Giới thiệu về chất chống cháy gốc nitơ cho nylon

Giới thiệu về chất chống cháy gốc nitơ cho nylon

Chất chống cháy gốc nitơ được đặc trưng bởi độc tính thấp, không ăn mòn, ổn định nhiệt và tia cực tím, hiệu quả chống cháy tốt và tiết kiệm chi phí. Tuy nhiên, nhược điểm của chúng bao gồm khó khăn trong quá trình xử lý và độ phân tán kém trong nền polyme. Các chất chống cháy gốc nitơ phổ biến cho nylon bao gồm MCA (melamine cyanurate), melamine và MPP (melamine polyphosphate).

Cơ chế chống cháy bao gồm hai khía cạnh:

1. Cơ chế vật lý “thăng hoa và thu nhiệt”: Chất chống cháy làm giảm nhiệt độ bề mặt của vật liệu polyme và cách ly vật liệu khỏi không khí thông qua quá trình thăng hoa và hấp thụ nhiệt.
2. Cơ chế cacbon hóa xúc tác và trương nở trong pha ngưng tụ: Chất chống cháy tương tác với nylon, thúc đẩy quá trình cacbon hóa và trương nở trực tiếp.

MCA thể hiện chức năng kép trong quá trình chống cháy, thúc đẩy cả quá trình cacbon hóa và tạo bọt. Cơ chế và hiệu quả chống cháy thay đổi tùy thuộc vào loại nylon. Các nghiên cứu về MCA và MPP trong PA6 và PA66 cho thấy các chất chống cháy này tạo ra liên kết chéo trong PA66 nhưng lại thúc đẩy quá trình phân hủy trong PA6, dẫn đến hiệu suất chống cháy của PA66 tốt hơn so với PA6.

1. Melamine Cyanurat (MCA)

MCA được tổng hợp từ melamin và axit xyanuric trong nước, tạo thành một hợp chất cộng liên kết hydro. Đây là một chất chống cháy tuyệt vời không chứa halogen, ít độc tính và ít khói, thường được sử dụng trong polyme nylon. Tuy nhiên, MCA truyền thống có điểm nóng chảy cao (phân hủy và thăng hoa trên 400°C) và chỉ có thể được pha trộn với nhựa ở dạng hạt rắn, dẫn đến sự phân tán không đều và kích thước hạt lớn, ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả chống cháy. Ngoài ra, MCA chủ yếu hoạt động ở pha khí, dẫn đến hình thành than thấp và lớp carbon lỏng lẻo, không có khả năng bảo vệ trong quá trình đốt cháy.

Để giải quyết những vấn đề này, công nghệ tổng hợp phân tử đã được sử dụng để biến đổi MCA bằng cách đưa vào phụ gia chống cháy bổ sung (WEX), giúp hạ thấp điểm nóng chảy của MCA, cho phép đồng nóng chảy và phân tán siêu mịn với PA6. WEX cũng tăng cường hình thành than trong quá trình đốt cháy, cải thiện chất lượng lớp carbon và tăng cường hiệu quả chống cháy pha ngưng tụ của MCA, từ đó tạo ra vật liệu chống cháy có hiệu suất tuyệt vời.

2. Chất chống cháy bùng phát (IFR)

IFR là một hệ thống chống cháy không chứa halogen đáng kể. Ưu điểm của nó so với các chất chống cháy halogen bao gồm lượng khói thải thấp và không thải ra khí độc hại trong quá trình cháy. Hơn nữa, lớp than do IFR tạo thành có thể hấp thụ polyme nóng chảy đang cháy, ngăn ngừa sự nhỏ giọt và lan truyền lửa.

Các thành phần chính của IFR bao gồm:

• Nguồn khí (hợp chất gốc melamin)
• Nguồn axit (chất chống cháy phốt pho-nitơ)
• Nguồn cacbon (bản thân nylon)
• Phụ gia hiệp đồng (ví dụ, kẽm borat, nhôm hydroxit) và chất chống nhỏ giọt.

Khi tỷ lệ khối lượng của chất chống cháy phốt pho-nitơ so với hợp chất gốc melamin là:

• Dưới 1%: Hiệu quả chống cháy không đủ.
• Trên 30%: Quá trình bay hơi xảy ra trong quá trình chế biến.
• Từ 1%–30% (đặc biệt là 7%–20%): Hiệu suất chống cháy tối ưu mà không ảnh hưởng đến khả năng xử lý.

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