Introduksjon til nitrogenbaserte flammehemmere for nylon

Introduksjon til nitrogenbaserte flammehemmere for nylon

Nitrogenbaserte flammehemmere kjennetegnes av lav toksisitet, ikke-korrosivitet, termisk og UV-stabilitet, god flammehemmende effektivitet og kostnadseffektivitet. Ulempene inkluderer imidlertid prosesseringsvansker og dårlig dispersjon i polymermatrisen. Vanlige nitrogenbaserte flammehemmere for nylon inkluderer MCA (melamincyanurat), melamin og MPP (melaminpolyfosfat).

Flammehemmende mekanisme involverer to aspekter:

1. Fysisk mekanisme for «sublimering og endoterm»: Flammehemmeren reduserer overflatetemperaturen til polymermaterialet og isolerer det fra luften gjennom sublimering og varmeabsorpsjon.
2. Katalytisk karbonisering og intumescensmekanisme i kondensert fase: Flammehemmeren samhandler med nylon, noe som fremmer direkte karbonisering og ekspansjon.

MCA har doble funksjoner i flammehemmende prosesser, og fremmer både karbonisering og skumming. Flammehemmende mekanisme og effektivitet varierer avhengig av nylontypen. Studier av MCA og MPP i PA6 og PA66 viser at disse flammehemmende stoffene induserer tverrbinding i PA66, men fremmer nedbrytning i PA6, noe som resulterer i bedre flammehemmende ytelse i PA66 enn i PA6.

1. Melamincyanurat (MCA)

MCA syntetiseres fra melamin og cyanursyre i vann, og danner et hydrogenbundet addukt. Det er en utmerket halogenfri, lavtoksisitets- og lavrøykflammehemmer som vanligvis brukes i nylonpolymerer. Tradisjonell MCA har imidlertid et høyt smeltepunkt (dekomponerer og sublimerer over 400 °C) og kan bare blandes med harpikser i fast partikkelform, noe som fører til ujevn spredning og stor partikkelstørrelse, noe som negativt påvirker flammehemmerens effektivitet. I tillegg fungerer MCA primært i gassfase, noe som resulterer i lav forkullingsdannelse og løse, ikke-beskyttende karbonlag under forbrenning.

For å løse disse problemene har molekylær komposittteknologi blitt brukt til å modifisere MCA ved å introdusere et komplementært flammehemmende tilsetningsstoff (WEX), som senker smeltepunktet til MCA, noe som muliggjør samsmelting og ultrafin dispersjon med PA6. WEX forbedrer også forkullingsdannelse under forbrenning, forbedrer kvaliteten på karbonlaget og styrker den kondenserte flammehemmende effekten av MCA, og produserer dermed flammehemmende materialer med utmerket ytelse.

2. Intumescent Flame Retardant (IFR)

IFR er et betydelig halogenfritt flammehemmende system. Fordelene fremfor halogenerte flammehemmere inkluderer lav røykutslipp og giftfri gassutslipp under forbrenning. Dessuten kan det forkullede laget som dannes av IFR absorbere smeltet, brennende polymer, noe som forhindrer drypp og brannspredning.

Viktige komponenter i IFR inkluderer:

• Gasskilde (melaminbaserte forbindelser)
• Syrekilde (fosfor-nitrogen flammehemmere)
• Karbonkilde (selve nylon)
• Synergistiske tilsetningsstoffer (f.eks. sinkborat, aluminiumhydroksid) og drypphemmende midler.

Når masseforholdet mellom fosfor-nitrogen flammehemmere og melaminbaserte forbindelser er:

• Under 1 %: Utilstrekkelig flammehemmende effekt.
• Over 30 %: Fordampning skjer under bearbeiding.
• Mellom 1–30 % (spesielt 7–20 %): Optimal flammehemmende ytelse uten å påvirke bearbeidbarheten.

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