隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展, 工程塑料在電子電器行業(yè)的應(yīng)用獲得了迅速增長(zhǎng), 其中應(yīng)用最廣的是尼龍(PA)。增強(qiáng)尼龍是一種性能優(yōu)良用量大的工程塑料，玻纖增強(qiáng)尼龍具有優(yōu)異的力學(xué)性能,然而其阻燃性能不能滿足電子電器行業(yè)的要求。阻燃劑的大量添加, 雖然在一定程度上改善了材料的阻燃性, 但材料的力學(xué)性能和電絕緣性能都會(huì)受到很大的影響,增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料在汽車、機(jī)械儀表、電子電氣、國(guó)防軍工、航空等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

隨著人們對(duì)阻燃及環(huán)保的重視，無(wú)鹵阻燃并且不析出有害物質(zhì)的阻燃劑成為首選。生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃增強(qiáng)尼龍， 目前市場(chǎng)常用的阻燃劑有3、4種，即紅磷、聚磷酸密銨（MPP）、有機(jī)次磷酸鹽及氫氧化鎂。以紅磷為阻燃劑優(yōu)點(diǎn)為阻燃效率高，添加量少，從而對(duì)制品性能影響小，主要缺點(diǎn)是制品除外觀暗紅外， 在加工和高溫高濕環(huán)境中有可能釋放有害物質(zhì)，并且腐蝕制品，多家知名公司對(duì)紅磷進(jìn)行限制。以三聚氰胺聚磷酸鹽（MPP）為阻燃劑優(yōu)點(diǎn)是色澤好，綠色環(huán)保，主要缺點(diǎn)是加工溫度不能太高。氫氧化鎂需要添加量很大才阻燃，導(dǎo)致制品性能嚴(yán)重下降。有機(jī)次磷酸鹽各項(xiàng)性能都較好，但價(jià)格太高。市場(chǎng)急需一種色澤好、綠色環(huán)保機(jī)械性能、電性能及加工性能較好，價(jià)格適中的無(wú)鹵阻燃劑。采用以磷氮阻燃劑為主，輔以阻燃增效劑、成炭劑、偶聯(lián)劑、電性能改善劑及加工助劑制成TA-1602復(fù)合阻燃劑。以該阻燃劑制成的阻燃增強(qiáng)尼龍具有較好的色澤，良好的機(jī)械性能、電性能和加工性能，較小的比重，燃燒性能達(dá)到FV-0級(jí)。

從尼龍的發(fā)展方向上看, 無(wú)鹵阻燃劑以及多種阻燃劑共同作用的復(fù)合型高力學(xué)性能阻燃尼龍會(huì)越來(lái)越受到重視。廣泛應(yīng)用在電子電氣、交通運(yùn)輸、辦公自動(dòng)化等要求阻燃產(chǎn)品上。

尼龍的阻燃主要通過(guò)兩種途徑實(shí)現(xiàn):

即通過(guò)機(jī)械共混方法,將阻燃劑和尼龍機(jī)械地?fù)胶驮谝黄? 然后熔融擠出, 使其獲得阻燃性。對(duì)于尼龍的添加阻燃多采用復(fù)配阻燃體系, 在阻燃級(jí)別相同的情況下,采用復(fù)配阻燃體系可減少阻燃劑的用量。

阻燃劑是作為一種反應(yīng)單體參加反應(yīng), 并結(jié)合到尼龍大分子的主鏈或側(cè)鏈上去, 使尼龍本身含有阻燃成分。其特點(diǎn)是不存在阻燃劑揮發(fā)、溶出、遷移和滲出問(wèn)題, 且由于其自身的化學(xué)結(jié)構(gòu), 不需要阻燃處理即具有本質(zhì)阻燃性, 在將來(lái)有可能取代一部分以阻燃劑處理的阻燃高分子材料, 是一種較為理想的方法, 但操作和加工工藝復(fù)雜, 成本也比較高, 適用于具有高附加值的高彈性尼龍、聚醋、纖維等的阻燃。

尼龍6（聚己內(nèi)酰胺樹脂）是一種韌性好、電性能優(yōu)異、耐油、耐磨的重要工程塑料，但純尼龍強(qiáng)度較差，熱變形溫度低，一般需通過(guò)玻纖（GF）增強(qiáng)提高性能。玻纖增強(qiáng)尼龍由于具有強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛的應(yīng)用。由于尼龍6是一種可燃性塑料，其用于電子電氣、交通建筑領(lǐng)域的制品一般都需要進(jìn)行阻燃改性,尼龍6樹脂一般采用東京都港區(qū)宇部興產(chǎn)株式會(huì)社的。

聚酰胺(PA66)以其優(yōu)異的綜合性能而在汽車、電子電氣等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。隨著電子電氣等設(shè)備向高性能、微型化方向發(fā)展, 對(duì)阻燃PA66的性能也提出了越來(lái)越高的要求。同時(shí), 隨著人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng), 綠色環(huán)保產(chǎn)品受到普遍關(guān)注。因此,阻燃PA66的高性能化、功能化及綠色環(huán)保將成為發(fā)展方向。目前國(guó)內(nèi)阻燃增強(qiáng)PA66的發(fā)展已較為成熟, 常采用的改性體系有玻璃纖維(GF) /十溴二苯乙烷/三氧化二銻復(fù)配體系、GF/溴化聚苯乙烯/三氧化二銻復(fù)配體系等。但這些改性體系存在阻燃劑用量較大的缺陷, 雖然在一定程度上改善了材料的阻燃性、提高了材料的灼熱絲溫度, 但卻造成材料的力學(xué)性能、電性能等的降低,直接影響了材料在電子電氣行業(yè)的應(yīng)用。新型無(wú)鹵阻燃劑的協(xié)效使用，大大解決這些問(wèn)題。尼龍66樹脂一般采用平頂山神馬集團(tuán)的。

玻璃纖維(GF)是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中應(yīng)用最為廣泛的增強(qiáng)體。高玻纖含量可以提高尼龍的剛性、尺寸穩(wěn)定性和降低吸水率, 但是也帶來(lái)一系列的問(wèn)題。當(dāng)GF的含量超過(guò)40%時(shí), 復(fù)合體系的熔體粘度增大, 不僅使加工成型困難, 而且制品容易出現(xiàn)玻纖外露、表面粗糙的不良現(xiàn)象。研究表明, 玻纖增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料在玻纖含量為30%時(shí),其缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值; 含量為15% 時(shí),無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到最小值。需將玻纖含量控制在30%附近, 材料的缺口、無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度才會(huì)達(dá)到較理想的值,其拉伸強(qiáng)度也較高。玻璃纖維一般采用浙江巨石集團(tuán)的。

磷系阻燃劑一般通過(guò)固相及氣相共同作用實(shí)現(xiàn)．磷系阻燃劑分解生成含氧酸，使聚合物材料脫水，形成炭層隔絕空氣。紅磷熱解釋放PO·自由基可以捕捉HO·自由基，達(dá)到氣相阻燃作用；聚磷酸銨（APP）的阻燃則是通過(guò)催化聚合物材料成炭，在聚合物表面覆蓋蜂窩狀隔熱隔氧層，阻止聚合物材料進(jìn)一步分解，達(dá)到改變最終氣相產(chǎn)物的組成參與聚酰胺的熱降解過(guò)程．

紅磷主要是通過(guò)影響GF 增強(qiáng)尼龍的熱分解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行阻燃，屬于凝聚相阻燃。通過(guò)TG－質(zhì)譜(MS)和TG－傅立葉變換紅外光譜(FTIR)分析發(fā)現(xiàn)，添加和未添加紅磷，GF增強(qiáng)尼龍的分解產(chǎn)物都是一樣的，但是添加阻燃劑的尼龍的分解溫度變寬，促進(jìn)了表面成炭，降低了熱量和質(zhì)量傳遞，從而降低了燃燒過(guò)程中的熱釋放率，從而起到阻燃的作用。

紅磷中有效磷含量高在有水生成的條件下可以被氧化為粘性磷的多種含氧酸, 而這些酸既可液蓋于尼龍表面, 又可在尼龍表面催化加速其脫水炭化, 降低材料的質(zhì)量損失速度和可燃物的生成量, 而磷則大部分殘留于炭層中, 形成的液膜和炭層則可將外部的氧、揮發(fā)性可燃物與內(nèi)部的高聚物基質(zhì)隔開。在尼龍中添加小于10%的紅磷就能很好地解決材料的阻燃性和耐漏電性的矛盾。

紅磷帶有顏色，容易燃燒，自燃溫度為250～260℃，吸濕性強(qiáng)，儲(chǔ)存穩(wěn)定性差，與水反應(yīng)生成毒性氣體磷化氫，與樹脂的相容性差。針對(duì)紅磷的這些問(wèn)題，以無(wú)機(jī)阻燃材料為囊材，采用原位聚合法制備了微膠囊化紅磷，采用這種微膠囊化技術(shù)來(lái)改進(jìn)的紅磷阻燃劑作為阻燃母料的形式運(yùn)用阻燃尼龍配方體系中

當(dāng)紅磷阻燃母粒的用量為14份時(shí)，GF增尼龍的阻燃等級(jí)可達(dá)到FV－0級(jí); 當(dāng)紅磷阻燃母粒的用量為l2份并加入9份增容劑及少量氫氧化鋁和氫氧化鎂時(shí)，GF增強(qiáng)尼龍具有較優(yōu)異的綜合性能; 氧氧化鎂、氫氧化鋁單獨(dú)使用時(shí)，如果用量少其阻燃效果并不理想，當(dāng)與紅磷阻燃母粒并用時(shí)，具有阻燃增效作用，并且能減少紅磷阻燃GF增強(qiáng)尼龍燃燒時(shí)的熔滴現(xiàn)象，避免熔滴物引起的繼續(xù)燃燒。

紅磷阻燃劑,對(duì)玻纖增強(qiáng)尼龍的阻燃效果顯著，成本低廉，是一種高效、無(wú)毒、低煙的阻燃體系,較其他阻燃劑具有很大的優(yōu)勢(shì)。

磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺在阻燃尼龍 中研究較多。采用磷酸處理三聚氰胺，再經(jīng)聚合制得了一種新型無(wú)鹵阻燃劑三聚氰胺多聚磷酸鹽，用來(lái)阻燃不同粘度的尼龍,其阻燃性能均可達(dá)UL94V－0級(jí)。

三聚氰胺聚磷酸鹽的加入還可以大幅提高GF增強(qiáng)尼龍的殘?zhí)苛?，促進(jìn)形成連續(xù)、致密的炭層，同時(shí)降低尼龍燃燒時(shí)的熱釋放速率，有效抑制了GF的燭芯效應(yīng)。

次膦酸鹽是近年開發(fā)的新一代有機(jī)磷系阻燃劑，其在凝聚相發(fā)揮阻燃作用，是有效的成炭促進(jìn)劑，以它為活性組分，再加入含氮成分的協(xié)效劑可取得良好的阻燃效果。

氮系阻燃劑主要是通過(guò)分解產(chǎn)生水、氮?dú)?、氨、二氧化碳等不燃?xì)怏w，稀釋可燃?xì)怏w濃度達(dá)到阻燃效果．用于尼龍阻燃的常見含氮化合物阻燃劑包括三聚氰胺（MEL）、三聚氰酸（CA）、三聚氰胺異氰尿酸鹽（MCA）和三聚氰胺的衍生物等三嗪衍生物．氮系阻燃劑一般不單獨(dú)阻燃尼龍，常與各種鹵系衍生物、金屬氧化物、堿金屬和磷系化合物等共同作用．MCA的阻燃作用主要通過(guò)氣相阻燃，其凝固相成炭量低，不能形成致密的保護(hù)層．通過(guò)改性的MCA可以增加其殘?zhí)苛浚_(dá)到更高的阻燃效果。

三聚氰胺系阻燃劑對(duì)PA具有良好的阻燃效果，該阻燃劑本身就能使PA達(dá)到V－0級(jí)，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的三聚氰胺系阻燃劑后，PA /GF復(fù)合材料( GF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%) 可達(dá)UL94V－0級(jí)( 0.8 mm) 。

MCA熔點(diǎn)高（400℃以上直接分解和升華），在聚合物基體中分散不均．采用WEX改性的MCA阻燃尼龍，實(shí)現(xiàn)了阻燃劑在樹脂中的超細(xì)分散．MCA可與硝酸鉀（KNO3）、三聚氰胺磷酸鹽（MP）或聚氨酯（TPU）復(fù)配，克服燃燒時(shí)熔融淌滴的現(xiàn)象。

磷系阻燃劑、無(wú)機(jī)填料型阻燃劑等與三聚氰胺系阻燃劑有很好的協(xié)效作用。包覆紅磷和三聚氰胺氰尿酸鹽協(xié)效阻燃尼龍?jiān)鰪?qiáng)體系時(shí)，用量在更低的情況下即可達(dá)到很好的阻燃效果，LOI達(dá)到33%

氮系阻燃劑是一種新型高效的PA用添加型阻燃劑，由于其本身及分解產(chǎn)物的低毒性，迎合了當(dāng)今阻燃劑向高效低毒方向發(fā)展的潮流，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的研究和應(yīng)用。氮系阻燃劑主要是三聚氰胺及其衍生物。

無(wú)機(jī)填料型阻燃劑具有熱穩(wěn)定性好、不揮發(fā)、低腐蝕、低毒低煙等優(yōu)點(diǎn)，因此備受人們青睞。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)阻燃劑主要有氫氧化鎂、氫氧化鋁、三氧化二銻、硼酸鋅等。其中三氧化二銻和硼酸鋅主要作為協(xié)效劑使用，無(wú)機(jī)氫氧化物主要指氫氧化鎂、氫氧化鋁，具有填充劑、阻燃劑和發(fā)煙抑制劑三重功能．受熱分解時(shí)放出結(jié)晶水，吸收大量的熱量，降低了體系的溫度，產(chǎn)生的水蒸氣稀釋了可燃性氣體的濃度，并隔絕空氣；同時(shí)生成耐火金屬氧化物（Al2O3、MgO），還會(huì)催化聚合物的熱氧交聯(lián)反應(yīng)，在聚合物表面形成一層炭化膜．形成的炭化膜會(huì)減弱燃燒時(shí)的傳熱、傳質(zhì)效應(yīng)，從而起到阻燃的作用。

由于氫氧化鋁的初始分解溫度低(約200℃ ),而尼龍的加工溫度在230~250℃以上,所以通常用氫氧化鎂(初始分解溫度為340℃ ) 作為其阻燃劑。經(jīng)表面處理過(guò)的納米氫氧化鎂在聚合物中能得到更好分散, 可提高復(fù)合材料的綜合性能, 此外對(duì)阻燃性能、拉伸性能和沖擊性能均有改善, 尤其在較大填充量時(shí)。MH能和包覆紅磷協(xié)效, 制得力學(xué)性能、加工性能及電氣性能均令人滿意的阻燃材料,唯色澤有時(shí)難滿足某些應(yīng)用的要求。

尼龍主要增韌劑有PP、PE 等非極性聚烯烴物質(zhì)和EPDM (三元乙丙橡膠)、POE (聚乙烯辛烯共彈性體) 等彈性體, 馬來(lái)酸酐MAH 極性分子是制備韌性尼龍66的優(yōu)秀增容劑, 其界面粘合能大, 在增韌劑上接枝MAH, 可使增韌劑極性增強(qiáng), 而且MAH分子中的活性基團(tuán)數(shù)羧基可與尼龍66酰胺基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。馬來(lái)酸酐接枝POE作為一種熱塑性彈性體, 與尼龍有良好的相容性, 增韌效果好。一般常用于增強(qiáng)阻燃尼龍?bào)w系中。

成分	質(zhì)量百分比	成分說(shuō)明
尼龍6	45-50%	基體樹脂
尼龍66	3~ 6%	基體樹脂
硫酸鋇	25~ 30%	填料
碳酸鈣	5~ 10%	填料
無(wú)堿玻纖	5~ 8%	增強(qiáng)
氫氧化鋁	0~3%	填料
抗氧劑1010	0-1%	抗氧劑
苯乙烯丁二烯共聚物	1~5%	增韌劑
抗氧劑246	0~1%	抗氧劑
阻燃母粒	3~5%	光穩(wěn)定劑
PTFE	0~1%	抗氧劑
抗滴落劑	0-1%	抗滴落劑
鈦白粉	0-1%	填料
26#白油	0-1%	分散劑
聚羧酸鹽	0~1%	推薦BYK160