摘要：介紹英國Presafer公司玻纖增強(qiáng)尼龍和聚酯專用無鹵阻燃劑的特點(diǎn)、組成、應(yīng)用范圍及應(yīng)用實(shí)例。EPFR系列玻纖增強(qiáng)專用無鹵阻燃劑分為兩類，第一類應(yīng)用于玻纖尼龍；第二類應(yīng)用于玻纖聚酯。以上EPFR系列磷氮膨脹型環(huán)保阻燃劑具有無紅磷、低煙、低毒、高效、相容性好、對基材性能影響小等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：玻纖尼龍 玻纖聚酯 無鹵阻燃劑
新進(jìn)展：出于對生命的尊重，越來越多負(fù)責(zé)任的制造商開始選用無鹵阻燃材料。這些負(fù)責(zé)任的制造商需要阻燃達(dá)到UL94-V0，滿足灼熱絲要求，各種性能優(yōu)越，價(jià)格合適的無鹵阻燃玻纖增強(qiáng)尼龍和無鹵阻燃玻纖增強(qiáng)聚酯。
目前阻燃劑用于玻纖增強(qiáng)尼龍和聚酯存在的問題：
1．含鹵阻燃體系
其中最重要的也是在國外應(yīng)用最廣的一種就是溴化苯乙烯聚合物，它具有極其優(yōu)越的熱穩(wěn)定性，并且由于它與尼龍是熔融可混的，因而在加工過程中具有很好的流動性。此外，用它制備的阻燃尼龍還具有優(yōu)越的電性能和較好的物理機(jī)械性能。這種阻燃劑的局限性在于光穩(wěn)定性較差，與尼龍尚不能完全相容，且其成本與目前國內(nèi)應(yīng)用較廣的十溴聯(lián)苯醚相比也較高。
目前在國內(nèi)應(yīng)用最廣的阻燃劑就是十溴聯(lián)苯醚，由于其較高的溴含量而對尼龍具有較高的阻燃效率，是最經(jīng)濟(jì)的一種阻燃劑。但由于它是一種填料型阻燃劑，因而對加工流動性及產(chǎn)品的物理機(jī)械性能有很大的負(fù)面影響。尤其在電器連接件等產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜的今天，對樹脂的加工流動性要求也日益提高。流動性差的樹脂根本無法滿足加工小而復(fù)雜零件的要求，因此可以想象這類填充型阻燃劑很難應(yīng)用在高檔領(lǐng)域，此外，其熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性也較差。
近幾年來，人們開發(fā)的在尼龍和聚酯阻燃方面使用的一種新阻燃劑為十溴二苯乙烷，它與十溴聯(lián)苯醚具有相同的溴含量和同樣高的阻燃效率，此外，它還具有較好的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性。其局限性在于它與十溴聯(lián)苯醚一樣同屬填料型阻燃劑，與聚合物相容性較差，因而加工流動性和制品的物理機(jī)械性能較差。
2 ．無鹵阻燃體系
紅磷是在尼龍和聚酯中應(yīng)用較廣的無鹵阻燃劑之一，具有添加量少、用途廣泛等優(yōu)點(diǎn)。普通紅磷易吸潮，與高分子材料相容性差，特別容易引起自燃，不能實(shí)際使用。微膠囊化紅磷阻燃劑，降低了紅磷的活性，解決了相容性，紅磷含量在85％左右，但自燃問題沒有得到有效解決，粉塵污染嚴(yán)重。紅磷母粒是紅磷與氫氧化鋁、膨脹型石墨等無機(jī)阻燃劑復(fù)配使用、以基體樹脂為載體的暗紅色粒子，安全問題得到了解決。該阻燃體系低煙、阻燃效率高；無粉塵污染，加工性能優(yōu)異；低密度、熱穩(wěn)定性好、制品物理性能下降少；加工過程中不起霜、不遷移、不腐蝕模具。特別是制品具有高耐漏電痕跡指數(shù)（CTI），在電子電器應(yīng)用上優(yōu)勢明顯。紅磷母粒的最主要缺點(diǎn)是色調(diào)問題，除了暗紅和黑色外，無法賦予制品更多的顏色選擇。
聚磷酸銨(APP)具有含磷量高，添加量少等特點(diǎn)，也被用于阻燃尼龍和聚酯的制備，但APP的主要缺點(diǎn)是吸濕性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性不高（在230℃時(shí)就有脫NH3過程發(fā)生），在尼龍和聚酯的加工過程中易分解，導(dǎo)致制品發(fā)泡變色。
多聚三聚氰胺磷酸鹽（MPP）是另一類廣泛應(yīng)用于尼龍和聚酯阻燃的環(huán)保型阻燃劑，分子鏈結(jié)構(gòu)與APP相似，主要是用分子量比較大的三聚氰胺取代側(cè)基中NH4＋，因此提高了其熱穩(wěn)定性能，但造成MPP的磷含量較低。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，25%的MPP只能使玻纖增強(qiáng)PA66 的氧指數(shù)提高5.5%，而垂直燃燒性能幾乎沒有改善，因此應(yīng)用于阻燃PA66，需添加更多的MPP，造成對樹脂力學(xué)性能的嚴(yán)重下降。 三聚氰胺氰尿酸鹽（MCA）也常用于尼龍和聚酯阻燃，其特點(diǎn)是低毒、無腐蝕、對熱和紫外線穩(wěn)定，然而以其阻燃的尼龍和聚酯，燃燒時(shí)融滴厲害，對玻纖增強(qiáng)尼龍和聚酯的阻燃性較差，無法達(dá)到UL94-V0級，制品在潮濕環(huán)境下電性能也不佳，而且在基材中分散性不好，加工困難。
無機(jī)阻燃劑（如氫氧化鎂等）具有低毒、低腐蝕和低煙等優(yōu)點(diǎn)，但用于尼龍和聚酯時(shí)，加工過程中容易脫結(jié)晶水，因而不宜采用。
次膦酸鹽阻燃劑（如Exolit 1312和Exolit 1240）用于玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍和聚酯的各種性能相對比較優(yōu)越，但是其價(jià)格是普通阻燃劑3-5倍，而使玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍和聚酯的價(jià)格非常昂貴，目前沒有廣泛用于常規(guī)玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍和聚酯制品中。
EPFR系列中磷氮環(huán)保玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃劑的特點(diǎn)及應(yīng)用：
英國Presafer公司新近推出了EPFR系列氮磷環(huán)保玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃劑，根據(jù)不同的應(yīng)用范圍劃分為兩類。
1． EPFR-200A主要應(yīng)用于玻纖增強(qiáng)PA66。
①EPFR-200A有高的熱穩(wěn)定性。其起始分解溫度達(dá)到320℃以上，能夠滿足苛刻的尼龍加工和注塑條件，不會出現(xiàn)擠出過程中發(fā)泡，阻燃劑降解，擠出粒子變色等現(xiàn)象。
②EPFR-200A經(jīng)過特殊表面處理。易于在尼龍中分散并與尼龍相容，使增強(qiáng)尼龍?jiān)诒３肿枞夹阅艿臈l件下，依然能夠保持優(yōu)異的力學(xué)性能。
③EPFR-200A具有良好的電性能，能夠滿足增強(qiáng)尼龍?jiān)陔娮与娖鞯阮I(lǐng)域方面的應(yīng)用。
④EPFR-200A具有良好的阻燃性能，能夠滿足UL94-V0，灼熱絲等不同測試標(biāo)準(zhǔn)要求。
2． EPFR-300A主要應(yīng)用于玻纖增強(qiáng)PBT。
①EPFR-300A有較高熱穩(wěn)定性。其起始分解溫度達(dá)到280℃以上，能夠滿足苛刻的聚酯加工和注塑條件，不會出現(xiàn)擠出過程中發(fā)泡，阻燃劑降解，擠出粒子變色等現(xiàn)象。
②EPFR-300A經(jīng)過特殊表面處理。易于在聚酯中分散與聚酯相容，使增強(qiáng)聚酯在保持阻燃性能的條件下，依然能夠保持優(yōu)異的力學(xué)性能。
③EPFR-300A具有良好的電性能。CTI達(dá)到600V，能夠滿足玻纖增強(qiáng)聚酯在電子電器等領(lǐng)域方面的應(yīng)用。
④EPFR-300A具有良好的阻燃性能，添加相應(yīng)的阻燃劑份數(shù)能夠滿足UL94-V0（0.75mm和1.5mm）、灼熱絲等不同測試標(biāo)準(zhǔn)要求。
加工和成型過程中需要注意的問題：
1．原料在加工前需要預(yù)先干燥。經(jīng)干燥至水分含量在0.1%以下可以繼續(xù)使用。
2. 選擇盡可能溫和的加工條件。在保證原料與粉體混合均勻，玻纖順利加入的前提下，盡量用較低的溫度和較弱的剪切條件下進(jìn)行加工。其中EPFR-300A在PBT中加工溫度盡量在220℃左右。
3. 增韌劑的選擇十分關(guān)鍵。優(yōu)秀的增韌劑不僅僅提高材料的韌性，同時(shí)能夠提高粉體與材料的相容性，大大改善材料的其它各項(xiàng)性能。
4. 玻纖的選擇非常重要。由于玻纖在材料中的添加份數(shù)非常大，玻纖與材料相容性的好壞決定了材料的各項(xiàng)性能，因此優(yōu)先選擇偶聯(lián)劑表面處理的短纖，當(dāng)然長纖也可以選用。
5. 其它助劑的選擇。加入適當(dāng)?shù)某珊藙兄诓牧系慕Y(jié)晶速度和形態(tài)，改善材料的各項(xiàng)性能；加入適當(dāng)?shù)目寡鮿兄陬A(yù)防加工過程中材料的黃變；加入適當(dāng)?shù)墓δ芴砑觿兄诓牧细黜?xiàng)性能的調(diào)整和改善。
6. 注塑過程條件。在滿足成型前提條件下，盡量用溫和的溫度和合適的壓力進(jìn)行注塑。此外，EPFR-300A與其它阻燃劑復(fù)配需要慎重。
結(jié)語：對比目前應(yīng)用于市面上的各種阻燃劑，EPFR-200A應(yīng)用于玻纖增強(qiáng)PA66與EPFR-300A應(yīng)用于玻纖增強(qiáng)PBT具有以下優(yōu)點(diǎn)：①高效的阻燃性能；②良好的加工性能；③優(yōu)秀的顏色穩(wěn)定性；④優(yōu)異的機(jī)械性能；⑤高的熱穩(wěn)定性；⑥合理的價(jià)格。 |