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阻燃尼龙研究进展

2020-03-02李双庆汤溢融杨永波

工程塑料应用 2020年2期
关键词:红磷阻燃性阻燃剂

李双庆,汤溢融,杨永波

(1.中国平煤神马集团,河南平顶山 467000; 2.华东理工大学化工学院,上海市多相结构材料化学工程重点实验室,上海 200237 )

尼龙(PA)是分子主链中含有酰胺键(—NHCO—)的热塑性工程塑料。自美国杜邦公司于1930 年推出至今,PA 因其耐热性、耐磨性、耐化学药品性和自润滑性等优点,在汽车工业、电子电器、合成纤维、建筑等领域有广泛的应用,成为当今世界上产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。PA 的种类繁多,主要有PA6,PA66,PA610,PA1010,PA11 等,其中PA6 和PA66 的商业生产和实际应用最为成功。PA 材料垂直燃烧等级达到UL94 V-2 级,极限氧指数(LOI)为24%左右,于室温下会自动熄灭,具有一定的阻燃性能,但随着应用范围的不断扩大,电子电器和建筑等领域对于PA 的阻燃性能提出更高的要求,需要垂直燃烧等级达到UL94 V-0 级,LOI 达到28%以上。因此,如何稳定地改性PA 以得到更好的阻燃性能是近年来国内外研究十分广泛的课题。

1 阻燃途径

阻燃PA 的阻燃途径主要有两种[1]。

(1)使用添加型阻燃剂:添加型阻燃剂通过共混的方法把阻燃剂分散在基体中,制备阻燃PA。该方法虽然容易对材料的力学性能产生影响,但是步骤简便、设备投资小、应用广泛,是目前制备阻燃PA 的主要方法。

(2)使用反应型阻燃剂:反应型阻燃剂把阻燃剂分子内的阻燃官能团通过共聚的方式链接到PA 上,制备阻燃PA。该方法制得的阻燃效率高,阻燃效果持久,解决了阻燃剂的暴露和迁移问题,但是步骤复杂、设备投资大、工业化应用受限。

2 阻燃剂类型

2.1 卤系阻燃剂

卤系阻燃剂主要包含溴系阻燃剂和氯系阻燃剂。其使用范围广、产量与需求量大,在国内需求量所占比例达到阻燃剂需求总量的30%以上[2]。卤系阻燃剂和PA 具有良好的相容性,对材料力学性能影响小,阻燃效率高,成本低廉,被广泛地应用于阻燃PA 的工业制备。传统的卤系阻燃剂有双(六氯环戊二烯)环辛烷(DCRP)、十溴二苯醚(DBDPO)、四溴双酚A(TBBPA)等[3]。卤系阻燃剂的阻燃机理主要是气相中依靠受热分解生成的卤化氢终止燃烧过程中的链式反应,使材料的燃烧速度减慢至停止,同时生成的卤化氢也可以降低材料表面的温度,稀释可燃气体的浓度,达到抑制燃烧的目的。

虽然卤系阻燃剂有众多优点,但是在阻燃过程中会产生如CO,HCN,卤化氢、二恶英等的有毒气体,对环境产生污染的同时,也会对人体的眼部以及呼吸系统造成不可避免的伤害[4]。对此,许多西方国家已经对卤系阻燃剂采取全面排查,严格限制销售等手段,在《斯德哥尔摩公约》、欧盟的REACH 法规(即《化学品注册、评估、许可和限制》)中禁止了部分卤系阻燃剂的使用。

为了符合环保以及安全的理念,必须对现有产品进行革新,摒弃部分传统的卤系阻燃剂,开发新型卤系阻燃剂。溴化聚苯乙烯(BPS)、十溴二苯基乙烷作为新型高效阻燃剂的代表,在保持了阻燃性能的同时,更加的环保与安全,是卤系阻燃剂重要的发展方向。三氧化锑、锡酸锌、硼酸锌和卤系阻燃剂有很好的协同作用,和BPS、十溴二苯基乙烷联合使用时,能得到阻燃性能优异同时能抑烟的卤系阻燃PA[5-6]。开发卤系阻燃剂和氮系或者磷系阻燃剂的复配协效阻燃剂也是一个重要研究方向。李辉等[7]通过BPS、自制有机氮磷阻燃剂(NPR)和短切玻璃纤维为原材料,研究了BPS 和NPR 对PA66 材料的复配作用。在BPS 和NPR 的复配作用下PA66 通过UL 94 V-0 测试,LOI 达到了33%,成本也更为低廉。

2.2 氮系阻燃剂

氮系阻燃剂主要有三聚氰胺(MA)、聚磷酸三聚氰胺(MPP)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)。由于其环境友好、抗紫外线、阻燃效率高等优点[8],氮系阻燃剂是国内外研究与开发的热点。氮系阻燃剂的阻燃机理一方面是气相通过燃烧过程中受热分解生成的N2,CO2,H2O 等不可燃气体,稀释可燃气体的浓度、降低材料表面的温度,抑制连锁反应的进行;另一方面是固相在受热时在材料表面形成炭层,起到了隔绝热量、隔绝氧气、抑制烟气的作用[9-10]。为了满足实际阻燃的需求,氮系阻燃剂通常和三氧化二锑、卤系阻燃剂、磷系阻燃剂联合使用。

MCA 是目前研究最多、使用增长最快和应用最广的氮系阻燃剂[11]。MCA 不仅具备一般氮系阻燃剂的阻燃能力,而且可以在受热的情况下分解出氰尿酸,加速材料的降解,生成移热的熔滴,一般只需要加入10%左右,就可以大幅度地提高材料的阻燃性能。但是,MCA 和PA 相容性较差,易吸潮,会影响材料的力学性能与电性能,需要改性才能更好地投入实际运用。Tao Wei 等[12]用腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)改性MCA,发现PA6 受到C 的催化作用,加速了降解。含有质量分数9% C-MCA 的PA6 阻燃性能最佳,达到了UL 94 V-0 等级,LOI 值为30.7%,两者间的相容性得到了改善。许娜等[13]通过正硅酸四乙酯(TEOS)制得的二氧化硅溶胶对MCA 进行包裹,制备出包裹型PA6/MCA 复合材料。复合材料不仅显著提高了相容性,而且通过MCA 表面的Si—O—Si 网络结构提高了阻燃效果,含有质量分数8%阻燃剂的阻燃PA 燃烧性能达到了UL 94 V-0 级,LOI 值为28%。肖媛芳等[14]用红磷改性MCA,发现红磷可以干扰MCA 中氢键网络的形成,使MCA 颗粒得到细化,分散度一定程度上得到改善。红磷还可以促进炭层的生成,强化阻燃效果,当阻燃剂质量分数为8%,其中红磷质量分数为20%时,材料达到了UL 94 V-0 级。董文杰等[15]制备的MCA 母粒在改善了相容性的同时,提高了PA的阻燃性能。MCA 通过微胶囊化、阻燃母粒法取得了较好的综合性能。

氮系阻燃剂因为其低毒少污染的特性,是现在大力研发的环保型阻燃剂之一。氮系阻燃剂的研究目标是提高阻燃效率的同时提升综合性能,发展类似氮磷协效阻燃剂的多元素协效剂和增强综合性能的反应型氮系阻燃剂。

2.3 磷系阻燃剂

磷系阻燃剂分为无机磷和有机磷两大类,其中无机磷系阻燃剂主要包括红磷和聚磷酸铵(APP)、磷酸盐及其衍生物等,有机磷系阻燃剂包括亚磷酸酯、有机磷酸酯和有机次磷酸盐等[16]。磷系阻燃剂环境友好、抑制烟气、稳定性良好,是目前研究最广最多、市场应用前景最好的无卤阻燃剂之一。磷系阻燃剂的阻燃机理是气相与固相共同发挥作用,其受热分解生成的含氧酸,加速炭层的形成,可以吸热隔氧,阻碍可燃气体的释放。

红磷毒性低、可抑制烟气、阻燃性能优异,在低含量的情况下也能提供很好的阻燃性能。红磷受热分解生成的自由基PO·可以终止基体的链增长反应,加强了材料气相阻燃的能力[17]。红磷因为其优异的综合性能,适用范围十分广泛,常用于家电器材、半导体材料中。然而,红磷在实际使用过程中,容易出现吸潮氧化、释放有毒气体PH3、与聚合物相容性差、产品颜色呈紫红等问题,限制了其进一步的应用[18]。为此,现已有微胶囊化、阻燃母粒和阻燃协效剂三种改性方法[19]。杨福兴等[20]通过三聚氰胺甲醛树脂、过硫酸铵和红磷制得微胶囊化红磷,同时将Sb2O3和玻纤与之复配制备了阻燃PA6 复合材料。测试样品后发现,Sb2O3与红磷的联合使用得到了很好的协同阻燃效果,微胶囊化红磷使得PA 材料的阻燃性能优异,达到了UL 94 V-0 级,LOI 值为29.4%,同时力学性能也有所增加,表明微胶囊化红磷与PA 有良好的相容性。李谦等[21]采用新型红磷阻燃母料(RPM3025)作为阻燃剂改性PA,测试后发现与普通红磷相比,母料的阻燃性能优异,达到UL 94 V-0 级,同时也拥有更良好的热稳定性。游一兰等[22]研究了红磷和硼酸锌在耐磨PA6 提高阻燃性能的作用,使用玻璃纤维、滑石粉、聚四氟乙烯(PTFE)和石墨增强PA6 耐磨性能的同时,通过红磷和硼酸锌的混合加入制备了耐磨阻燃PA6 复合材料。经研究表明,如果在PA6 复合材料中,玻璃纤维∶滑石粉∶聚四氟乙烯∶石墨=100∶15∶10∶5(质量比)时,PA6/PTFE/滑石粉/石墨复合材料的摩擦学性能最为优异,摩擦系数只有0.1429。同时,红磷和硼酸锌的加入显著提高了PA6/PTFE/滑石粉/石墨复合材料的阻燃性能。红磷和硼酸锌有协同作用、形成炭层。当PA6/PTFE/滑石粉/石墨复合材料与红磷、硼酸锌的质量比为100∶12∶4 时,复合材料的阻燃性能最佳,达到了UL94 V-0 级,LOI 值为30.2%。

APP 在阻燃PA 中也具有一定的应用价值,APP 的使用可以加速材料表面炭层的形成,增强阻燃性能,但APP 的缺点也很明显,吸湿能力过强,热稳定性差,只适用于加工温度低于300℃的情况,而且通常为了获得实际需求的阻燃性能需要加入30%的APP,所以APP 也需要改性来拓宽其应用范围[23]。

有机磷阻燃剂中,次磷酸盐阻燃剂因其优异的阻燃性能和环境友好的特性受到了广泛的关注。Xu Miaojun 等[24]为了达到改善次磷酸铝(AHPi)和材料相容性差及提高AHPi 的疏水性的能力,采用表面微胶囊化技术,用6-(4-醛-苯氧基)-环三膦腈(HAPCP)包覆AHPi,制得了阻燃PA 材料,当微胶囊的质量分数达到21%时,阻燃PA 材料达到UL 94 V-0 级,LOI 值达到27.6%,同时阻燃PA 材料的耐水性能也得到了大幅度的提高。金松等[25]从原料次磷酸钠合成异丁基次磷酸铝(A-MBPa)阻燃剂,制备了AMBPa阻燃PA6 复合材料。研究发现,当阻燃剂的质量分数达到20%时,阻燃PA 材料的综合力学性能降低幅度较小,阻燃性能达到UL 94 V-0 级,LOI 值为26.4%,并且发现阻燃剂在PA6 的降解过程中有抑制作用,无熔滴现象产生。德国Clariant 公 司 开 发 的Exolit®OP1311 剂 在 增 强PA66 阻燃性的同时,也可以和玻璃纤维联合使用增强尼龙的力学性能。用海泡石[26]和有机改性蒙脱土[27]还可以在提升Exolit®OP1311 阻燃PA 热阻燃性能时,提高材料的稳定性。

2.4 膨胀型阻燃剂

膨胀型阻燃剂(IFR)在PA 阻燃体系中受到了愈发广泛的关注。IFR 通常由气源、酸源和炭源组成。气源在高温下分解出气体,酸源在高温下分解出酸性物质,炭源经过高温条件下可形成炭层。常见的IFR 主要是氮磷协效IFR,它结合了氮系阻燃剂和磷系阻燃剂各自的优势,依靠两者的协同性提高了阻燃剂的阻燃效率,经过燃烧不会产生有毒性气体,还能形成隔热、隔氧、抑烟的炭层,较好的结合了氮系和磷系阻燃剂的优势[28]。此外,氮磷协效IFR 还解决了单一的氮系和磷系阻燃剂面临的成本较高、加工困难、和PA 相容性差等问题[29]。氮磷协效IFR 是当今环保型无卤阻燃剂的研究重点。

Jin Xiaodong 等[30]用三聚氰胺、对氨基苯磺酸和多磷酸铵作为原材料制备了单分子膨胀型阻燃剂(AM-APP),后将AM-APP 和二氧化钛(TiO2)通过熔融复合的方式引入PA11中以改善复合材料的阻燃性能。经研究发现,含有质量分数22% AM-APP 和3% TiO2的阻燃PA11 复合材料燃烧性能达到了UL 94 V-0 级,LOI 值从22.2%提高到29.2%,且无熔滴现象产生。经分析,AM-APP 促进膨胀炭结构的生成同时释放惰性气体,而TiO2可以固化炭层,两者共同作用改善了PA11 的阻燃性能。

肖媛芳[31]在9,1 0-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)的悬浮液中合成了氮磷协效阻燃剂MCADOPO,DOPO 的联合使用细化了MCA 颗粒,提高了MCA和PA6 的相容性。当加入30%的DOPO 时,MCA-DOPO阻燃剂PA6 的燃烧性能从UL94 V-2 升到了V-0,LOI 也从26%升至32%,具有很好的阻燃性能,并且冲击强度也得到了提升。

Huang Weijiang 等[32]合 成 了DOPO 的 衍 生 物PNDOPO,其结构见图1。一种新型磷杂菲氧化物,将其熔融共混至玻璃纤维增强聚酰胺6T(PA6T/GF)中制备了氮磷协效阻燃剂PA6T/GF/PN-DOPO。此外,引入了二乙基次膦酸铝(OP1230)的商业产品作为对比,发现PN-DOPO比OP1230 有更好的阻燃性,加入了质量分数17.5%的PN-DOPO 阻燃剂,PA6T/GF/PN-DOPO 燃烧性能达到了UL 94 V-0 级,PN-DOPO 促进了炭层的形成。

2.5 金属氧化物阻燃剂

金属氧化物阻燃剂中氢氧化镁(MH)和氢氧化铝(ATH)的应用最为广泛,国内ATH 阻燃剂的需求量在所有阻燃剂需求量中占比最大,高达总量的31%。金属氧化物阻燃剂的阻燃机理主要是金属氧化物在受热分解时吸热降温,分解后生成水分子和金属氧化物,其中水分子降低了材料表面的氧气浓度的同时也吸收了部分热量,而金属氧化物起到了隔绝氧气和热量的作用,保护了剩余的材料[33]。金属氧化物阻燃剂无卤、低毒、热稳定性好、成本低,作为一种环保型阻燃剂也是研究的热点。但是为了获得实际需求的阻燃性能需要添加大量金属氧化物(>50%),而由于金属氧化物表面亲水疏油以及金属氧化物和PA 的相容性较差的问题,这会影响阻燃PA材料的力学性能[34]。对金属阻燃剂进行表面改性、超细化、微胶囊化以及和其它阻燃剂联合使用可以解决上述问题[35]。

唐小强等[36]对MH 表面用偶联剂改性,发现用环氧基硅烷FN-301 表面改性的MH 在PA6 中的加入量为0.8%~1.2%最合适。当FN 改性的MH 加入量为45%时,材料的阻燃性能最佳,达到了UL94 V-0 级,而且材料的拉伸强度、弯曲强度和黏度得到了提升。Li Minghui 等[37]发现用红磷母料/MH 协效阻燃剂和鳞片状石墨做导热填料时,制得的PA6 复合材料阻燃性能优异,燃烧性能达到了UL94 V-0 级,导热性能也比较优异,但是对复合材料的综合力学性能有较大的影响。用氨基硅烷处理这个体系后力学性能会得到改善[38]。硅烷类偶联剂可以较好的提高MH阻燃性能的同时,也能使得材料间的相容性更好,力学性能一定程度上得到提升。

S. C. Lao[39]用 纳 米CG-ATH 和PA66 共 混 制 备 了PA66/CG-ATH 阻燃材料。经测试,当纳米CG-ATH 的加入量在30%左右的时候才能保持较高LOI 以及拉伸强度和冲击强度。加入硅烷类、酞酸酯类偶联剂的ATH 也能在提升阻燃性的同时减少对材料力学性能的不利影响[40]。

Sb2O3在阻燃剂中的应用也十分广泛,Sb2O3和卤系阻燃剂、氮系阻燃剂等协效使用,可以替代部分阻燃剂的同时依然保持良好的阻燃性能同时降低成本[41]。

2.6 无机纳米阻燃剂

无机纳米阻燃剂具有阻燃效率高、环境友好、可改善相容性等优点,在探索新型无卤环保阻燃剂的大环境中,成为了当前研究的热点课题之一[42]。

埃洛石(HNTs)具有纳米管状结构、高长径比,其表面有两个羟基,可以提供优异的力学性能、热性能和生物性能,在许多聚合物体系中都可以同时改善阻燃性与力学性能,是一个优异的阻燃体系。HNTs 的阻燃机理一方面是HNTs 在燃烧阶段形成“屏障”隔热绝氧,另一方面HNTs 的管状结构防止氧气和可燃气体接触[43]。Hao Ayao 等[44]在PA6 中熔融共混了25%的金属磷酸盐和2.5%的HNTs,制备阻燃PA6 复合材料的阻燃性能达到了UL94 V-0 级,同时材料的韧性也得到了提升。M. Boonkongkaew 等[45]引入HNTs和双酚A 双(磷酸二苯酯)(BDP),制备了PA6/HNTs/BDP 阻燃纳米复合材料。经研究,材料燃烧性能达到了UL 94 V-0 级,材料的拉伸强度和热稳定性也都得到了保持。

碳纳米管(CNTs)具有圆柱形纳米结构,使CNTs 呈现优异的导电性、导热性和力学性能,也适用于阻燃纳米材料的制备[46]。在PA6 中,CNTs 的加入也可以对UL94 等级和LOI 有一定的提升,对热释放速率有显著的降低[47]。Zhang Sheng 等[48]在多壁碳纳米管(MWNTs)上接枝氨基磺酸胍(GAS),制得的MWNTs-GAS 和PA6 熔融共混,发现加入质量分数3% MWNTs-GAS 可使PA6 复合材料的LOI 从22.0%增加到24.1%,拉伸强度最高可达45.8 MPa。

随着纳米复合材料的快速发展,基于多种层状硅酸盐(高岭土、蒙脱土等粘土物质)粒子可以被均匀分散到PA 中的特点,形成了一种新工艺方法:熔融插层法[49]。刘岩等[50]通过熔融插层法制得PA6/有机蒙脱土(OMMT)复合材料。经测试,OMMT 加速了炭层的形成,使材料的阻燃性能得到提升,显著降低热释放速率。加入质量分数5%的OMMT的PA6 材料各项力学性能最为优异。

经过改性的无机纳米阻燃剂虽然单独使用时能提升阻燃性能和部分力学性能,但大部分仍然无法满足实际的阻燃需求,所以无机纳米阻燃剂需要通过协同作用来拓宽其应用。Li Lili 等[51]发现了HNTs 和MCA 之间的协同作用,随着HNTs 的加入,阻燃PA6 复合材料的LOI 值最高提升至31.7%,呈现优异的阻燃性能的同时力学性能也得到了提高。李建华等[52]也发现了CNTs 和OMMT 之间的协同作用,在提升PA 的阻燃性能、热稳定性的同时对PA6 还有增强作用。

此外,原位聚合和溶胶凝胶法也是阻燃纳米PA 发展的重要方法[49]。

2.7 反应型阻燃剂

反应型阻燃剂一旦引入PA内,就可以获得阻燃效果好、阻燃性能持久的阻燃PA,所以关于反应型阻燃剂的有关研究也受到了广泛的关注。

G. Mourgas等[53]通过9,10-二氢-10[2,3-二(羟基羰基)丙基]-10-磷杂菲-10-氧化物(DDP)和3-羟基苯基氧膦基丙酸(3-HPP)上的羧基和ε-己内酰胺进行缩聚反应制备阻燃PA6,如图2 所示。

磷质量分数为0.15%的3-HPP 的阻燃PA66 阻燃剂和质量分数0.10%的DDP 制得的阻燃PA66 都无熔滴现象,燃烧性能通过了UL94 V-0 级,LOI 值高达35.6%和35.8%,拥有优异的阻燃性能。

图2 DDP 和3-HPP 与ε-己内酰胺的缩聚反应

Liu Ke 等[54]将氧化膦的衍生物2,3-二羧基丙基二苯基氧化膦(DPDPO)和PA6 共聚合成了阻燃PA6。含有质量分数5%的DPDPO 的阻燃PA6 达到了UL 94 V-0 级,LOI值为31.7%,拥有良好的阻燃性能。DPDPO 的磷基自由基促进了PA6 在高温下的降解以及降解过程中己内酰胺的产生量的减少都有助于阻燃性的改善。

成沂南等[55]以自制反应型阻燃剂2,2-双(4-苯氧基苯基氧化膦)-对氨基苯甲酸丙烷(BPOAP)和己二胺为原料,合成了BPOAP 本质阻燃PA66。当加入质量分数为4.5%的BPOAP 时,PA66 燃烧性能通过UL94 V-0 级,LOI 值达到28%。

3 阻燃PA 新技术的研究进展

随着对阻燃PA 的深入研究,已有许多提高PA 阻燃性能的方法和技术,但是想要拓宽阻燃PA 应用市场和发展前景,必须在提高阻燃性能的同时,在环境友好、提高综合性能、降低成本、简化与革新技术等方面进行更多的研究。

环境友好是阻燃PA 最需关注的方向之一。对于无卤阻燃剂MCA,AlPi,氮磷协效剂的开发和协效利用一直是研究的热点。此外,生物基PA(bio-PA)是阻燃PA 在向环境友好迈进的一个重要方向。目前市场上已有的商业化生物基PA 包含PA1010,PA610,PA1012,PA11 等,基本都是由外国企业所垄断[56]。C. Negrell 等[57]通过DOPO 合成磷二酸衍生物,通过缩聚反应和PA11 制得共聚酰胺(coPA),加入至少质量分数0.5%的磷二酸衍生物的coPA,PA11 燃烧性能达到UL94 V-0 级,LOI 值最高达到40%,黏度和力学性能几乎没有损失。生物源阻燃剂在环境友好阻燃PA 的制备中同样具有相当的价值。C. K. Kundu 等[58]发现来自壳类动物的壳聚糖(CS)和谷类的植酸(IP6)可以形成氮磷协效阻燃剂,将其制成涂层后,可使PA66 织物无熔滴现象产生,加速炭层的形成,提升了阻燃性能。硼酸盐与上述阻燃剂交联后可以改善CS-IP6 涂层的稳定性。D. Battegazzorea 等[59]用玉米淀粉替代了IFR 配方中的季戊四醇,和APP 利用涂层技术,在PA1010 上用紫外线法固化生物基膨胀阻燃剂,发现热热释放速度峰值(PHRR)较原先大幅度下降。另一个方向是把新型环保粘土和PA 相结合。经研究,新型改性水滑石(LDH)在聚合物材料到达了使用时限时,可以在土壤中以较合适的速率释放,可以恢复所处环境的平衡[60]。基于水滑石的这种特性,如何把它和PA 更好的结合也是环境友好阻燃PA 的一个重要方向。M. Hajibeygi 等[61]用含有吡啶环和酰亚胺基团的PA 与有机改性的Zn-AlLDH(OLDH)用溶液插层技术制备了PA/LDH 复合纳米材料(PANC)。和PA 相比,PANC 热稳定性和质量保持率显著增加,阻燃性能也有所改善。

技术革新能为PA 提供更多的阻燃方法和改性方向。PA 常见的阻燃技术包括加入偶联剂、微胶囊化、阻燃母粒法等,在已有的研究中都已经取得了不错的成效,提高了PA 阻燃性能的同时还能改善相容性较差的问题。随着技术的不断发展,交联阻燃技术和涂层阻燃技术作为新兴技术的代表,将会是未来发展的重点。交联阻燃技术中的紫外线法、涂层阻燃技术中的紫外线法和逐层组装法在大幅度提高PA阻燃性的同时,还具备降低成本、抑制烟气、减少污染等优点[62-63]。此外,原位聚合和共聚聚合也为阻燃PA 提供了新的动力。通过这两种方法已经为PA 提供了不少提高阻燃性能以及改善综合性能的体系,但是仍然需要更多更广的研究在扩大体系储备的同时加速相关工艺的工业化与商业化[64]。

4 结语

在大力发展无卤、低卤阻燃剂的大环境下,卤系阻燃PA虽然仍然占有较大的市场份额,但如果不能尽快推出合适的新型卤系阻燃剂,最终大部分会被淘汰。氮系阻燃剂和磷系阻燃剂与基体相容性差的问题,可以通过微胶囊法和母粒法得到改善,两者形成的氮磷复配体系作为环保膨胀型阻燃剂的代表具有广阔的应用前景。金属氧化物阻燃剂需要通过联合使用,才能以较低的使用量获得合适的阻燃性能。纳米阻燃剂和反应型阻燃剂作为新型阻燃剂能够带来独特的阻燃效果,但都需要更多的研究。阻燃尼龙现阶段的发展有两个大方向,一个是通过不同体系的复配、交联阻燃和涂层阻燃的有机结合使阻燃PA 技术向提高综合性能的方向发展,另一个是通过生物基PA、生物源阻燃剂和环保粘土的结合使阻燃PA 向环境友好的方向发展。

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