哪款MCA才是PA6最合適的阻燃劑？
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次發(fā)布日期：2021-07-27 09:42
電子電器用PA6工程塑料的適用阻燃劑一般有磷系阻燃劑、氮系阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑。其中氮系阻燃劑中的三聚氰胺脲酸鹽 (MCA) 阻燃的PA6工程塑料，具有高力學(xué)性能、高阻燃性、低煙密度和高的相比電痕化指數(shù)(CTI，可達(dá) 600 V) 等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。但目前市場(chǎng)上開(kāi)發(fā)的無(wú)鹵阻燃 PA6 工程塑料常存在阻燃性能不穩(wěn)定 ( 滴落棉燃 )、著色色澤不均一和結(jié)晶速度慢 ( 成型周期長(zhǎng) ) 等缺點(diǎn)。那如何選擇一款綜合性能優(yōu)異的MCA呢？
MCA多應(yīng)用于非增強(qiáng)PA體系，阻燃機(jī)理為：改變材料的熱降解歷程，促進(jìn)材料的炭化效果，同時(shí)高溫下會(huì)分解出大量的惰性氣體，這些惰性氣體在釋放過(guò)程中會(huì)使材料燃燒的炭化層膨脹發(fā)泡，從而隔絕氧氣，阻止燃燒；MCA 還能改善材料的流動(dòng)性，增加材料燃燒時(shí)的滴落速度，帶走大量的燃燒熱，減少燃料，起到阻燃效果。將常規(guī)粒徑 1.4~1.8 μm 的 MCA–25 添加到 PA6 中，通過(guò)改變其用量，考察其對(duì)阻燃 PA6工程塑料力學(xué)性能和阻燃性能的影響。
MCA 用量為 12~14 份時(shí)，阻燃性最好，燃燒中無(wú)黑煙，煙密度低，無(wú)刺激性氣味，但存在阻燃性不穩(wěn)定的缺陷，需要繼續(xù)優(yōu)化。MCA的粒徑對(duì)MCA在PA6中的分散有直接影響，從而影響阻燃性能。采用12 份 MCA 用于阻燃 PA6，考察 MCA 的粒徑對(duì)材料性能影響，其中，MCA–10 ：粒徑≤ 1.1 μm；MCA–15 ：粒徑1.1~1.4 μm；MCA–25 ：粒徑1.4~1.8 μm；MCA–50 ：粒徑＞ 1.8 μm。
隨著 MCA 粒徑的增大，材料的力學(xué)性能呈先升高后降低趨勢(shì)。同時(shí)粒徑對(duì)阻燃性影響明顯，粒徑越大，阻燃性越差。綜合比較，MCA 的粒徑為 1.1~1.4 μm( 即采用 MCA–15) 時(shí)綜合性能最好。MCA 的粒徑為1.1~1.4 μm、用量為12份時(shí)，綜合性能最好，但在阻燃方面仍存在滴落棉燃的問(wèn)題，這可能是由 MCA在 PA6中分散不均勻所導(dǎo)致。采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)MCA進(jìn)行表面處理，可解決其在PA6樹(shù)脂中的分散性和相容性問(wèn)題。不同用量 (MCA 質(zhì)量的百分?jǐn)?shù) ) 的硅烷偶聯(lián)劑對(duì)MCA進(jìn)行表面處理后，材料的相關(guān)性能也會(huì)有所改變。
經(jīng)偶聯(lián)劑KH-560處理后，材料的阻燃性和力學(xué)性能改善明顯。阻燃等級(jí)由之前的V-2提升到V-0級(jí)。綜合比較來(lái)看，偶聯(lián)劑用量為1%時(shí)綜合性能最好。阻燃尼龍?jiān)诩庸r(shí)，要求有良好的注塑加工成型性和良好的著色性及顏色均一性。采用 0.5 份不同類型的潤(rùn)滑劑，不一樣的潤(rùn)滑劑類型對(duì)材料著色均勻性的影響也是有的。
可以看到，阻燃PA6的顏色均一性在加入潤(rùn)滑劑后均有所改善，這可能是由于潤(rùn)滑劑顯著改善了色粉在阻燃 PA6中的分散性。三種潤(rùn)滑劑中，E 蠟的分散效果最好，相應(yīng)材料的色澤最均勻。三種潤(rùn)滑劑的加入都導(dǎo)致力學(xué)性能有所降低，在阻燃性方面，E蠟對(duì)阻燃性無(wú)影響，TAF和硬脂酸鈣的引入使阻燃性有所變差，三者綜合比較，E蠟效果最好。
綜上，采用 MCA 阻燃 PA6 工程塑料時(shí)，MCA 的用量、粒徑和表面處理對(duì)材料阻燃性影響明顯。當(dāng)粒徑為 1.1~1.4 μm 且經(jīng) 1% KH–560表面處理的MCA 用量為12份，添加0.5份的 E 蠟潤(rùn)滑劑時(shí)，可制得阻燃等級(jí)達(dá) UL 94V–0 (0.8 mm)，CTI 為 600 V 且綜合力學(xué)性能較為理想的MCA阻燃PA6工程塑料。
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