电子电器用阻燃尼龙材料的开发现状

徐 亮，周 勇

(南京聚隆科技股份有限公司 江苏南京210061)

电子电器用阻燃尼龙材料的开发现状

徐 亮，周 勇

(南京聚隆科技股份有限公司 江苏南京210061)

近年来，电子电器领域发展非常迅猛，电子电器类产品与人们的日常生活息息相关。针对当前最新的阻燃尼龙类别和优缺点进行了深入的介绍，电子电器行业迅猛发展，对阻燃尼龙材料提出了新的要求，主要集中在阻燃性、环保化、功能化、色彩化等方面，全面介绍了新的开发现状和发展趋势。

阻燃 尼龙 电子电器 环保 功能 色彩

0 引 言

近年来，电子电器领域发展非常迅猛，电子电器类产品与人们的日常生活息息相关，由于其使用的特殊性，始终与电、金属等直接接触，在给人们带来便利生活的同时，也存在着许多潜在的风险，如火灾、触电等。如今人们对电子电器产品的使用材料提出了更严苛的要求，需要在保持材料原有的优异的机械性能和加工性能之外，拥有良好的阻燃性和电性能，以同时满足实用性和安全性的要求。塑料在该行业中的使用比例逐年增长，涉及很多特殊领域。如阻燃尼龙的实用性主要体现在改性尼龙本身优异的综合机械性能，能够满足高标准的强度、韧性等产品的使用环境；安全性则体现在其良好的阻燃性、耐温性、环保性上。世界各国逐步出台了一系列有关人身保护和环境保护的法律法规，其中以欧盟的WEEE和Rohs环保要求使用最广。

1 阻燃尼龙的分类

1.1 无卤类阻燃尼龙

无卤阻燃尼龙材料所使用的阻燃剂主要以氮、磷、氢氧化物等成分为主，不含卤素成分，燃烧时不会产生容易引起窒息的卤素化合物，同时烟密度大幅降低，对人身安全、环境保护等方面都起到非常积极的作用，也是阻燃尼龙大力发展的方向和趋势。

1.1.1 红磷阻燃尼龙

材料以红磷为阻燃剂成分，产品阻燃性好，综合性能优异，性价比高。红磷的自燃点是240,℃，易吸水，在空气中化学性质不稳定，为此专门开发了包覆和胶囊化红磷技术。在微小的红磷粉末表面包覆一层致密的有机高分子树脂，从而有效克服了普通红磷自身的缺陷，使其安全加工使用成为了可能。红磷阻燃的机理是燃烧形成磷酸作为脱水剂，并促进成炭，炭的生成降低了从火焰到凝聚相的热传导。磷酸可吸热，因为它阻止了CO氧化为CO2，降低了加热过程。对凝聚相形成一层薄薄的玻璃状或液态保护层，降低了氧气扩散和气相与固相之间的热量、质量传递，抑制了炭化过程，降低了含磷阻燃剂受热分解，发生如下变化：磷系阻燃剂→磷酸偏→磷酸→聚偏磷酸，聚偏磷酸是不易挥发的稳定化合物，具有强脱水性，在聚合物表面与空气隔绝。

产品优点在于性能和加工稳定，产品成熟，且性价比极高，电性能保持较好。但由于红磷本身为深红色，对其使用范围有较大的限制，一般只用于深红色或者黑色制品中，适用于接触器面板、壳体、低压电器护板和接插件等。

1.1.2 氮系阻燃尼龙

主要是三聚氰胺氰尿酸盐，是一种含氮的无卤环保型阻燃剂，产品为白色微细粉体，阻燃机理是依靠初期表面快速膨胀发泡炭化形成不燃的炭质层，隔绝氧气与里层材料的接触，以达到阻燃效果。

该产品具有使用经济、高效、优异的电性能(CTI可达600,V)和机械性能，且不变色、低烟、低腐蚀性。同时它低毒，对使用者安全，与环境相容性好，热稳定性良好，非常适宜材料的加工。主要用于生产纯尼龙阻燃产品，适用于各类电子电器产品，如端子接插件、连接器等各类电子电器类制件。

1.1.3 氮磷类阻燃尼龙

这类产品是替代卤素系阻燃产品的最佳选择，主成分为次磷酸盐，磷氮阻燃剂多用于玻璃纤维的阻燃整理，磷元素能促进玻璃纤维脱水成碳，而氮元素对提高磷元素的阻燃性能具有协同效应。

氮磷阻燃尼龙有良好的强度和成型性，颜色呈浅白色，具有很好的阻燃性和很高的电性能，适用于各类染色产品。OP系列是最典型的代表，产品热稳定性高，阻燃剂与尼龙树脂相容性好，材料加工性优异，燃烧时烟密度也较低。但常规的氮磷阻燃尼龙对金属有较强的腐蚀性，聚隆公司新研发的产品已经很好地克服了这个缺陷，加工螺杆和模具的使用寿命大大延长。随着各国环保法规要求的不断提高，无卤化已成为下一个市场发展的重点，适用于壳体、接触面板和护板等制件。

1.1.4 无机阻燃类尼龙

主要以氢氧化铝、氢氧化镁为阻燃剂的产品，此类阻燃剂的阻燃机理可分为：吸热作用，在300,℃以上时脱水吸热，抑制聚合物的升温；稀释作用，阻燃剂的添加使易燃相的浓度下降，燃烧时阻燃剂释放出的水汽会稀释可燃气体和氧气的浓度；覆盖作用，阻燃剂燃烧脱水后在材料表面形成一层氧化保护膜，可以隔绝氧气，阻止燃烧的持续；碳化作用，阻燃剂在燃烧时产生脱水性物质，使塑料炭化不易产生可燃性挥发物，阻止火焰蔓延。

无机阻燃尼龙具有环保、发烟量低、阻燃效果持久等优点，但由于其与聚酰胺产品相容性较差，阻燃效率不高，所以为达到满意的阻燃效果往往添加量很大，超过50%,(重量)，以致材料的性能损失严重，产品使用局限性较大。

1.2 含卤类阻燃尼龙

卤素类阻燃尼龙具有阻燃效率高，性能优异，性价比高的优点，但环保性与无卤产品相比处于劣势，近年来也开发出了一些低毒性的新品种。

1.2.1 环保类含卤阻燃尼龙

阻燃剂以环保类的溴化聚合物为基础，阻燃机理是通过受热产生的HBr与高活性自由基生成活性较低的卤自由基，减缓或中止燃烧，密度较大的HBr同时能稀释氧气，起抑制或阻止燃烧的作用。

溴系阻燃剂与尼龙树脂的相容性好，具有添加量低，产品性能保持率高的优点，同时溴的阻燃性优异，添加量低，产品有良好的加工性，性价比突出，在尼龙阻燃产品中占有相当大的市场份额。而且新品种溴化聚合物类的阻燃剂经过改进后，在燃烧过程中产生对人体及环境有害性较低的物质，产品满足欧盟的Rohs环保指令(见表1)。

表1 Rohs 2.0(2011/65/EU)环保要求Tab.1 Rohs 2.0(2011/65/EU)environmental requirements

1.2.2 非环保类含卤阻燃尼龙

阻燃机理与环保类相似，但这类产品在燃烧时会产生大量对人体和环境严重污染的有害气体，同时对大气臭氧层也有破坏作用，所以在发达国家已经全面禁用，在世界范围内将被淘汰。

2 阻燃聚酰胺的发展趋势

2.1 环保化

电子电器是对环保要求最领先的行业，同时也是与人们日常生活紧密联系在一起的，现阶段溴系环保阻燃聚酰胺仍是需求量最大的一类，主要得益于其成熟的产品和优异的性能，且短时间内尚没有完全的替代品。但是随着行业技术的进步和人们对自身健康和环境保护意识的不断提高，溴系阻燃聚酰胺将逐渐被更环保安全的材料替代，所以今后高性能无卤类阻燃聚酰胺将会是市场发展的重点。磷具有良好的阻燃效果，但是存在着一定的腐蚀性，在无卤化逐步实现后，无磷化也将成为阻燃聚酰胺材料进一步发展的新方向。

2.2 高效化

随着阻燃聚酰胺的不断发展和成熟，更高阻燃等级、更低添加量、更好的性能保持率，都是产品发展的方向，同时包覆、微胶囊化、母粒化等技术手段不断丰富，高效化必将成为阻燃剂发展的趋势，这也需要不断的细化、改进，提高竞争力。

2.3 功能化

产品设计对聚酰胺阻燃材料不断提出新的要求，如更好的电性能、激光打标、焊接、耐磨损等，如何在保持、提高现有产品性能的同时，满足这些新的功能化指标，使产品满足全方位的要求是我们的研究方向。

2.4 差异化

不同类别的阻燃尼龙由于阻燃剂的差异，在材料机械性能、电气性能、外观颜色、加工特性、环保安全等各方面都有优缺点，但在电子电器领域，可根据具体不同的使用环境要求，选择适合的产品，从而最大限度地发挥不同体系阻燃尼龙的优势，更可以降低生产成本(见表2)。

表2 不同体系阻燃尼龙性能Tab.2 Performance of different flame retardant nylons

2.5 色彩化

随着生活水平的提高和材料技术的快速发展，人们除对电子电器产品材料固有性能的要求不断提高外，更对阻燃尼龙的美观化、色彩化提出了需求。如低压电器、新能源汽车等要求阻燃尼龙提供符合不同色彩要求的产品，不但美观，而且会根据不同颜色将不同要求的阻燃尼龙进行分类区分。现在的阻燃尼龙产品中，除红磷阻燃产品外，其他几个类别的阻燃尼龙本色材料底色是本白色，可以做成各种染色产品，大大满足了行业发展的需求，但在加工过程中需要很高的颜色稳定性和连续性，耐热性将成为判别阻燃剂品级的重要判别指标。

2.6 增量化

随着对安全性要求的不断提高，市场对阻燃产品的需求量在大幅提升，人们对许多普通产品提出了阻燃要求。电子电器就是阻燃聚酰胺需求量增长最快的行业，但是阻燃类产品加工的要求很高，也需要生产商不断提高、改进配方组成，进行设备和工艺优化，不断提供高质量的产品，更好地保证产品的稳定性。■

［1］ 李联峰，李凡. 我国阻燃尼龙的发展现状[J]. 工程塑料应用，2011(11)：89-92.

［2］ 舒万艮，熊联明，刘又年. 微胶囊红磷阻燃剂的研究进展[J]. 中国塑料，2002(1)：12-14.

［3］ 时立程，张永，徐洪耀. 可纺性MCA无卤永久阻燃PA6研究[J]. 工程塑料应用，2015(1)：11-15.

［4］ 沈海军，田红品. 有机磷系阻燃剂的研究进展及应用[J]. 甘肃石油和化工，2010(1)：4-8.

［5］ 杜晓，田际波，黄志杰. 高性能、环保阻燃尼龙的研究进展和发展趋势[J]. 塑料工业，2011(4)：21-22.

［6］ 唐若谷，黄兆阁. 卤素阻燃剂的研究进展. 科技通报[J]. 2012(1)：129-13.

Development Status of Flame Retardant Nylon Materials for Electronic and Electrical Appliances

XU Liang，ZHOU Yong
(Nanjing Julong Technology Co.，Ltd.，Nanjing 210061，Jiangsu Province，China)

This article introduces the latest flame-retardant nylon materials and their advantages and disadvantages．The electrical and electronic industry is developing rapidly．Issues of flame retardance，environmental protection，functionalization and colorization of flame retardant nylon materials were put forward．A comprehensive introduction to the new development status and development trends of flame retardant nylon was also made.

flame retardant；polyamide；electronic appliances；environmental protection；function；color

TQ323.6

：A

：1006-8945(2016)12-0025-03

2016-11-04