POSS复合材料的阻燃性能

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1、第26卷第4期高分子材料科学与工程Vo1．26．No．42010年4月POLYM[ERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGApr．2010EPDM／POSS复合材料的阻燃性能高钧驰一，杨荣杰(1．北京理工大学材料科学与工程学院，北京100081；2．大连大学环境与化学工程学院，辽宁大连116622)摘要：以自行合成的无机一有机杂化材料——笼形八苯基硅倍半氧烷(ors)与三元乙丙橡胶(EPDM)、硫化荆制成新型复合材料，测定了材料的力学性能和氧指数(Loj)、UL-94阻燃性能，并利用热重分析仪考察了材料的热稳定性，利用锥型量热仪测试了材料

2、的热释放速率等多种燃烧参数。结果表明，OPS复合的EPDM与纯EPDM相比，氧指数有所提高，释热速率降低，热稳定性提高，力学性能得到明显的改善。2O份0Ps的加入可以使拉伸强度增加一倍，初始热分解温度提高19℃，氧指数提高l8．5％，热释放速率降低18．3％。关键词：笼形八苯基硅倍半氧烷；三元乙丙橡胶；阻燃性能中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1000—7555(2010)04—0063—04笼型低聚硅倍半氧烷(P0SS)是一种近年来在国的影响。际上受到广泛关注的无机一有机杂化材料，它的内部是1实验部分由Si、O组成无机骨架(内核)，外部被有机取代基

3、覆盖1．1主要原料(外壳)，基于不同的有机取代基，POSS可以通过物理EPDM：块状，日本进口；oPS：实验室自制，过300共混或化学共聚分散到有机聚合物中，使材料在性能mesh筛；纳米氧化锌：北京赛特瑞科技发展有限公司；上有很大的飞跃，是目前材料科学中最富有生机和活硬脂酸：化学纯，天津天大化工实验厂；促进剂CZ：分力的领域之一【1-4J。日本、美国和俄罗斯等国家对此析纯，天津市科迈化工有限公司；促进剂D：分析纯，北类杂化材料进行了大量的研究，有关POSS的专利和京化学试剂公司；不溶性硫磺：洛阳市三瑞实业有限公出版物的数量呈急剧上升的趋势[5-9]，而我国在此方

4、司；过氧化二异丙苯：化学纯，上海国药集团化学试剂面的研究相对较少。有限公司。1．2主要设备SRR—Z4型双辊混炼机：上海橡胶机械厂；QLB-350x350x2平板硫化机：上海第一橡胶机械厂；DXLL-5000型电子拉力试验机：上海德杰仪器有限责任公司；TGA2050型热重分析仪：美国DuPont公司；StantonRedcroftFTA氧指数仪：英国TarlinScientificFig．1Structureofcagepolyhedalsilsesquioxane公司；CZF-2型综合垂直燃烧仪：江宁县分析仪器厂；笼形八苯基硅倍半氧烷(oPs)的起始热分解温S

5、tantonRedcroft锥型量热仪：英国POLYMARLAB．度较高，为436．8℃(失重5％)(其结构式如Fig．1所公司；S-4800扫描电子显微镜：日本日立公司。示，其中R为苯基)，且其制备成本较低，通过适当的1．3试样制备提高用量可以得到很好的阻燃耐热效果，有望作为新将100份EPDM在双辊混炼机上进行塑炼，有效型的耐烧蚀填料。本文主要研究了笼形八苯基硅倍半塑炼时间达到15rain后加入4份过氧化二异丙苯、氧烷对三元乙丙橡胶(EPDM)阻燃耐热性及力学性能0．6份不溶性硫磺、1．5份促进剂CZ、0．5份促进剂收稿日期：200803—28通讯联系人：杨

6、荣杰，主要从事高性能固体推进剂、阻燃材料和功能高分子材料等研究，E．mail：yrj@bit．edu．cn高分子材料科学与工程D、5份纳米氧化锌、1份硬脂酸进行混炼和薄通，薄通一阶段320℃-400℃，第二阶段400℃-460℃，第次数不少于15次。然后在160℃的平板硫化机中硫三阶段在460℃～550℃。OPS的加入并未改变化30min。按照不同的实验要求制成性能测试所需EPDM三阶段的热分解特征。OPS加入带来的变化样条。是：(1)提高了EPDM的初始热分解温度，加入5份1．4性能测试OPS即可将起始热分解温度(失重5％)从336℃提高1．4．1力学性能的测

7、定：拉伸强度和断裂伸长率按到352℃，对10份和20份OPS含量的样品未见初始GB／T528—92测定，哑铃状试样，拉伸速度500mm／分解温度继续提高；(2)残炭量随着OPS含量的增大min，温度20℃。而明显增加，当OPS为20份时，残炭量达到13．85％；1．4．2热失重分析：测量温度范围30℃～700℃，空(3)含OPS样品第二阶段分解温度略有提高，第三阶气气氛，升温速率为10℃／rain。段的分解温度明显提高，而且温度范围更宽；(4)含201．4．3氧指数(L0J)和UL一94垂直燃烧的测定：份OPS的EPDM第三阶段分解开始时，失重分数在L0按Asr

8、MD一2863标准测定，