Pengantar Penghambat Api Berbasis Nitrogen untuk Nilon

Pengantar Penghambat Api Berbasis Nitrogen untuk Nilon

Bahan penghambat api berbasis nitrogen dicirikan oleh toksisitas rendah, non-korosif, stabilitas termal dan UV, efisiensi penghambat api yang baik, dan hemat biaya. Namun, kekurangannya meliputi kesulitan pemrosesan dan dispersi yang buruk dalam matriks polimer. Bahan penghambat api berbasis nitrogen yang umum untuk nilon meliputi MCA (melamin sianurat), melamin, dan MPP (melamin polifosfat).

Mekanisme penghambat api melibatkan dua aspek:

1. Mekanisme Fisik “Sublimasi dan Endotermik”: Penghambat api mengurangi suhu permukaan bahan polimer dan mengisolasinya dari udara melalui sublimasi dan penyerapan panas.
2. Karbonisasi Katalitik dan Mekanisme Intumescent dalam Fase Terkondensasi: Penghambat api berinteraksi dengan nilon, mendorong karbonisasi dan ekspansi langsung.

MCA menunjukkan fungsi ganda dalam proses penghambat api, yaitu mendorong karbonisasi dan pembusaan. Mekanisme dan efektivitas penghambat api bervariasi tergantung pada jenis nilon. Studi tentang MCA dan MPP pada PA6 dan PA66 menunjukkan bahwa penghambat api ini menginduksi ikatan silang pada PA66 tetapi mendorong degradasi pada PA6, sehingga menghasilkan kinerja penghambat api yang lebih baik pada PA66 dibandingkan pada PA6.

1. Melamin Sianurat (MCA)

MCA disintesis dari melamin dan asam sianurat dalam air, membentuk aduk berikatan hidrogen. MCA merupakan penghambat api yang sangat baik, bebas halogen, rendah toksisitas, dan rendah asap, yang umum digunakan dalam polimer nilon. Namun, MCA tradisional memiliki titik leleh yang tinggi (terurai dan menyublim di atas 400°C) dan hanya dapat dicampur dengan resin dalam bentuk partikel padat, sehingga menghasilkan dispersi yang tidak merata dan ukuran partikel yang besar, yang berdampak negatif pada efisiensi penghambat api. Selain itu, MCA terutama berfungsi dalam fase gas, sehingga menghasilkan pembentukan arang yang rendah dan lapisan karbon yang longgar dan tidak protektif selama pembakaran.

Untuk mengatasi masalah ini, teknologi komposit molekuler telah digunakan untuk memodifikasi MCA dengan menambahkan aditif penghambat api komplementer (WEX), yang menurunkan titik leleh MCA, memungkinkan peleburan bersama dan dispersi ultra-halus dengan PA6. WEX juga meningkatkan pembentukan arang selama pembakaran, meningkatkan kualitas lapisan karbon, dan memperkuat efek penghambat api fase terkondensasi MCA, sehingga menghasilkan material penghambat api dengan kinerja yang sangat baik.

2. Tahan Api Intumescent (IFR)

IFR adalah sistem tahan api bebas halogen yang signifikan. Keunggulannya dibandingkan penghambat api terhalogenasi antara lain emisi asap rendah dan pelepasan gas tidak beracun selama pembakaran. Selain itu, lapisan arang yang dibentuk oleh IFR dapat menyerap polimer cair yang terbakar, mencegah tetesan dan penyebaran api.

Komponen utama IFR meliputi:

• Sumber gas (senyawa berbasis melamin)
• Sumber asam (penghambat api fosfor-nitrogen)
• Sumber karbon (nilon itu sendiri)
• Aditif sinergis (misalnya, seng borat, aluminium hidroksida) dan agen anti-tetesan.

Bila perbandingan massa zat penghambat api fosfor-nitrogen dengan senyawa berbasis melamin adalah:

• Di bawah 1%: Efek penghambat api tidak memadai.
• Di atas 30%: Penguapan terjadi selama pemrosesan.
• Antara 1%–30% (terutama 7%–20%): Kinerja tahan api yang optimal tanpa memengaruhi kemampuan proses.

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