阻燃尼龙体系的设计原则（宁波聚化成塑料科技）

阻燃剂的选用原则

①阻燃效果好、用量少。

②与尼龙(PA)的相容性较好。

③分解温度高，在PA加工温度下不分解。

④耐久性优良，无明显的表面迁移。

⑤对材料的力学性能的影响较小（绝大多数阻燃剂均会降低材料的力学性能，应尽量选择使材料力学性能下降幅度较小的阻燃剂）。

⑥对产品电性能影响小，有些阻燃剂对产品电性能有很大影响，从而限制了改性PA材料在电子电器领域的应用。

⑦对设备的腐蚀尽可能小，一般来讲卤素阻燃剂分解产生卤化氢,对设备有一定的腐蚀。

⑧无毒、无臭、无污染。

⑨价格便宜，阻燃剂价格与用量是材料生产成本的主要因素。

主阻燃剂和辅阻燃剂的选择与搭配

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。辅阻燃剂为主阻燃剂的协效剂，可配合主阻燃剂提高阻燃效果，一些辅阻燃剂还能起到消烟、防滴落等作用。典型的辅阻燃剂如Sb2O3、硼酸锌等，另一类为消烟剂如ZnO、ZnS、Fe2O3等。在实际应用过程中各类阻燃剂的搭配应注意两大问题。

（1）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。

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，这是因为在燃烧时分解的卤素X与Sb2O3发生了反应，生成了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炭化，即成炭作用。炭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/锑体系相似。

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。

（2）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。

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阻燃剂体系的基本组成包括基料、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：

①根据PA的熔点来选择阻燃剂品种。

②根据阻燃PA的用途选择阻燃剂品种。

③根据阻燃PA性能要求选择相关助剂如增韧剂、润滑剂等。

④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，阻燃剂的分散显得十分重要。为促进阻燃剂的分散，可以考虑对阻燃剂进行偶联处理或者采用阻燃剂母粒，同时也应考虑阻燃剂的粒度等因素。

⑤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。

⑥在阻燃PA配方中，还应注意添加一定量的分散剂，不同阻燃体系使用的分散剂亦不同，其加入量也不一样。