Введение в азотсодержащие антипирены для нейлона

Введение в азотсодержащие антипирены для нейлона

Антипирены на основе азота характеризуются низкой токсичностью, некоррозионностью, термо- и УФ-стабильностью, высокой огнезащитной эффективностью и экономичностью. Однако к их недостаткам относятся сложность переработки и плохая дисперсия в полимерной матрице. К распространённым антипиренам на основе азота для нейлона относятся МКА (цианурат меламина), меламин и МПП (полифосфат меламина).

Механизм огнезащиты включает два аспекта:

1. Физический механизм «Сублимации и эндотермии»: антипирен снижает температуру поверхности полимерного материала и изолирует его от воздуха посредством сублимации и поглощения тепла.
2. Механизм каталитического обугливания и вспучивания в конденсированной фазе: антипирен взаимодействует с нейлоном, способствуя прямому обугливанию и расширению.

МКА выполняет двойную функцию в процессе огнезащиты, способствуя как карбонизации, так и вспениванию. Механизм и эффективность огнезащитного действия различаются в зависимости от типа нейлона. Исследования МКА и МФП в ПА6 и ПА66 показывают, что эти антипирены вызывают сшивание в ПА66, но способствуют деградации ПА6, что приводит к лучшим огнезащитным свойствам ПА66, чем ПА6.

1. Цианурат меламина (MCA)

МКА синтезируется из меламина и циануровой кислоты в воде с образованием водородно-связанного аддукта. Это превосходный безгалогеновый, малотоксичный и малодымный антипирен, широко используемый в нейлоновых полимерах. Однако традиционный МКА имеет высокую температуру плавления (разлагается и сублимируется при температуре выше 400°C) и может смешиваться со смолами только в твердой форме, что приводит к неравномерному распределению и большому размеру частиц, что отрицательно сказывается на огнезащитной эффективности. Кроме того, МКА действует преимущественно в газовой фазе, что приводит к низкому образованию кокса и образованию рыхлых, не обеспечивающих защиты углеродных слоев при горении.

Для решения этих проблем была применена технология молекулярных композитов для модификации MCA путем введения дополнительной огнестойкой добавки (WEX), которая снижает температуру плавления MCA, обеспечивая совместное плавление и ультратонкое диспергирование с PA6. WEX также усиливает образование кокса при горении, улучшая качество углеродного слоя и усиливая огнестойкий эффект конденсированной фазы MCA, тем самым создавая огнестойкие материалы с превосходными эксплуатационными характеристиками.

2. Вспучивающийся огнезащитный состав (IFR).

IFR — это эффективная безгалогеновая огнезащитная система. Её преимущества перед галогенированными антипиренами включают низкое дымовыделение и нетоксичное выделение газа при горении. Более того, образуемый IFR обугленный слой способен поглощать расплавленный горящий полимер, предотвращая каплеобразование и распространение огня.

Ключевые компоненты ИФР включают в себя:

• Источник газа (соединения на основе меламина)
• Источник кислоты (фосфорно-азотные антипирены)
• Источник углерода (сам нейлон)
• Синергетические добавки (например, борат цинка, гидроксид алюминия) и агенты, препятствующие образованию капель.

При массовом соотношении фосфорно-азотных антипиренов к соединениям на основе меламина:

• Менее 1%: Недостаточный огнезащитный эффект.
• Выше 30%: В процессе обработки происходит улетучивание.
• От 1% до 30% (особенно от 7% до 20%): оптимальные огнезащитные свойства без влияния на технологичность.

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