阻燃尼龍的應(yīng)用及其環(huán)保阻燃劑的研發(fā)趨勢(shì)
目前，我國倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保型的社會(huì)發(fā)展模式，將“工程塑料、功能高分子材料、復(fù)合材料和低成本化新型塑料合金”設(shè)立為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要項(xiàng)目，這也推動(dòng)了工程塑料在電子電器、汽車、家電和建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用。
隨著世界范圍內(nèi)防火標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格及國民自身安全環(huán)保意識(shí)的提升，工程塑料在高溫、高電壓等嚴(yán)格環(huán)境中能否維持其穩(wěn)定、優(yōu)異的阻燃性能就成為了大家關(guān)注的焦點(diǎn)。
尼龍是一種重要的工程塑料，其產(chǎn)量居五大工程塑料之首，分子主鏈由重復(fù)的酰胺基團(tuán)（NH-CO） 所組成。尼龍不僅具有出色的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)具有耐熱、耐磨、輕質(zhì)、絕緣等特點(diǎn)。常見阻燃級(jí)尼龍可分為非增強(qiáng)阻燃尼龍和玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍，其應(yīng) 用領(lǐng)域包括接線柱、線圈軸、插頭、開關(guān)裝置、電路板、大功率斷路器、配電盤、連接器、繼電器、傳感器、電視機(jī)外殼、接插件風(fēng)扇、車燈外殼、電動(dòng)工具配件、 塑料板材和高鐵波紋管等。
圖1. 阻燃尼龍應(yīng)用實(shí)例
阻燃尼龍可通過三種方式制取：一.添加阻燃劑；二.將阻燃基團(tuán)接枝到聚合物主鏈或側(cè)鏈上；三.在尼龍聚合過程中加入阻燃單體進(jìn)行共聚反應(yīng)。上述三種方法中以添加阻燃劑的方式最為簡(jiǎn)便，也是目前主流的阻燃尼龍制取方法。
尼龍用阻燃劑大致可分為鹵系、氮系、無機(jī)化合物和含磷阻燃劑等幾類，不同阻燃劑的阻燃機(jī)理及阻燃效果也大不相同。隨著歐盟出臺(tái)ROHS及WEEE條例，許多公司加大了對(duì)阻燃材料中有害成分的重視程度，這也對(duì)尼龍用阻燃劑的環(huán)保性提出了更高的要求。環(huán)保安全阻燃劑的開發(fā)越來越受重視。
一. 無鹵化趨勢(shì)
鹵系阻燃劑雖具有出色的阻燃效果，但在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的煙和有毒且具腐蝕性的氣體，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，甚至威脅到了人們的生命安全。近幾年，歐美等國家相距出臺(tái)相關(guān)環(huán)保安全條例，嚴(yán)格限制鹵系阻燃劑的使用，加快無鹵阻燃劑的開發(fā)進(jìn)程。
①無機(jī)阻燃劑：以Mg（OH）2和Al（OH）3為主，該類阻燃劑來源廣泛，但阻燃效果較差。國內(nèi)外的研究主要集中于該類阻燃劑的超細(xì)化、微膠囊，以期克服大量添加無機(jī)阻燃劑所導(dǎo)致的性能下降的缺陷。
②.紅磷阻燃：紅磷具有較高的阻燃效率，通過微膠囊化可解決紅磷吸潮、易爆炸的問題。
③.膨脹性阻燃劑：該類阻燃劑發(fā)煙量少、不產(chǎn)生有害氣體，是阻燃劑無鹵化研發(fā)的可行方向。
二. 抑煙化、減少有害氣體的趨勢(shì)
火災(zāi)是目前威脅公眾安全和發(fā)展的主要災(zāi)害之一。而據(jù)統(tǒng)計(jì)，火災(zāi)中80%的傷亡事故源自于材料熱解產(chǎn)生的有害氣體和煙霧所導(dǎo)致的窒息現(xiàn)象。
圖2. 火災(zāi)產(chǎn)生的大量濃煙
開發(fā)具有低煙氣釋放量的環(huán)保阻燃劑成為近年來阻燃領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。目前人們主要通過添加金屬氧化物和過度金屬氧化物來充當(dāng)抑煙劑。此外無機(jī)填料如Al（OH）3和Mg（OH）2在具有阻燃作用的同時(shí)也能起到一定的抑煙效果。
目前，世界發(fā)達(dá)國家已普遍采用磷、無機(jī)體系類的環(huán)保阻燃劑，而我國仍以污染較大、毒性較高的鹵系阻燃劑為主，這與國家環(huán)保政策要求和安全生產(chǎn)理念相悖。加強(qiáng)環(huán)保類無鹵阻燃劑的開發(fā)是當(dāng)前的重中之重。
在此，我們呼吁科學(xué)院加強(qiáng)與改性工程行業(yè)專家之間的溝通交流，促進(jìn)改性塑料行業(yè)的自主創(chuàng)新和健康發(fā)展，提升我國工程塑料的競(jìng)爭(zhēng)力，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保健康的社會(huì)發(fā)展模式。
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