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硅橡胶阻燃剂填料

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-1-11 21:33:54
硅橡胶阻燃剂填料之陶瓷化阻燃技术。通过向硅橡胶中添加燃烧后能促进陶瓷层生成的物质,如含硅无机填料等来达到阻燃的目的。含硅无机填料主要包括云母、硅灰石、蒙脱土、玻璃熔块等。它们的阻燃机理主要是凝固相的物理作用,促进陶瓷层的生成和稳定,关键是降低陶瓷化温度、增加陶瓷层的质量和强度。蒙脱土和云母还可以利用其片层结构起到物质阻隔、吸附大分子和限制其运动、促进交联及提高大分子稳定性等作用。

硅橡胶阻燃剂填料之云母及其复配填料。云母是硅橡胶最受欢迎的阻燃填料之一,尤其是从兼顾电学性能和机械性能考虑,可用于电缆包覆层。云母对硅橡胶的阻燃作用被认为与以下机理有关:(1)陶瓷化机理。在高温下云母自身或与其他阻燃剂相互作用,在燃烧聚合物表面形成坚硬且连续的陶瓷层,起阻隔作用,增加燃烧残留物产量,降低热释放速率。(2)云母片层表面吸附硅橡胶分子链,提高硅橡胶的交联程度,限制链段运动,提高分子稳定性,抑制链节的转移反应,增加残留物的产率。(3)片层状结构的阻隔及增加聚合物黏度的作用减缓了物质和热量的传输速率。

硅橡胶阻燃剂填料之蒙脱土。蒙脱土能有效提高硅橡胶的热分解温度,减缓硅橡胶的燃烧反应,促进陶瓷层生成。由于蒙脱土纳米分散产生的纳米效应、表面缺陷和表面性质等,它也有一定的催化或捕捉活性自由基的作用,有利于保持材料稳定性,并对生成陶瓷层的反应有利。

硅橡胶阻燃剂填料之硅灰石。在硅橡胶中加入硅灰石可提高其阻燃性能,如增加自熄性、降低热释放速率、促进生成和增强陶瓷层,同时还可以提高其在高温下的尺寸稳定性。研究表明,将粒径5~15μm、长径比大于15的硅灰石与疏水白炭黑、少量炭黑、交联剂和催化剂加入到室温硫化硅橡胶中,制备了阻燃防火封装材料。该化合物具有低的热释放速率,并且燃烧后能形成坚固炭层。如加入42.3%的硅灰石、1.5%的炭黑、少量气相法白炭黑和硅氧烷基封端的聚硅氧烷可制成在50KW/m2热流下热释放速率峰值仅为85KW/m2、燃烧后热失重仅为28%的密封剂。

纳米有机蒙脱土与其他阻燃剂的协同阻燃技术。纳米尺度的层状OMMT分散于橡胶中起到了局部限制聚合物分子链活动性的作用,受限聚合物链段比聚合物自由链段具有更高的热分解温度;层状OMMT还可作为物理交联点,使复合材料燃烧时更容易保持初始形状,减少熔滴现象。



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此外,OMMT的良好气液阻隔性能,不仅使位于燃烧表面的层状OMMT可阻隔因聚合物分解而产生可燃气体向燃烧界面扩散,且可延缓外界氧气进一步进入材料内部的速度,起到延缓燃烧的作用。

阻燃橡胶制品已渗透到日常生活、航空航天各领域,推广使用阻燃橡胶,对易燃和可燃材料进行阻燃处理,对材料的可燃性进行客观准确的评估,对无卤、高效、低烟、低毒的阻燃橡胶进行研究与开发势在必行,也是一种发展趋势。通过开发出具有良好阻燃性能和力学等综合性能的橡胶,必将进一步拓宽其应用领域。

MMT在燃烧过程中结构被破坏,在燃烧后的聚合物表面形成多层的硅酸盐纳米复合炭层,此炭化作用形成的致密炭层结构起到了很好的传质屏障作用,从而提高了复合材料的阻燃能力。MMT复合材料的阻燃机理主要有基于化学反应(如环化、芳构化、交联)的成炭机理、MMT表面富集机理和自由基捕获机理等。

许妃娟等人证明,单独添加有机改性蒙脱土(OMMT)时硅橡胶不具有阻燃性;只有同时添加其它阻燃剂时才能赋予硅橡胶良好的阻燃性,且其热稳定性比添加蒙脱土原土好。

L.Yang等人以HTV硅橡胶和OMMT纳米复合材料为原料、Mg(OH)2和微胶囊红磷(RP)为协效阻燃剂、气相法白炭黑为补强剂,采用熔融共混法制备了无卤阻燃硅橡胶。

研究发现,当OMMT用量为1份、Mg(OH)2用量为25份、RP用量为5份时,硅橡胶的起始热解温度比纯硅橡胶提高了129.3℃,氧指数达31.1%,阻燃级别达到UL94V-0级;而只添加25份Mg(OH)2和5份RP的硅橡胶的氧指数为29%。

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