過(guò)生物基PA、生物源阻燃劑和環(huán)保粘土的結(jié)合，阻燃PA向環(huán)保方向發(fā)展。