收稿日期:2002-05-23。作者简介:郑现国,男,助工,毕业于大庆石油学院高分子专业。现从事高分子材料的改性工作。综述无卤阻燃尼龙6工程塑料郑现国李馥梅唐小平姚亮红(岳阳石油化工总厂研究院,414014)摘要:介绍了国内外无卤阻燃尼龙6工程塑料的开发进展及在电子电气等领域的应用情况。关键词:无卤阻燃尼龙6应用近20年来,欧洲及美国对电子电气设备用的材料进行了一系列火灾安全性试验,结果都证明,采用适当级别的阻燃材料制造电子电气设备,可大大提高火灾安全水平。鉴于电子电气领域需求的日益增加,自20世纪70年代以来各国相继开发了阻燃尼龙。在汽车制造、电子电气等重要领域中,阻燃尼龙不仅要求有较好的阻燃性,还要求有较好的电气性能和机械性能。阻燃尼龙6由于性能价格比较高而倍受青睐。适用于尼龙6的阻燃剂主要有卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、无机阻燃剂。卤系阻燃剂是当今阻燃剂市场的主流产品,但其燃烧产生的烟雾中含有氢卤酸,导致对电路系统和其他金属的腐蚀;同时氢卤酸对人的呼吸系统及其他器官刺激性强;另外某些卤系阻燃剂的燃烧和再循环会形成二口恶类化合物从而对环境造成负面影响。欧洲生产者以无卤阻燃剂为主的看法已经确立。因此,改性尼龙6的动向之一是开发无卤阻燃高性能尼龙6。1国内外进展情况1.1磷系阻燃剂阻燃尼龙6随着阻燃剂的非卤化进程的加快,磷系阻燃剂的应用逐步引起重视,磷系阻燃剂和卤系阻燃剂相比,前者的毒性、生烟性及腐蚀性均较低。磷系阻燃剂可以单独使用,也可以和其他阻燃剂配合使用。磷系阻燃剂和氮系阻燃剂有协同效果,其原因是由于氮组分促进了磷的碳化作用。氢氧化镁、碳酸镁和丙烯酸类接枝共聚物也是磷系阻燃剂的有效协效剂[1]。用于阻燃尼龙6的磷系阻燃剂主要有红磷和聚磷酸铵。1.1.1红磷阻燃尼龙6尼龙6是赤磷的重要应用对象之一。赤磷添加量少,制得的阻燃制品密度低,可降低产品的成本。基于赤磷难以加工的问题,一般在使用过程中采用赤磷母料。晨光化工研究院开发了适用于尼龙6、玻纤增强尼龙6的赤磷母料。特点是安全程度高、添加操作方便、无粉尘灰、用量小、阻燃效果好、对基础树脂的物理性能及电气性能影响小,尤其是用该母料阻燃的尼龙6具有较高的CTI(CriticalTrackingIndex,抗电弧径迹指数)值,且无阻燃剂迁移、析出现象,不腐蚀设备[2]。BASF公司开发的含红磷、25%玻纤增强的尼龙6/6T-UltramidTKK4365G5属高韧材料,阻燃性符合UL94V-0标准,吸水后在60℃下尺寸无变化,且不漏电、耐电解质腐蚀、焊接温度高、可电镀。20世纪80年代,BASF公司推出了含赤磷阻燃剂的A3X2系列产品,阻燃性达到UL94V-0级,并将CTI值提高到600V(1.66mm),与传统的卤素阻燃尼龙相比,A3X2G5/7的发烟浓度不到卤素阻燃品种的1/4[3]。日本旭化成工业公司研制出一种无卤尼龙混合料,主要由尼龙6、橡胶改性聚合物、赤磷母料组成,制品阻燃性为UL94V-0级,总燃烧时间40s,最长燃烧时间7s,且无滴落[4]。美国专利报道,赤磷与镧系化合物(作为PH3的捕捉剂)和滑石类化合物混合,使用在各种尼龙和增强尼龙中,效果较好[5]。英国专利介绍,3份赤磷和1份氢氧化镁复配,加入到尼龙6中,二者总含量占树脂总质量的20%～50%时,可得到综合性能优异、阻·03·现代塑料加工应用ModernPlasticsProcessingandApplications第15卷第1期©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.燃性达到UL94V-0级、CTI值不小于400V的复合材料[1]。1.1.2聚磷酸铵阻燃尼龙6聚磷酸铵(APP)属于无机磷阻燃剂,它含磷量高,无滴落行为,化学稳定性好,近乎中性,可以促进尼龙表面的膨胀层的形成而产生阻燃效果。APP和多种物质有协同作用。10%的APP和5%的膨胀石墨加入到尼龙6中可以得到有较好阻燃性的材料[6]。APP/滑石粉体系有协同作用,APP中加入滑石粉后阻燃效果大增,原因是生成的硅磷酸酯防止了磷的挥发损失,并增加了阻隔火的残留层[7]。当尼龙6中加入30%的APP时,APP/滑石粉质量比为2∶1时可达到UL94V-0级标准。S.V.Levchik等人指出当APP与氧化剂如氧化铁、二氧化锰等作用时,可以大大提高阻燃效率。将APP(Exolit422)和MnO2(试剂级粉末)充分混合后添加到尼龙6中,添加量为20%,当配方适当,测定LOI(氧指数)值,体...
