Johdatus typpipohjaisiin palonestoaineisiin nailonille

Johdatus typpipohjaisiin palonestoaineisiin nailonille

Typpipohjaisille palonestoaineille on ominaista alhainen myrkyllisyys, syövyttämättömyys, terminen ja UV-stabiliteetti, hyvä palonestokyky ja kustannustehokkuus. Niiden haittoja ovat kuitenkin prosessointivaikeudet ja huono dispergoituvuus polymeerimatriisiin. Yleisiä nailonille tarkoitettuja typpipohjaisia ​​palonestoaineita ovat MCA (melamiinisyanuraatti), melamiini ja MPP (melamiinipolyfosfaatti).

Palonsuoja-ainemekanismiin liittyy kaksi näkökohtaa:

1. ”Sublimaatio ja endoterminen” fysikaalinen mekanismi: Palonsuoja-aine alentaa polymeerimateriaalin pintalämpötilaa ja eristää sen ilmasta sublimaation ja lämmön absorption avulla.
2. Katalyyttinen hiilestymis- ja paisumismekanismi tiivistyneessä faasissa: Palonsuoja-aine on vuorovaikutuksessa nailonin kanssa edistäen suoraa hiilestymistä ja paisumista.

MCA:lla on kaksi tehtävää palonestoprosessissa, edistäen sekä hiiltymistä että vaahtoamista. Palonsuojausmekanismi ja tehokkuus vaihtelevat nailonin tyypistä riippuen. MCA:ta ja MPP:tä PA6:ssa ja PA66:ssa koskevat tutkimukset osoittavat, että nämä palonsuoja-aineet indusoivat silloittumista PA66:ssa, mutta edistävät hajoamista PA6:ssa, mikä johtaa parempaan palonsuoja-aineeseen PA66:ssa kuin PA6:ssa.

1. Melamiinisyanuraatti (MCA)

MCA syntetisoidaan melamiinista ja syanuurihaposta vedessä, jolloin muodostuu vetysidostunut addukti. Se on erinomainen halogeeniton, myrkytön ja vähän savuttava palonestoaine, jota käytetään yleisesti nailonpolymeereissä. Perinteisellä MCA:lla on kuitenkin korkea sulamispiste (hajoaa ja sublimoituu yli 400 °C:ssa), ja sitä voidaan sekoittaa hartsien kanssa vain kiinteässä muodossa, mikä johtaa epätasaiseen dispersioon ja suureen hiukkaskokoon, mikä vaikuttaa negatiivisesti palonestoaineen tehokkuuteen. Lisäksi MCA toimii pääasiassa kaasufaasissa, mikä johtaa vähäiseen hiiltymisen muodostumiseen ja irtonaisiin, suojaamattomiin hiilikerroksiin palamisen aikana.

Näiden ongelmien ratkaisemiseksi on käytetty molekyylikomposiittiteknologiaa MCA:n modifiointiin lisäämällä siihen täydentävää palonsuoja-ainetta (WEX), joka alentaa MCA:n sulamispistettä, mahdollistaen yhteissulamisen ja erittäin hienojakoisen dispergoitumisen PA6:n kanssa. WEX myös parantaa hiiltymisen muodostumista palamisen aikana, mikä parantaa hiilikerroksen laatua ja vahvistaa MCA:n tiivistetyn faasin palonsuoja-ainetta, jolloin saadaan aikaan erinomaisen suorituskyvyn omaavia palonsuoja-aineita.

2. Paisuva palonestoaine (IFR)

IFR on merkittävä halogeeniton palonsuoja-aine. Sen etuja halogenoituihin palonsuoja-aineisiin verrattuna ovat vähäinen savunmuodostus ja myrkytön kaasun vapautuminen palamisen aikana. Lisäksi IFR:n muodostama hiiltymiskerros voi imeä itseensä sulaa, palavaa polymeeriä estäen tippumisen ja palon leviämisen.

IFR:n keskeisiä komponentteja ovat:

• Kaasun lähde (melamiinipohjaiset yhdisteet)
• Happolähde (fosfori-typpi-palonsuoja-aineet)
• Hiilen lähde (itse nailon)
• Synergistiset lisäaineet (esim. sinkkiboraatti, alumiinihydroksidi) ja tippumisenestoaineet.

Kun fosfori-typpi-palonsuoja-aineiden ja melamiinipohjaisten yhdisteiden massasuhde on:

• Alle 1 %: Riittämätön palonestovaikutus.
• Yli 30 %: Haihtumista tapahtuu käsittelyn aikana.
• 1–30 % (erityisesti 7–20 %): Optimaalinen palonestokyky vaikuttamatta prosessoitavuuteen.

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