消防安全在現代生活中變得越來(lái)越重要。高分子材料引起的火災每年都會(huì )造成大量的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失。為了降低火災發(fā)生的概率和風(fēng)險，許多國家都以法律的形式要求使用阻燃材料。降低聚合物的可燃性一直是材料領(lǐng)域的目標。
聚酰胺俗稱(chēng)尼龍，上世紀30年代由美國杜邦公司開(kāi)發(fā)并工業(yè)化生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展，世界聚酰胺總產(chǎn)量接近600萬(wàn)噸。已成為五大工程塑料中產(chǎn)量最大、應用最廣泛、品種最多的重要高分子材料。PA6是聚酰胺材料的重要品種之一。它具有良好的耐熱性、吸水性和高耐熱性，但具有良好的機械阻力和耐熱性?？傊?，尼龍具有良好的綜合性能，廣泛應用于交通、電子、機械、包裝薄膜等行業(yè)。
PA6作為一種有機材料，其易燃性是一個(gè)明顯的缺點(diǎn)。PA6燃燒速度快，火焰中放熱率高。特別是在燃燒過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的燃燒液滴，這增加了火焰傳播的風(fēng)險。工業(yè)上使用的PA6有增強型和非增強型兩種，都要求V0級。然而，由于玻璃纖維的燭芯效應，增強PA6，尤其是玻璃纖維增強PA6更容易燃燒，限制了其在電子電器、交通運輸等領(lǐng)域的應用。開(kāi)發(fā)綜合性能優(yōu)良的阻燃PA6對擴大工程塑料的應用范圍，提高其附加值具有重要意義。因此，近年來(lái)，國內外許多科研機構和企業(yè)都投入了大量的人力物力來(lái)降低PA6的可燃性。
適用于PA6的阻燃劑可分為鹵系、磷、氮和無(wú)機化合物。由于阻燃機理、阻燃效率以及對聚合物材料性能的影響不同，合理選擇阻燃劑是制備性能優(yōu)良的阻燃PA6的關(guān)鍵。下面將介紹各種阻燃劑的分類(lèi)、阻燃效果、優(yōu)缺點(diǎn)。
鹵系阻燃尼龍6
鹵代阻燃劑是PA6的傳統阻燃劑。具有用量適中、阻燃效率高、價(jià)格適中、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。它不僅適用于無(wú)增強尼龍6體系，也適用于玻璃纖維增強尼龍6體系，因為它可以終止聚合物燃燒過(guò)程中的鏈式反應。
鹵化阻燃劑雖然具有良好的阻燃性能，但在加熱或燃燒過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量煙霧和腐蝕性氣體，導致人員窒息死亡。而且，大多數鹵系阻燃劑的熱穩定性較差，在加工過(guò)程中會(huì )釋放鹵化氫，導致加工設備腐蝕，溴化二苯醚在高溫下可分離，導致材料變質(zhì)，力學(xué)性能?chē)乐貝夯瘡娭掳┳饔?。在此背景下，鹵化阻燃劑逐漸被禁用；美國、日本等國對溴化阻燃劑的使用更為謹慎。
尼龍是電子電器產(chǎn)品的主要組成部分之一。隨著(zhù)電子電氣工業(yè)的快速發(fā)展，溴系阻燃劑主要用于阻燃PA6，尤其是玻璃纖維阻燃PA6。近年來(lái)，我國對無(wú)鹵阻燃劑的研究開(kāi)發(fā)雖有所增加，但產(chǎn)品質(zhì)量與國外產(chǎn)品存在較大差距。因此，加快開(kāi)發(fā)高效、低成本、自主知識產(chǎn)權的鹵代阻燃劑是我國亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
無(wú)機填料阻燃PA6
無(wú)機填料阻燃劑是一種環(huán)保型阻燃劑。它被廣泛使用。目前，氫氧化鋁和氫氧化鎂是主要的無(wú)機填料。阻燃劑的阻燃機理是氫氧化鎂受熱時(shí)釋放束縛水，吸收大量熱量，降低火焰中物料的溫度，失去結晶水后的金屬氧化物熔點(diǎn)高，能覆蓋燃燒材料表面，隔絕氧氣，催化生成來(lái)自PA6的碳。氫氧化鋁的脫水溫度為220℃，低于PA6的加工溫度，不適合阻燃PA6；而氫氧化鎂的脫水溫度為340℃，在PA6加工過(guò)程中是穩定的。
阻燃劑的主要優(yōu)點(diǎn)是：來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，有利于降低聚合物成本；無(wú)腐蝕性氣體，無(wú)毒，抑煙。阻燃劑的主要缺點(diǎn)是阻燃劑含量高、力學(xué)性能差、表面性能差。因此，超細改性和表面改性已成為該類(lèi)阻燃劑的研究熱點(diǎn)。
磷系阻燃劑PA6
磷系阻燃劑包括有機磷系阻燃劑和無(wú)機磷系阻燃劑。其中，有機磷阻燃劑主要有磷酸三苯酯、磷酸三酯、磷酸丙酯和磷酸苯乙烯。無(wú)機磷和聚磷酸銨是主要的阻燃劑。
磷酸鹽具有阻燃和塑化的特性。它們可以抑制燃燒，提高聚合物材料的加工流動(dòng)性。然而，有機磷阻燃劑熱氧穩定性差，在與高熔點(diǎn)PA6復合的過(guò)程中易分解，使其具有材料的阻燃性能和力學(xué)性能，因此很少使用。
紅磷具有來(lái)源廣、價(jià)格低、含磷量高、毒性低、抑煙阻燃效果好等優(yōu)點(diǎn)。紅磷作為阻燃劑在歐洲已被廣泛用作尼龍零件的阻燃劑。在400-500℃下，紅磷在聚合物燃燒環(huán)境中還原為白磷，白磷在水中氧化為粘性含氧酸。這種酸在燃燒后覆蓋在材料表面，起到保護和屏蔽作用，對聚合物有較強的脫水和碳化作用。它能在燃燒后的材料表面形成穩定的玻璃碳化層。碳層可以將外部氧氣、熱量和揮發(fā)性可燃物從內部聚合物基體中分離出來(lái)，有助于中斷燃燒。紅磷熱解產(chǎn)物中的Po·自由基進(jìn)入氣相后，能捕獲燃燒火焰中的H·Ho·自由基，從而減緩或阻斷聚合物燃燒過(guò)程中的連鎖反應，從而達到氣相阻燃的目的。
