在火灾形势越发趋于严峻的今天，为了尽可能避免火灾的发生，人们在选择使用聚合物材料时首要考虑的因素之一是阻燃性能。对比相同材质阻燃处理前后制品处于同一环境下发生火灾的概率发现，阻燃处理的制品更不易燃烧，且阻燃制品更不易生成有毒有害的燃烧产物，从而得出了使用阻燃剂确实会降低火灾发生这一具有说服力的现实证据。

 

所以，阻燃剂和阻燃材料的使用在减少火灾引起的生命和经济损失方面发挥了极其重要的作用。自20世纪以来，专家统计了各类塑料助剂的使用量，发现阻燃剂的总使用量已经跃居第二位，这也说明了对聚合物材料的阻燃改性已是大势所趋。

 

1、阻燃聚酰胺66简介

聚酰胺俗称尼龙，是一种综合性能优良且重要程度日益突显的工程材料品种。聚酰胺66作为工程材料主要产品之一，在面对较为苛刻的使用环境，如高温、高压、高摩擦时，其阻燃性能逐渐成为判断材料优劣的一个重要因素。

尤其聚酰胺66还是合成纤维生产的重要原材料，它的许多衍生产品被加工成服装，其阻燃性能更是至关重要。因此，开发高阻燃性聚酰胺66新产品显得尤为迫切。

聚酰胺纱线 图源：Barnet

 

虽然聚酰胺66属于自熄型聚合物，如聚酰胺66的垂直燃烧等级达到UL94V-2级，极限氧指数达到22%~24%，表现出了一定的阻燃性能，但还远远不能满足日趋苛刻的使用环境的要求，聚酰胺66的阻燃性能还需要进一步被提高，以适应社会快速发展的迫切需求。

2、研究现状

聚酰胺66的阻燃改性方法主要有：

直接添加阻燃剂与聚酰胺66树脂基体共混复合的共混阻燃改性法；

在聚酰胺66聚合物分子链上修饰具有阻燃效应的基团的后整理阻燃改性法；

在聚酰胺66聚合过程中引入阻燃单体进行共聚复合的共聚阻燃改性法等。

2.1共混阻燃改性法

目前市面上应用最广泛的是共混阻燃改性法，该方法操作简便、适用性广，能达到较好的阻燃效果。

含卤化合物是聚酰胺66最常用的共混阻燃剂，主要包括五溴二苯醚、溴化苯乙烯、聚二溴苯乙烯、溴化环氧树脂等。虽然含卤阻燃剂的阻燃效果显著，但是会牺牲聚酰胺66的其他性能指标，同时需要较大的阻燃剂添加量才能满足阻燃性能的要求，而较大的阻燃剂添加量也会导致聚酰胺66的强度下降，限制了其应用，且阻燃剂容易迁出，阻燃性能随时间延长而大幅下降。

含卤聚酰胺66在燃烧过程中会排放出大量的浓烟及有毒有害的卤化氢气体，不仅会对生态环境造成破坏，还会危害人类身体健康。近几年，随着环保要求的提高，国家逐步通过提高含卤素阻燃剂聚酰胺66的税收来限制含卤阻燃剂的使用。

该方法还有如下缺点，例如：阻燃剂在聚酰胺66基体中的分散性不好，从而会影响材料的综合性能；再加工过程中阻燃剂分子容易迁出。目前，针对聚酰胺66的阻燃改性大都是以物理共混的方式将阻燃剂添加到聚酰胺66基体中，阻燃剂与聚酰胺66体系没有产生化学反应，彼此之间未形成化学键，仅仅是一种简单的混合，这种共混体系容易发生阻燃剂与高聚物基体的微观相分离。

目前，市场上以共混阻燃改性方法的阻燃聚酰胺66产品为主，如：德国BASF公司的PA66A3X2G7、Rhodia公司的PA66A20V25、日本东丽公司的CM1014、CM3001G-15/20/30等；国内有神马集团有限责任公司的B890UN，上海安凸塑料添加剂有限公司的AFR66，杭州本松新材料技术股份有限公司的PA66+GF5、PA66+GF15、PA66+GF30，广州市聚赛龙工程塑料股份有限公司PA66-FR2400、PA66-FG430、PA66-FR500等。

东丽AMILAN™ 尼龙树脂

图源：上海安凸塑料

该类产品通过机械共混的方式加入磷系或其他无卤阻燃剂，其阻燃性能均能达到UL94V-0等级，广泛用于航空内饰、机械、仪器仪表、汽车部件、电子电气、铁路、家电、通信等领域。

2.2后整理阻燃改性法

引入阻燃效应的基团是指在高分子的设计与研究过程中，构建高效阻燃分子。运用这一方法，在高分子上引入磷杂菲/磷腈、磷杂菲/三嗪三酮、磷杂菲/硼酸酯、烷基次磷酸盐/三嗪三酮、磷腈/三嗪等多个双基协同阻燃的分子结构，具有不同阻燃基团的新型高性能阻燃材料得以研制。

研究者将上述双基分子应用于阻燃环氧树脂、聚乳酸、聚酰胺和聚碳酸酯等聚合物材料中，在双基分子低添加量的条件下，获得了具有更高阻燃级别、更高极限氧指数和更低热释放速率的多种聚合物阻燃材料。

后整理阻燃改性法是通过表面接枝、涂覆阻燃剂等方法对聚酰胺66纤维和织物进行阻燃改性，这类后处理工艺往往需要在有机溶剂中进行，存在大量溶剂的使用和回收等环境问题，增加了工艺流程，提高了产品的成本。

2.3共聚阻燃改性法

采用共聚阻燃改性法制备的材料中阻燃成分均匀分散在基体中，同时在聚合过程中，只需经过一次聚合成型，不需要热加工，避免了由此产生的降解，从而保持了材料基本性能的稳定，可再加工性强。

聚酰胺66分子链中酰胺基团的氢可被取代，具有一定的反应活性，可与反应型阻燃剂进行反应，以此向聚酰胺66大分子链内引入阻燃结构，可制得阻燃共聚聚酰胺66。目前该方法已成为聚酰胺66阻燃的研究热点。

RIDGWAY以二羧酸乙基甲基膦酸酯(CEMPO)为阻燃单体，与聚酰胺66盐进行共缩聚，制备得到具有一定阻燃性能的CEM⁃PO阻燃共聚聚酰胺66，并探讨了CEMPO阻燃单体引入聚酰胺66大分子链以后，对其熔点、吸水性、热稳定性、拉伸强度等性能的影响。结果表明，当CEMPO质量分数达到30%~40%时，聚酰胺66的结晶性能和取向性会受到很大程度的影响。

李巧玲等以自制的双(对-羧苯基)苯基氧化膦(BCPPO)和聚酰胺66盐为原料，通过两步法共缩聚，制备得到了一种新型无卤阻燃共聚聚酰胺66，并对阻燃共聚聚酰胺66的分子结构、热稳定性以及阻燃性能进行了研究和分析，结果表明，共聚单体BCPPO的引入，使得阻燃共聚聚酰胺66的热稳定性能和成炭性能均得到了改善。同时，经过共聚阻燃改性，材料的阻燃性能也获得了一定程度的提高。

李霞等研制了反应型阻燃剂BCPPO，采用反应法制备了本质阻燃聚酰胺66，测试结果显示：阻燃聚酰胺66的阻燃性能显著提高，并且具有高的热稳定性；阻燃聚酰胺66的拉伸强度和冲击强度只有轻微下降，力学性能良好。对阻燃聚酰胺66的各种性能综合分析得到，当阻燃剂的质量分数为3%时，阻燃聚酰胺66的综合性能最好。但是BCPPO制备时工艺复杂，花费巨大，不利于工业化应用。

3、发展趋势

目前阻燃聚酰胺66的发展趋势主要有以下几个方面。

①环保绿色化。随着行业技术的进步和人们对自身健康和环境保护意识的不断提高，溴系阻燃聚酰胺66将逐渐被更环保安全的材料替代，所以今后高性能无卤类阻燃聚酰胺66将会是市场发展的重点。

②高效化。随着阻燃聚酰胺66的不断发展和成熟，更高阻燃等级、更低添加量、更好的性能保持率，都是产品发展的方向，同时包覆、微胶囊化、母粒化等技术手段不断丰富，高效化必将成为阻燃剂发展的趋势，这也需要不断地细化、改进技术，提高竞争力。

③功能化。产品设计对聚酰胺阻燃材料不断提出新的要求，例如更好的电性能、激光打标、焊接、耐磨损等，如何在保持、提高现有产品性能的同时，满足这些新的功能化指标，使产品满足全方位的要求是我们的研究方向。

④差异化。不同类别的阻燃聚酰胺66由于阻燃剂的差异，在材料的力学性能、电气性能、外观颜色、加工特性、环保安全等各方面都有优缺点。

⑤色彩化。随着生活水平的提高和材料技术的快速发展，人们除对电子电器产品材料固有性能的要求不断提高外，更对阻燃聚酰胺66的美观化、色彩化提出了需求。

⑥增量化。随着对安全性要求的不断提高，市场对阻燃产品的需求量在大幅提升，因此对许多普通产品也提出了阻燃要求。

4、结语

阻燃聚酰胺66经历了共混、聚合物分子链上修饰以及分子链直接聚合阻燃结构等三个里程碑式的阶段，为阻燃聚酰胺66开拓了更广泛的应用前景，尤其是从分子结构上设计，增加阻燃结构，使得阻燃聚酰胺66的应用有了质的飞跃，随着在分子链上直接聚合阻燃结构的深入研究，阻燃聚酰胺66的未来用量将会不断攀升。

参考资料：宋广杰、侯春曰《阻燃聚酰胺66的研究现状及发展趋势》合成纤维，2023年52卷8期

原文始发于微信公众号（艾邦高分子）：阻燃聚酰胺66的研究现状及发展趋势