阻燃PA66的配方设计.pptx

阻燃PA66的配方设计 高材1301班张凤亮130140007 尼龙 PA 是通用工程塑料中产量最大用途最广 品种最多 性能优良的基础树脂 其中以PA66的产量与消耗量最大 约占PA总量的50 左右 PA66具有优良的力学性能 大量应用于汽车 电子 化工 机械等领域 而在很多情况下 PA66所处的是高温环境 因此防止PA66的燃烧成了重中之重的目标 树脂的选择 1 树脂品种的选择树脂要选择与改性目的性能最接近的品种 以节省加入助剂的使用量 如耐磨改性 树脂需要首先考虑选择三大耐磨性树脂PA POM UHMWPE 再如透明改性 树脂要首先考虑三大透明树脂PS PMMA PC 2 树脂牌号的选择同一种树脂的牌号不同 其性能差别也很大 应该选择与改性目的性能最接近的牌号 如耐热改性PP 可在热变形温度100 140 的PP牌号范围内选择 我们要选择本身耐热140 的PP牌号 具体如大韩油化的PP 4012 3 树脂流动性的选择配方中各种塑化材料的黏度要接近 以保证加工流动性 对于黏度相差悬殊的材料 要加过渡料 以减小黏度梯数 如PA66增韧 阻燃配方中常加入PA6作为过渡料 PA6增韧 阻燃配方中常加入HDPE作为过渡料 助剂的选择虽然PA66本身有阻燃性 但仍需要加入阻燃剂 一 助燃剂的选择原则 助燃剂的选择主要从阻燃效率 产品性能 毒性等方面考虑 阻燃效果好 用量少 与尼龙的相容性较好 分解温度高 在PA加工温度下不分解 耐久性优良 无明显的表面迁移 对材料的力学性能的影响较小 大多数阻燃剂均会降低材料的性能 产品电性能影响小 有些阻燃剂对产品电性能有很大影响 从而限制了在电子电器领域应用 对设备的腐蚀尽可能小 一般来讲卤素阻燃剂分解产生HX 对设备有一定的腐蚀 无毒 无臭 无污染 价格便宜 阻燃剂价格与用量是材料生产成本的主要因素 助剂的选择 二 阻燃剂分为主阻燃剂和辅阻燃剂 主阻燃剂一般是阻燃效果好的 发挥主阻燃作用的阻燃剂 而辅阻燃剂则是效果不十分理想的 不能单独使用的 配合使用时效果明显的阻燃剂 辅阻燃剂起到消烟 防滴落等作用 1 主阻燃剂有卤素 磷系 氮系 无机氢氧化物等 一般主阻燃剂加入量较大 2 辅阻燃剂为效剂如Sb2O3 硼酸锌等 另一类为消烟剂如ZnO ZnS Fe2O3等 在实际应用过程中还应注意两大问题 阻燃剂协同效应的应用 在一个配方中 有时需要使用几种阻燃剂 在选择阻燃剂搭配组合时 必须了解哪些阻燃剂组合时有相互补充的作用 哪些阻燃剂是相互抵消的 下面介绍PA常用的几种组合 助剂的选择 a 卤系与锑系 Sb2O3单独使用时并没有阻燃效果 但与卤系阻燃剂配合使用时有明显效果 这是因为在燃烧是分解的卤素与Sb2O3发生了反应 生存了SbX3及SbOX3 而SbX3密度大 具有明显的隔氧效果 且SbX3具有捕捉自由基的作用 增加了卤系气相阻燃效果 卤系与锑系的配比一般为3 1 b 卤系和磷系 在卤磷复合体系中 卤系阻燃剂主要产生气相阻燃效果 磷系阻燃剂在燃烧时会形成偏磷酸盐产生固相阻燃效果 两者形成完整的气 固相阻燃体系 同时 卤 磷之间反应还可生产PX3 PX2气体 这类气体密度较HX大 不易扩散 包围在火焰表面 起到隔氧作用 卤素与磷系的配比一般为3 2 c 磷系与氮系 氮系阻燃剂可促进磷系化合物的碳化 即成碳作用 碳层覆盖被燃物表面起到隔氧作用 从而提高了阻燃效果 d 磷系与锑系 其协同机理基本与卤 锑体相似 e 红磷 金属氧化物 聚磷酸酯酰胺等之间也有协同效应 f Sb2O3 硼酸锌配合产生协同作用 硼酸锌起到防滴落作用 硼酸锌的加入 可减少Sb2O3的用量 g 红磷与炭黑有协同作用 添加炭黑时 红磷的用量可减少 助剂的选择 阻燃剂间的对抗作用 很多阻燃剂组合能产生协同效应 提高其阻燃效果 但有些阻燃剂相互配合时会相互抵消阻燃作用 使用时应特别注意 a 卤系化合物不宜同有机硅混合使用 两者混合使用 使阻燃体系的氧指数降低 b 溴系阻燃剂不宜与硬脂酸锌配合使用 否则会降低溴系阻燃效果 c 红磷与有机硅不宜混合使用 d 溴系阻燃剂体系中 不宜添加CaCO3和MgCO3 否则会降低其阻燃效果 助剂的选择 三 阻燃配方设计的原则与要求 PA阻燃体系的组成与阻燃效果 力学性能有密切关系 PA阻燃剂体系应包括基料 主辅阻燃剂 助剂等组分 对于不同的PA 不同用途其组成是不一样的 因此 在设计配方时 应根据PA的性质如熔点 结构 用途 性能要求调配 一般原则如下 根据PA的熔点来选择阻燃剂品种 根据阻燃PA的用途选择阻燃剂品种 根据阻燃PA性能要求选择相关助剂如增韧剂 润滑剂等 在制造玻璃纤维增强阻燃PA时 只能选择卤磷系阻燃剂 氮系阻燃剂不能单独用于玻璃纤维增强阻燃体系 同时 阻燃剂分散剂显得十分重要 在制造白色等浅色阻燃PA时 对阻燃剂的白度 纯度有很高要求 阻燃剂的杂质 特别是具有氧化作用的金属杂质 在高温下发生氧化反应会加深阻燃体系的色度 在阻燃尼龙配方中 还应注意添加一定的分散剂 不同阻燃体系使用的分散剂亦不同 其加入量也不一样 此外 还需要其他助剂 更多助剂详见下表 现用正交试验法探究改性材料阻燃PA66阻燃效果 一 阻燃剂的用量以及协效组合若选用单一阻燃剂 红磷 溴系阻燃剂的阻燃效果较好 当红磷用量为5 7 溴系阻燃剂用量为15 17 时 尼龙的垂直燃烧可达到V 0级 氮系阻燃剂在用量较大时也只能使尼龙垂直燃烧等级达到V 2级 若三种阻燃剂相互复合使用 其用量减少 效果较为显著具体 见下表 复合阻燃体系的阻燃效果阻燃体系氧指数15 氮 5 磷27 9 用A表示 12 溴 3 磷29 0 用B表示 10 氮 8 溴29 5 用C表示 配方的设计方法 配方的设计方法 二 原料中水分的影响因尼龙分子结构中都含有极性强的酰胺 CONH 基团 在空气中暴露 易与空气中的水分子结合形成氢键 吸水性较大 这使得尼龙在高温熔融状态下