耐熱阻燃

1、阻燃性有機(jī)硅高分子材料的研究進(jìn)展阻燃性有機(jī)硅高分子材料的研究進(jìn)展常文緒高分子０８２０８０２０３０２３０摘要：摘要：介紹了有機(jī)硅聚合物阻燃改性的應(yīng)用和研究進(jìn)展。通過有機(jī)硅對聚合物進(jìn)行物理(共混)和化學(xué)改性(共聚、交聯(lián)和接枝)聚合物的阻燃性能、加工性能、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能均得到改善。有機(jī)硅還和一些阻燃劑存在協(xié)效作用能在阻燃材料中起到阻燃協(xié)效劑、加工助劑和分散劑的作用。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：有機(jī)硅，阻燃，阻燃機(jī)理，高分子材料，阻燃改性阻燃劑是合成高

2、分子材料的重要助劑之一。添加阻燃劑到高分子材料中可以阻止材料燃燒或者延緩火勢的蔓延使合成材料具有難燃性、自熄性和消煙性[1]。阻燃劑可分為有鹵阻燃劑和無鹵阻燃劑。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)無鹵阻燃劑成為阻燃劑發(fā)展的必然趨勢。常見的無鹵阻燃劑有氫氧化鋁、氫氧化鎂、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑和有機(jī)硅阻燃劑。有機(jī)硅阻燃劑是一種新型高效、低毒、防熔滴、環(huán)境友好的無鹵阻燃劑也是一種成炭型抑煙劑。有機(jī)硅阻燃劑在賦予基材優(yōu)異的阻燃性能之外還能改善基材的加

3、工性能、耐熱性能等因此作為阻燃劑的后起之秀從20世紀(jì)80年代開始得到迅速發(fā)展。本文主要介紹了近年來有機(jī)硅阻燃劑及硅烷偶聯(lián)劑改性阻燃劑的研究狀況并評述了其發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景。有機(jī)硅高分子材料是以S→iO鍵為主鏈側(cè)基為甲基、乙烯基、苯基等有機(jī)基團(tuán)的高分子化合物[1]。由于結(jié)構(gòu)的特殊性決定了其具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、介電性、耐候性和生理惰性廣泛應(yīng)用于宇航、汽車制造、電子電氣及醫(yī)療用品等領(lǐng)域。但有機(jī)硅高分子材料存在可燃的缺點(diǎn)例如填充有40份氣相法白

4、炭黑的甲基乙烯基硅橡膠(1102)的極限氧指數(shù)為24%[2]既使用超細(xì)二氧化硅或碳酸鈣填充將其點(diǎn)燃仍可以100%完全燃燒[3]。但目前應(yīng)用于宇航、電子電氣及輸電線路等方面的有機(jī)硅高分子材料都要求具有良好的阻燃性能。因此研究及制備具有阻燃性的有機(jī)硅高分子材料在理論和應(yīng)用上都具有重要意義。有機(jī)硅高分子材料的燃燒過程有機(jī)硅高分子材料的燃燒過程雖然有機(jī)硅高分子材料的阻燃性與熱穩(wěn)定性之間沒有必然聯(lián)系但了解有機(jī)硅高分子材料的熱分解過程可以為研究有機(jī)

5、硅高分子材料及其添加劑的燃燒行為提供有用信息[4]。對有機(jī)硅高分子材料來說其熱分解主要經(jīng)歷兩個(gè)過程:熱氧化反應(yīng)引起的側(cè)鏈有機(jī)基團(tuán)的氧化分解(見式1、式2)聚硅氧烷主鏈斷裂生成低摩爾質(zhì)量的環(huán)狀聚硅氧烷(見式3)。國外阻燃性有機(jī)硅高分子材料的開發(fā)國外阻燃性有機(jī)硅高分子材料的開發(fā)阻燃性有機(jī)硅高分子材料從研究阻燃硅橡膠開始國外已做了很多研究。1969年美國GE公司的Noble等人發(fā)現(xiàn)在填充白炭黑、不含SiH鍵的硅橡膠中加入少量的鉑化合物其自熄時(shí)

6、間和燃燒消耗的組分明顯減少[18]。例如100份粘度(25℃下同)約為7500mm2s的聚二甲基硅氧烷中加入鉑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為513106的氯鉑酸的甲醇溶液其自熄時(shí)間由187s縮短為115s燃燒消耗的組分僅為50%。由于單獨(dú)使用鉑及鉑化合物的阻燃效果并不理想所以人們將鉑化合物與其它材料如炭黑[20]、氣相法二氧化鈦[21]、碳酸錳[22]、氫氧化鈰[23]、氫氧化鋁[24]、三唑類化合物[25]、脂肪酸[26]、碳酰胺[27]等配合使用以提高

7、有機(jī)硅高分子材料的阻燃性能。近10多年來人們?nèi)栽诓粩嘌芯块_發(fā)新的阻燃性有機(jī)硅高分子材料。在硅橡膠方面La2mont等人研究了無水堿金屬磷酸氫鹽或堿金屬亞磷酸氫鹽阻燃硅橡膠配方該配方包括交聯(lián)劑、硫化劑、填料、增塑劑、著色劑、阻燃劑和熱穩(wěn)定劑等其硫化制品除阻燃性和氣密性得到提高外其它性能也有所改善且硅橡膠本身具有的熱穩(wěn)定性和絕緣性沒有受到影響[28]。Al2varez等人開發(fā)出阻燃性有機(jī)硅密封膠其配方包括一種液體有機(jī)硅氧烷聚合物、含有至少3

8、個(gè)與Si原子連接的反應(yīng)性基團(tuán)的有機(jī)硅交聯(lián)劑、催化劑、硅灰石和增強(qiáng)填料等這種密封膠的熱釋放速率低燃燒時(shí)形成硬的焦灰可用于建筑防火墻[29]。Wolfer等人開發(fā)出用于制作電纜絕緣層的阻燃硅橡膠其配方包括:100份粘度為8106mPas的三甲基硅基封端的聚二甲基硅氧烷、50份氣相法白炭黑(比表面積為200m2g)、1份粘度為96mPas的三甲基硅基封端的聚二甲基硅氧烷、7份粘度為40mPas的SiOH封端的聚二甲基硅氧烷、36份氧化鋁、5份

9、堿金屬氧化物及3份鉑103二乙烯基1010303四甲基二硅氧烷復(fù)合物等。這種電纜絕緣層在420℃時(shí)點(diǎn)燃燃燒時(shí)會(huì)形成一層堅(jiān)硬的阻隔層在930℃下2h內(nèi)500V的電壓能夠繼續(xù)運(yùn)行而不出現(xiàn)短路現(xiàn)象[30]。在有機(jī)硅樹脂方面Bennington等人開發(fā)出通過紫外輻射交聯(lián)的阻燃性有機(jī)硅樹脂該樹脂使用氫氧化鋁和一種過渡金屬的有機(jī)絡(luò)合物或過渡金屬有機(jī)硅氧烷的絡(luò)合物作阻燃劑交聯(lián)制品表現(xiàn)出很好的阻燃性能[31]。Fujiki等人研究的阻燃性有機(jī)硅樹脂配方