뉴스 - 나일론용 질소 기반 난연제 소개

나일론용 질소 기반 난연제 소개

질소계 난연제는 낮은 독성, 비부식성, 열 및 자외선 안정성, 우수한 난연 효율, 그리고 비용 효율성이 특징입니다. 그러나 가공이 어렵고 폴리머 매트릭스 내 분산성이 좋지 않다는 단점이 있습니다. 나일론에 사용되는 일반적인 질소계 난연제로는 MCA(멜라민 시아누레이트), 멜라민, MPP(멜라민 폴리포스페이트)가 있습니다.

난연성 메커니즘에는 두 가지 측면이 포함됩니다.

"승화 및 흡열" 물리적 메커니즘: 난연제는 폴리머 재료의 표면 온도를 낮추고 승화 및 열 흡수를 통해 공기로부터 분리합니다.
응축상에서의 촉매 탄화 및 팽창 메커니즘: 난연제는 나일론과 상호 작용하여 직접 탄화 및 팽창을 촉진합니다.

MCA는 난연 공정에서 탄화와 발포를 모두 촉진하는 이중 기능을 합니다. 난연 메커니즘과 효과는 나일론 종류에 따라 다릅니다. PA6와 PA66의 MCA와 MPP에 대한 연구에 따르면, 이러한 난연제는 PA66에서는 가교를 유도하지만 PA6에서는 분해를 촉진하여 PA6보다 PA66에서 난연 성능이 더 우수합니다.

1. 멜라민시아누레이트(MCA)

MCA는 멜라민과 시아누르산을 물에서 합성하여 수소 결합된 부가물을 형성합니다. MCA는 우수한 무할로겐, 저독성, 저연성 난연제로 나일론 폴리머에 일반적으로 사용됩니다. 그러나 기존 MCA는 높은 융점(400°C 이상에서 분해 및 승화)을 가지고 있으며, 고체 입자 형태로만 수지와 혼합할 수 있어 분산이 불균일하고 입자 크기가 커져 난연 효율에 부정적인 영향을 미칩니다. 또한, MCA는 주로 기체 상태에서 작용하기 때문에 연소 시 탄화(char) 형성이 적고, 보호성이 약한 탄소층이 느슨하게 형성됩니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 분자 복합 기술을 활용하여 MCA를 개질했습니다. 보완적인 난연 첨가제(WEX)를 도입하여 MCA의 녹는점을 낮추고 PA6와의 공용융 및 초미분 분산을 가능하게 합니다. 또한 WEX는 연소 중 숯 형성을 촉진하여 탄소층의 품질을 개선하고 MCA의 응축상 난연 효과를 강화하여 우수한 성능의 난연 소재를 생산합니다.