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硅橡膠無鹵阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-1-6 13:29:31 |
簡(jiǎn)單介紹了硅橡膠無鹵阻燃劑今后的發(fā)展趨勢(shì)，綜述了阻燃體系的阻燃機(jī)理及其在硅橡膠中的應(yīng)用。
自1942年硅橡膠工業(yè)化以來，硅橡膠的新產(chǎn)品開發(fā)已取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，市場(chǎng)上出現(xiàn)了眾多硅橡膠產(chǎn)品。硅橡膠由于具有獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性、耐高低溫性、耐候性、絕緣性及生理惰性等，廣泛應(yīng)用于電子電氣、機(jī)械、建筑、汽車、化工、航空、航天、船舶等領(lǐng)域。
但是，硅橡膠分子鏈中含有大量的C和H，所以硅橡膠本身具有可燃性，如遇到明火會(huì)持續(xù)燃燒，屬易燃物，極大的限制了其應(yīng)用范圍。因此，阻燃硅橡膠的開發(fā)具有非常重要的理論價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。目前，添加硅橡膠無鹵阻燃劑是改善硅橡膠阻燃性能的一種有效而簡(jiǎn)單的方法。
按元素種類劃分，常用阻燃劑可分為鹵系、氮系、磷一氮系、銻系、無機(jī)磷系、鹵一磷系、鋁一鎂系、硅系、硼系、鉬系等。目前世界上產(chǎn)量最大的有機(jī)阻燃劑是鹵系阻燃劑。然而鹵系阻燃劑在材料燃燒過程中會(huì)放出大量的鹵化氫氣體等有毒物質(zhì)，存在腐蝕性強(qiáng)、毒性和煙量大的缺點(diǎn)。
2003年初歐盟頒布了RoHS指令、WEEE指令和新的阻燃法規(guī)，使越來越多的國(guó)家開始限制或者禁止使用含鹵阻燃劑。目前無毒、無鹵、高效的阻燃劑或阻燃劑體系的應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊，也勢(shì)在必行?；趯?duì)環(huán)保的要求，硅橡膠無鹵阻燃劑受到關(guān)注。
硅橡膠常用的無鹵阻燃劑有鋁一鎂系阻燃劑、成炭或促進(jìn)成炭型阻燃劑、鉑系阻燃劑和納米阻燃體系，本文綜述了硅橡膠無鹵阻燃劑的研究進(jìn)展。
添加鋁、鎂系阻燃劑的阻燃硅橡膠阻燃硅橡膠中應(yīng)用最多的鋁、鎂系添加型阻燃劑當(dāng)屬氫氧化鎂[Mg(OH)2]和氫氧化鋁[A1(OH)3]。其中A1(OH)3在230—300℃會(huì)受熱脫水和發(fā)生相變，吸熱量2kJ／g，具有阻燃性、抑煙性、無毒、無腐蝕、高溫下無有毒氣體產(chǎn)生的特點(diǎn)。
Mg(OH)2的起始分解溫度接近300℃，比Al(OH)3高80℃左右，但分解吸熱量略低于AI(OH)3，約為1.7kJ／g。將Mg(OH)2和A1(OH)3添加到硅橡膠中，稀釋了固相中有機(jī)硅聚合物的濃度，減少了可燃物質(zhì)的生成量；其較高的分解溫度可增加硅橡膠升溫達(dá)到分解溫度所需的熱量，且在高溫受熱時(shí)能分解產(chǎn)生水并吸收很大熱量，從而提高了硅橡膠分解所需的活化能；高溫分解產(chǎn)生的水蒸氣覆蓋在燃燒層表面，稀釋了可燃物和氧氣的濃度；最后，分解殘留的金屬氧化物可增大凝聚相的黏度，從而阻隔和抑制揮發(fā)性可燃物的傳輸。
磷酸三苯酯tpp是種含磷元素的無鹵環(huán)保型阻燃劑，面上大多數(shù)產(chǎn)品為自色片狀結(jié)晶，改產(chǎn)品為自色結(jié)晶性粉末，也更用于溶解于有機(jī)溶劑，TPP不溶于水，溶于苯、氯仿、醚和而酮，微溶于Z醇。微具芳香氣味，微有潮解性，不易燃燒。熔點(diǎn)約50℃，受熱時(shí)快速熔化成箍狀，潤(rùn)精效果極佳，常作為阻燃增塑潤(rùn)精劑使用。它在許多塑料和樹脂用作阻燃劑，如酚醛樹脂，環(huán)氧樹酯等。
為了改善Mg(OH)2和A1(OH)3阻燃劑的耐熱性、消煙性和與基體的相容性等，該系阻燃劑正向細(xì)微化[如超細(xì)A1(OH)3、納米Mg(OH)2]、高純化、表面活化(如各種偶聯(lián)劑表面改性)、纖維化[如纖維狀、片層狀Mg(OH)2和A1(OH)3]和協(xié)同復(fù)配方向發(fā)展。
張琦等人將片層狀納米Mg(OH)2添加到熱硫化(HTV)硅橡膠中，當(dāng)Mg(OH)2的添加量達(dá)到80份時(shí)，HTV硅橡膠的氧指數(shù)增大到30％，且其拉伸強(qiáng)度從0.4MPa左右增大到2MPa； Mg(OH)2分散度越高，與基體的界面作用越強(qiáng)，硅橡膠的物理性能越好。
在張冬海等人制備的室溫硫化(RTV)硅橡膠中也用到了超細(xì)化阻燃劑，包括納米Mg(OH)2和Al(OH)3等。
賈麗等人用經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的Mg(OH)2對(duì)脫醇型RTV硅橡膠進(jìn)行阻燃改性。隨著Mg(OH)2用量的增加，硅橡膠的阻燃性能逐步提高；當(dāng)Mg(OH)2用量為50份時(shí)，硅橡膠具有較好的力學(xué)性能和阻燃性能；此時(shí)，與純硅橡膠相比，氧指數(shù)從23％增大到34.2％，拉伸強(qiáng)度保持在0.74MPa。
郭建華等人比較了未處理Mg(OH)2、有機(jī)硅處理Mg(OH)2及硬脂酸處理Mg(OH)2在HTV硅橡膠中的阻燃效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用經(jīng)有機(jī)硅處理的Mg(OH)2為阻燃劑時(shí)，硅橡膠的阻燃效果最優(yōu)，且對(duì)硅橡膠的力學(xué)性能和電性能損害較小。
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