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硅橡胶阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-11-10 10:45:51
硅橡胶具有优异的综合技术性能。但其根本的缺点是耐燃性较差。尽管硅橡胶燃烧时生成以二氧化硅为主的矿物质残渣,故有时可于制造燃烧条件下使用的制品,但提高硅橡胶的耐燃性仍是很迫切的问题。

目前,最广泛和最有效的降低聚合物燃烧性的方法是使用各种能减缓或抑制燃烧过程的硅橡胶阻燃剂。众所周知,对于橡胶来说,实用的硅橡胶阻燃剂仍是含氯或含溴的化合物。但它们在燃烧过程中会产生许多烟雾,并且生成有毒及腐蚀性产物。

故这类硅橡胶阻燃剂的使用越来越受到限制。本文研究了含非卤化物粉末状阻燃剂的甲基乙烯基硅橡胶СКТВ的性能。这些阻燃剂包括氢氧化铝、硼酸锌、三氧化锑、氢氧化镁、聚磷酸铵及三聚氰胺氰尿酸酯等。

硅橡胶阻燃剂可在开炼机上加入胶料,用量为100份生胶中加入30~100份。所得胶料在平板硫化机中于170°C下硫化10min。阻燃剂作用效率可用离开硫化胶火焰燃烧熄灭的时间来评估(前苏联国家标准ГОСТ-28157—89及28779—90)。研究人员测定了胶料的工艺性能指标,如在Monsanto流变仪上测定了门尼黏度。此外还测定了橡胶的力学性能。

实验表明,硼酸锌在硅橡胶胶料中的用量应少于15份,否则胶料会变硬。而在此用量下,它没有阻燃作用。将硼酸锌与三氧化锑并用含有它们的橡胶也不具备耐燃性。氢氧化镁在硅橡胶中的阻燃效果也不明显,这可能是由于硫化胶快速分解和填料脱水的起始温度不一致所致。硫化胶中加入30~100份阻燃剂它仍会剧烈燃烧并放出火花。

对于硅橡胶СКТВ硫化胶来说,可细分散的氢氧化铝Al(OH)3是最有效的阻燃剂。加入Al(OH)3可以减少胶料中可燃组份含量,同时,由于它分解时生成的不燃物的吸热反应和 热传导受阻而使反应区冷却下来。

目前已经核准了下列牌号的Al(OH)3(如MartinalOL- 104及OL-107,Apyral40VSI及60VIS, Гидроксалв及Скар-Лет104等)。研究结果表明, 当火焰从硫化胶上移开后其熄灭时间对所有上述填料(在相同用量下)都大致相同。但添加用乙烯硅烷改性的Al(OH)3Apyral40VSI制得的硅橡胶胶料,其工艺性能及综合力学性能最好。


磷酸三苯酯阻燃剂tpp质量标准:

外观:白色片状结晶

含量:≥99%;

酸值(mgKOH/g):≤0.1;

游离酚:≤0.1%;

凝固点:≥47.0℃

色度(APHA):≤60;

水分:≤0.1%

密度(50℃,g/cm3):1.185-1.202


看来是由于改性后的填料能更好地在硅橡胶中分散,从而提高了硫化胶的力学性能所致。 研究了含磷化合物对硅橡胶阻燃性能的影响后发现,含磷阻燃剂的功效乃与非挥发性的含磷化合物(主要是P2O5)在橡胶表面上生成了玻璃态保护层有关。该保护层阻止了热量从火焰传往聚合物,并阻碍裂解的燃烧产物往燃 烧区传热。

实验证实,含磷阻燃剂(NH4PO3)n低聚物比单磷酸盐(如三甲酚磷酸盐、磷酸铵等)与硅橡胶СКТВ有更好的相容性,较少喷霜,且具有较好的耐高温性能。试验中使用了经三聚氰胺改性的聚磷酸铵JSL-APP-101R。这是因为含磷化合物与含氮化合 物并用具有较高的阻燃性能。

众所周知,三聚氰胺氰尿酸酯具有高阻燃性。含此类阻燃剂的硫化胶遇到火焰会发 生膨胀而使火焰不再扩散。也有可能是这种阻 燃剂在分解温度下释放出大量的惰性挥发物,阻止了从材料中分解出来的气体的燃烧。

曾使用过经硅烷处理的三聚氰胺氰尿酸酯C6H9N9O3(牌号为JLS-MC-810)。此种用硅烷处理过的三聚氰胺氰尿酸酯在硅橡胶中能很好地分散,并且能改善其与硅橡胶生胶及白炭黑填料的相容性,还能提高硫化胶的热稳定性。以前曾测定过所研究的阻燃剂在胶料中的最宜用量,在此用量下当火焰离开橡胶后橡胶燃烧会自动熄灭。

结果表明,Al(OH)3在胶料中的最宜用量不少于100份(对100份生胶而言)。在此用量下,硫化胶可在数十次反复燃烧试验中自动熄灭。添加30份聚磷酸铵或40份三聚氰胺氰尿酸酯可获得同样的效果。 硅橡胶СКТВ中含有适量的阻燃剂于1h内在不同温度下试样的质量损失情况可以看出,阻燃剂在350°C至400°C下可抑制硅橡胶的热氧降解。

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