三聚氰胺的阻燃机理及应用

三聚氰胺简称MA，是合成三聚氰胺氰尿酸盐MCA阻燃剂的主要原料，本身也可以阻燃，可以不溶不熔的微粉末状分散于热塑性和热固性树脂的预聚体中，加热不熔化而到350℃升华，这一温度低于大多数塑料的点燃温度。在多种材料中具有良好的阻燃效果。三聚氰胺的阻燃机理及应用大致如下。

一，阻燃机理

三聚氰胺升华过程吸热是三聚氰胺具有阻燃作用的原因。三聚氰胺的升华吸热焰为-963kJ/kg,因此对一个比热容为2.1kJ/(kg.℃）、含有20%的三聚氰胺的基材而言，三聚氰胺升华将使其温度下降115℃，这种降温作用对阻止塑料被点燃是非常重要的，此外三聚氰胺挥发物燃烧的热值仅为塑料的40%~45%，且降解产物氮气可以起到散热和稀释氧浓度的作用，同时，升华的三聚氰胺还可以起到稀释可燃物及阻隔其与空气接触的作用，其升华的微粒还可以捕集火焰区的自由基，且三聚氰胺在610℃（火焰区可达到此温度）降解成双氰胺，吸热熔比升华吸热焰还高，因此三聚氰胺的气相阻燃效率高。

二，应用

1，阻燃尼龙

三聚氰胺对尼龙的阻燃效率较高，一定黏度范围的尼龙PA6或尼龙PA66只需添加5%~8%的三聚氰胺即可达到ASTM D-635的测试标准。采用10份三聚氰胺和10份氯化锌可以获得无滴落的UL 94 V-0级的阻燃尼龙;在尼龙6与聚（2,6-二甲基苯基）醚（PPE)的合金中，添加3~20份的三聚氰胺可以使合金达到UL94V-0级阻燃;三聚氰胺单独使用或与硼酸锌、卤素阻燃剂复配用于增强阻燃尼龙。三聚氰胺用于尼龙阻燃的**问题是其析出或冒霜问题，为此可以采用非离子表面活性剂、偶联剂、有机酸（盐）等对其进行改性，在尼龙聚合时加入三聚氰胺可以有效提高其各项性能。此外，三聚氰胺与其他阻燃剂复配使用对尼龙的阻燃效果也很好。

2，阻燃聚酯

三聚氰胺可用于无卤素、无磷的阻燃PBT材料中，添加适量助剂后，18%~35%的三聚氰胺可以制得阻燃级别达到UL94V-0的PBT。如要获得无滴落阻燃PBT,则可以在配方基础上，加入适量的硫酸钡或尿素与苯磷酰氯的缩聚物。

3，阻燃HIPS

MA单一地添加到HIPS中以探究其用量的增加对样品点燃时间的影响。MA/HIPS质量比从0/100、10/100、20/100到30/100,点燃时间分别为36s、30s、31s和39s,即点燃时间先缩短后延长。这是由于阻燃剂加入聚合物后改变了聚合物的导热性和热稳定性，用量较少时缩短了聚合物的点燃时间，用量达到一定程度时才使点燃时间延长。单一添加MA阻燃HIPS效果不佳，常和磷系、环氧树脂复合使用。

4，阻燃聚烯烃

要获得预期的阻燃效果，单独采用三聚氰胺阻燃聚烯烃的添加量在60%以上。添加疏基苯并塞唑和二异丙基苯可以使三聚氰胺的用量减少到25份，其阻燃聚丙烯的LOI在27%~29%,UL94级别可达V-2~V-0级。三聚氰胺可以与卤素阻燃剂、二乙基次膦酸铝，次磷酸铝，磷酸酯，红磷，氢氧化铝，氢氧化镁等阻燃剂复配使用，所制得的阻燃聚烯烃可以达到较好的综合性能。三聚氰胺，锻烧高岭土和PPO复配用于EVA、交联聚乙烯电线电缆料的阻燃，可以使阻燃性能达到UL94V-0级，LOI值大于30%,各项性能满足行业标准要求。

5，阻燃聚氨酯

三聚氰胺可增大聚氨酯泡沫的热容量，降低聚氨酯泡沫燃烧时的表面温度，使可燃气体的生成和燃烧速率都降低。在燃烧的初始阶段，三聚氰胺与异氰酸酯碎片反应可抑制烟的生成。对聚氨酯有较好的阻燃效果。三聚氰胺的加入使FPUF(软质聚氨酯泡沫塑料）燃烧过程的热释放速率和烟释放速率的峰值，以及比消光面积等参数都明显降低。三聚氰胺阻燃FPUF燃烧后的残炭中存在含氮物质，说明三聚氰胺在燃烧过程中不是全部分解进入气相，部分衍生物留在凝聚相并有促进刚性物质生成的作用。

三聚氰胺MA作为阻燃剂较早用于膨胀防火涂料和聚氨酯泡沫中，近年来，三聚氰胺与磷酸酯复配在阻燃聚氨酯泡沫中得到了广泛应用，在热塑性塑料和热固性树脂中的应用也较多。