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三嗪系橡胶阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-1-9 16:13:38
三嗪系橡胶阻燃剂主要是三聚氰胺及其衍生物,常用的有三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐等。

与传统的卤系阻燃剂相比,三嗪系橡胶阻燃剂在燃烧裂解时,能在燃烧后的聚合物表面生成膨胀碳层,此碳层阻燃、隔热、隔氧,生烟量少,不易生成有毒气体和腐蚀性气体。

三聚氰胺有一个热失重峰,分解过程中大量吸热并释放出能稀释可燃气体的NH3、N2、CO2、H20等;三聚氰胺成为优良阻燃剂的另一个原因是在250-450℃时吸热,发生分解反应,放出氨气,形成缩聚物,影响基体材料的熔化行为,并加速其炭化成焦。

而三嗪系橡胶阻燃剂中的三聚氰胺氰脲酸盐在300℃以下受热非常稳定,351℃开始升华,440~450℃开始分解,高温时脱水成炭,燃烧时放出氮气,可冲淡氧和高聚物分解产生的可燃气体的浓度,且气体的生成和热对流带走了一部分热量因而具备阻燃功能。

邹德荣发现,当三聚氰胺用量达到40g时,RTV硅橡胶能自熄;但由于二者相容性较差,大量添加三聚氰胺会导致RTV硅橡胶力学性能急剧下降。

李伟明等人发现,三聚氰胺和三聚氰胺氰脲酸盐均能提高RTV-l硅橡胶的阻燃性。但由于三聚氰胺氰脲酸盐与RTV-1硅橡胶的相容性比三聚氰胺好,而且具有更高的分解温度,所以三聚氰胺氰脲酸盐具有更高的阻燃效率;当三聚氰胺氰脲酸盐添加量为50份时,硅橡胶的阻燃等级达到FV-0,极限氧指数为32%。

张旭文等人以三嗪系阻燃剂N,N-1,2-二乙基一双(1,3,5-三嗪-2,4,6一三胺)(ETT)为阻燃剂、硼酸锌和氧化锌为阻燃协效剂,制备出耐高温无卤阻燃HTV硅橡胶。

当ETT用量为56份、硼酸锌用量为3份、氧化锌用量为1份时,硅橡胶的垂直燃烧级别达到FV-0,氧指数为38%,综合物理性能和耐热空气老化性能均较好。


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铂系阻燃剂是阻燃硅橡胶最常用的阻燃剂,国内阻燃硅橡胶的发明专利中大部分都使用了铂系阻燃剂。铂及铂化合物的阻燃机理是通过催化作用,在高温下使硅橡胶的侧链有机基团发生交联反应,提高交联密度,从而提高硅橡胶分子的热稳定性,防止其进一步分解;而且有利于增加燃烧后残留物的含量,促进陶瓷层的形成,进而隔绝空气,使火焰熄灭。

程买增等人发现,铂化合物对HTV硅橡胶的阻燃机理是:在400-800℃内阻燃硅橡胶产生了大量的甲烷,从而大大抑制了环状硅氧烷的生成;由HTV硅橡胶经400℃热处理后的残留试样的水解产物的气相色谱图得知,在聚合物链中反映交联结构的大量特征性生成物是通过亚甲基和三官能硅氧烷结构连接的。

这些结构说明在燃烧过程中由于铂化合物引发生成的交联结构大大抑制了阻燃硅橡胶材料的热降解,起到阻燃作用。 在硅橡胶中单独使用铂阻燃剂时只能产生很小甚至没有阻燃作用;但将铂阻燃剂与炭黑、各种金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐、三唑类化合物、硅树脂等配合使用时,可明显提高硅橡胶的阻燃性。

L.H.Toporcer等人在液体硅橡胶中添加铂(铂金属、铂化合物或铂复合物)、AI(OH)3及氧化镁,所制得的阻燃硅橡胶在816—1093℃的火焰下能灼烧60s,并具有良好的自熄性。邬继荣等人在100份混炼硅橡胶中添加45份A1(OH)3、2份乙炔炭黑及铁锡复合氧化物、氯铂酸(以铂质量计)质量分数50×10-6,制成了无卤阻燃硅橡胶。

该阻燃硅橡胶符合美国UL-94V-0阻燃标准,且其制品的拉伸强度大于5MPa。M.Harmda等人在HTV硅橡胶中添加氯铂酸、二氧化硅、饱和脂肪酸或盐、有机过氧化物和三唑化合物,制成透明的阻燃硅橡胶;如果没有透明性要求,则可添加二氧化钛以进一步提高硅橡胶的阻燃性。

吴强使用质量分数为0.02%~0.1%的铂化合物、27%~40%的Al(OH)3、30%~70%的聚二甲基硅氧烷等,制备出具有良好阻燃性、柔软性及粘接性的液体阻燃硅橡胶。 添加纳米蒙脱土的阻燃硅橡胶纳米蒙脱土(MMT)的阻燃性与其特殊的纳米结构和无机物的分散程度有关。

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