阻燃硅橡胶的研究进展.pdf

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1、，２０１４，２８（４）：３２６～３３３技术进展ＳＩＬＩＣＯＮＥＭＡＴＥＲＩＡＬ阻燃硅橡胶的研究进展倡孙名伟，刘涛，马凤国（青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东青岛２６６０４２）摘要：综述了硅橡胶的燃烧过程、阻燃技术和阻燃机理。介绍了填料型阻燃剂、膨胀型阻燃剂、化学阻燃剂和铂类阻燃剂的阻燃机理，进而阐明了硅橡胶阻燃技术的发展趋势。关键词：硅橡胶，热分解，阻燃剂，膨胀型中图分类号：ＴＱ３３３畅９３　　文献标识码：Ａ文章编号：１００９－４３６９（２０１４）０４－０３２６－０８［１］硅橡胶是一种兼具无机物和有机物性质的高理化学过程，但一般都包括以下几个过程。分子弹性体，其分子主链由硅原

2、子和氧原子交替以二甲基硅橡胶为例，首先是侧链氧化分连接组成（—Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ—），侧链是与硅原子相解：在高温下，硅橡胶侧链的有机基团会被氧化连接的碳氢或取代碳氢有机基团，可以是甲基、分解成小分子物，同时引起交联脆化现象（如乙烯基或者其它基团。硅橡胶具有优异的耐高低式１～式２），使硅橡胶失去弹性；其次是主链解温、耐候、耐臭氧、抗电弧、电气绝缘、高透气扣式降解：硅橡胶分子的端基含有一定量的羟以及生理惰性等，广泛应用于航空航天、电子、基，在高温下端羟基会引发聚硅氧烷主链解扣式医疗、食品及通讯等领域。在航空航天、电子及降解，断裂成小分子环硅氧烷（如式３），使硅电缆应用方面都要求硅橡胶有良好的阻燃性

3、能，橡胶逐渐变软直至丧失机械强度；然后是硅－碳因此研究和制备具有阻燃性的硅橡胶具有重要的键断裂：温度达到３００℃以上时，硅橡胶侧链的意义。—Ｓｉ—Ｃ—会裂解，同时生成甲烷小分子（如式４）；最后生成二氧化硅：在更高温度下，硅橡１　硅橡胶的燃烧过程胶燃烧会生成ＳｉＯ２，硅橡胶表面会形成由Ｃ、［２］硅橡胶的燃烧性能与硅橡胶的燃烧过程及特Ｓｉ、Ｏ元素组成的陶瓷层。陶瓷层具有隔热隔性密切相关。硅橡胶的燃烧是一个非常复杂的物氧的作用，而且具有一定的强度。ＣＨ３ＣＨ２ＯＯＨ··　　Δ　··ＳｉＯ＋Ｏ—ＯＳｉＯＳｉＯ—＋ＯＨ＋ＣＨ２Ｏ（１）ＣＨ３ＣＨ３ＣＨ３ＣＨＣＨ３ＣＨ３ＣＨ３３·　　Δ　·Ｓｉ＋ＯＨＳ

4、ｉＯＨＳｉＯＳｉＯ＋Ｈ２Ｏ（２）ＯＯＣＨ３ＣＨ３收稿日期：２０１３１２０４。作者简介：孙名伟（１９９０—），男，硕士生。主要从事热硫化硅橡胶制备及性能研究。倡联系人，Ｅ-ｍａｉｌ：ｆｇｍａ００１１＠１２６畅ｃｏｍ。第４期孙名伟等．阻燃硅橡胶的研究进展·３２７·ＣＨ３　Δ次Ｓｉ—Ｏ匆Ｓｉ＋ＳｉＯＳｉ＋ＳｉＯＨ（３）ＣＨ３ＯＯＯＯＳｉＯＳｉＳｉＯＳｉＣＨ３燃烧形成陶瓷层方面都可以体现固相阻燃机理。ＣＨ３ＳｉＯ一部分阻燃剂在高温下会形成陶瓷层或炭层等阻ＳｉＣＨ隔层，阻隔层能起到中断热量的传递和隔离硅橡３　ΔＣＨ２＋ＣＨ４胶与氧气接触的作用，起到阻燃的作用。ＨＣＨ２ＳｉＯ气相阻燃机理是指在气相中抑

5、制燃烧或中断ＳｉＯＣＨ３燃烧链反应的作用。体现在硅橡胶阻燃体系中主ＣＨ３要是控制氧气和自由基反应这两个燃烧要素方（４）面。一部分阻燃剂燃烧时可形成不可燃气体，如水蒸气、氨气、氮气等，这些气体可以降低硅橡２　硅橡胶阻燃技术与阻燃机理胶周围的氧气浓度，抑制燃烧的进行；还有一部２畅１　阻燃技术分阻燃剂如含卤素阻燃剂和含磷阻燃剂，燃烧可聚合物的燃烧由热源、氧气、可燃物和自由以产生活性自由基，这些自由基可以终止燃烧链基反应４要素组成，缺一不可，因此聚合物的阻反应中的自由基，最终可以阻止燃烧的进行。燃作用也是通过抑制其中一个或几个要素来实现协效阻燃机理：聚合物阻燃体系中，单一阻的。通过对燃烧４要素和硅

6、橡胶燃烧过程的分燃剂可能并不高效，可将几种阻燃剂或协效剂并析，硅橡胶体系的阻燃可从以下两个方面入手。用，产生协同阻燃作用。协效剂不一定是阻燃首先，从控制燃烧４要素出发：一是通过中剂，只有当与阻燃剂并用时才具有阻燃性。协效断热交换过程和减小热量的产生或者增大热量的体系的阻燃效果一般大于由单一组分所产生的阻吸收来控制；二是通过产生不燃气体、生成消耗燃效果之和。硅橡胶常用到的协效作用有卤－锑氧气的物质和隔离氧气与硅橡胶的接触来降低硅协效作用、磷－氮协效作用、卤磷协效作用等。橡胶材料周围氧气的浓度；三是通过产生其它自３　常用阻燃剂由基来干扰或者终止燃烧链反应的进行。其次，从抑制硅橡胶的燃烧过程出发

7、：一是３畅１　填料型阻燃剂防止硅橡胶侧链有机基团的氧化分解，可以改变填料型助燃剂一般为粉末状无机化合物，如侧基的结构，如引入苯基等；二是防止硅橡胶主氢氧化铝［Ａｌ（ＯＨ）３］和氢氧化镁［Ｍｇ（ＯＨ）２］目链断裂，可以向主链引入大体积的链段，如亚苯前用量最大，具有价格低、无毒、抑烟、热稳定基、亚苯醚基、碳十硼硅烷等；三是促进生成陶性好、来源丰富等优点，填充量较大。瓷层，可以添加有利于硅橡胶形成陶瓷层或者自３畅１畅１　Ａｌ（