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尼龍( PA) 是分子鏈結構中含有酰胺鍵的熱塑性樹脂。由于其具有較好的力學性能和使用性能，尼龍在汽車、機械、電子、化工等領域均得到了廣泛應用，成為目前世界上產量最大、應用范圍最廣的工程塑料。

但是，尼龍材料無阻燃性，當采用玻璃纖維增強改性時，會產生“燭芯效應”，使復合材料的阻燃性能顯著降低。因此，應繼續(xù)對尼龍阻燃技術進行研究。目前尼龍阻燃的研究熱點是什么？又會如何發(fā)展呢？

01尼龍阻燃的熱點是什么？

北京理工大學及國家阻燃材料工程技術研究中心的劉霖靖等人通過對近三十年來國內外尼龍阻燃領域的研究開發(fā)狀況進行總結及分析，得出了如下結論：

國內尼龍阻燃學術論文研究熱點分析

( a) 研究主題( b) 研究關鍵詞

由圖可知，新型阻燃劑、阻燃尼龍復合材料的研究開發(fā)是目前研究的熱點問題，同時，阻燃研究中最受關注的尼龍種類是尼龍 6 和尼龍 66。

未經阻燃改性的尼龍的阻燃性較差。不同種類尼龍的氧指數(shù)不同，其中，尼龍 66 氧指數(shù)為 24. 3% ，尼 龍 1010 氧指數(shù)為 25. 5% ，尼龍 6 氧指數(shù)為 26. 4% 。而在垂直燃燒測試過程中，尼龍的熔滴現(xiàn)象導致使用過程中具有潛在的火災危險。尼龍新型阻燃劑的合成及反應性阻燃技術是目前該領域的主要研究內容，而早期廣泛采用的含鹵阻燃體系雖然僅添加少量即具有較好的阻燃效果，但是，含鹵阻燃劑在燃燒過程中會分解產生二惡英等，對環(huán)境生態(tài)有害的有毒氣體。因此，在繼續(xù)研究新型阻燃技術的同時，無鹵阻燃也已成為研究的主流趨勢。

另外，“力學性能”、“增強”、“玻璃纖維”、“增韌”等關鍵詞的比例約為 10% ，因此，阻燃性能提高的同時，保持復合材料的力學性能仍是研究熱點，這與無鹵阻燃劑添加量較大，對復合材料的力學性能影響較大有一定的關系。因此，尋找可以使材料力學性能提升的方法也成為尼龍阻燃研究的熱點。添加玻璃纖維增強改性雖然是目前較為普遍的改善復合材料力學性能的方法，但是復合材料會產生“燭芯效應”，因此，在玻纖增強的尼龍復合材料中，需要特別注意阻燃體系的設計。“整理劑”作為最熱門的研究主題，反映出尼龍纖維的阻燃在尼龍阻燃的研究中占有重要比例。

02不同阻燃體系在尼龍阻燃中的研究情況

通過年度數(shù)據(jù)統(tǒng)計，如圖所示，圖中堆積柱狀圖中深淺程度不同代表含不同元素的阻燃劑體系，色塊間的過渡越模糊表示應用過程中不同元素共同使用的頻率越高。

尼龍阻燃相關論文及不同無鹵阻燃體系論文發(fā)表數(shù)量年度趨勢

( a) 數(shù)據(jù)來源: SCI 數(shù)據(jù)庫( b) 數(shù)據(jù)來源: 中國知網文獻數(shù)據(jù)庫

結果表明，無論是國際還是國內，無鹵阻燃劑在尼龍阻燃中的應用均較廣泛。僅磷系、氮系、硅系 3 種無鹵阻燃劑，在 SCI 數(shù)據(jù)庫相關論文中的比例可以達到 65. 74% ，在中國知網數(shù)據(jù)庫相關論文中的比例可以達到 43. 34% 。其中，含磷阻燃劑在尼龍無鹵阻燃技術中的應用最多，與其他 2種阻燃劑復配使用的頻率較高。目前，尼龍阻燃復配體系中，研究較為完善、應用范圍最廣的是磷 － 氮復配體系，國內外關于磷氮協(xié)效阻燃機理的研究也日益完善。

進一步深入了解各種阻燃劑應用情況

從圖中可以看出，包括紅磷、次膦酸鹽、三聚氰

胺聚磷酸鹽( MPP) 在內的含磷阻燃劑在尼龍阻燃中應用的頻率均較高。

國內不同尼龍阻燃劑論文發(fā)表數(shù)量年度趨勢

1磷系阻燃劑

根據(jù)結構和組成的不同，分為無機磷系和有機磷系阻燃劑 2 大類。無機磷系阻燃劑主要包括紅磷、聚磷酸銨及磷酸鹽等; 有機磷系阻燃劑包括磷酸酯、亞磷酸酯、磷酸酯及有機次磷酸鹽等。磷系阻燃劑雖然具有較高的阻燃效率，但是，在使用過程中會釋放對人體有害的磷化氫氣體，通過相關改性可有效抑制。

2三聚氰胺氰尿酸鹽( MCA) 等含氮阻燃劑

在尼龍中的應用也較多。由于 MCA 同時具有促進炭化和發(fā)泡的作用。包括 MCA 和三聚氰胺聚磷酸鹽( MPP) 在內的三聚氰胺基阻燃劑，由于與尼龍基材的相容性較差，影響阻燃劑發(fā)揮作用。需要對其進行表面改性或化學修飾，破壞其二維片層結構，能夠有效地改善其在基體中的相容性。同時，MCA 可以與包括凹凸棒石( AT、硅氧烷、Sb2 O3等不同類型的阻燃劑復配使用，是目前增長最快且使用量最大的三聚氰胺系阻燃劑。

3無機阻燃劑（有氫氧化鎂、Sb2O3、硼酸鋅等）

具有熱穩(wěn)定性好、阻燃效果持續(xù)時間較長、綠色環(huán)保、低毒性等特點，但是單獨使用時，需要的添加量較大、阻燃效率較低，對基體材料力學性能的影響顯著，主要是與其他阻燃劑復配使用。

4納米阻燃體系

在近年來隨著新材料的開發(fā)和研究工作的推進，以碳納米管、倍半硅氧烷( POSS) 、石墨烯為代表的無機納米材料逐漸拓展其應用范圍。與傳統(tǒng)阻燃劑相比，納米材料由于其的微觀結構和化學結構，通過表面改性或分子結構設計得到的材料的增益效果更好。

03尼龍阻燃體系將如何發(fā)展？

雖然，磷系、氮系阻燃劑一直是尼龍阻燃的主要技術，但是近年來，磷系、氮系阻燃的缺陷逐漸突顯，如與塑料基體相容性較差以及含磷阻燃劑燃燒時會產生有毒氣體等，均導致了其應用受到限制。阻燃劑的種類、添加量以及其與基體的相容性等因素，均有會影響尼龍復合材料的力學性能。

以蒙脫石、碳納米管、POSS 為代表的納米阻燃劑，正在學術研究、技術開發(fā)中受到越來多的關注。通過加強界面效應，可以增強阻燃劑與基體間的相容性，有利于阻燃劑更高效地發(fā)揮阻燃作用，同時，還能提高復合材料的綜合性能。因此，開發(fā)新型有機 － 無機雜化阻燃劑、納米阻燃劑，或將其與傳統(tǒng)阻燃劑復配使用，探索協(xié)效機理，有可能成為同時提高阻燃效率、增強尼龍復合材料力學性能的突破點！