Pengantar Bahan Penghambat Api Berbasis Nitrogen untuk Nilon

Pengantar Bahan Penghambat Api Berbasis Nitrogen untuk Nilon

Bahan penghambat api berbasis nitrogen dicirikan oleh toksisitas rendah, tidak 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 tahan api melibatkan dua aspek:

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

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

1. Melamin Sianurat (MCA)

MCA disintesis dari melamin dan asam sianurat dalam air, membentuk aduk berikatan hidrogen. Ini adalah penghambat api bebas halogen, rendah toksisitas, dan rendah asap yang sangat baik dan 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, yang menyebabkan dispersi tidak merata dan ukuran partikel 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 memperkenalkan aditif tahan 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 tahan api fase terkondensasi dari MCA, sehingga menghasilkan material tahan api dengan kinerja yang sangat baik.

2. Tahan Api Intumescent (IFR)

IFR adalah sistem penghambat api bebas halogen yang signifikan. Keunggulannya dibandingkan penghambat api berhalogen meliputi emisi asap yang rendah dan pelepasan gas yang tidak beracun selama pembakaran. Selain itu, lapisan arang yang terbentuk oleh IFR dapat menyerap polimer yang meleleh dan 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 zat anti-tetes.

Ketika rasio massa penghambat api fosfor-nitrogen terhadap senyawa berbasis melamin adalah:

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

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