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硅橡膠阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-11-10 10:45:51 |
硅橡膠具有優(yōu)異的綜合技術(shù)性能。但其根本的缺點是耐燃性較差。盡管硅橡膠燃燒時生成以二氧化硅為主的礦物質(zhì)殘渣，故有時可于制造燃燒條件下使用的制品，但提高硅橡膠的耐燃性仍是很迫切的問題。
目前，最廣泛和最有效的降低聚合物燃燒性的方法是使用各種能減緩或抑制燃燒過程的硅橡膠阻燃劑。眾所周知，對于橡膠來說，實用的硅橡膠阻燃劑仍是含氯或含溴的化合物。但它們在燃燒過程中會產(chǎn)生許多煙霧，并且生成有毒及腐蝕性產(chǎn)物。
故這類硅橡膠阻燃劑的使用越來越受到限制。本文研究了含非鹵化物粉末狀阻燃劑的甲基乙烯基硅橡膠СКТВ的性能。這些阻燃劑包括氫氧化鋁、硼酸鋅、三氧化銻、氫氧化鎂、聚磷酸銨及三聚氰胺氰尿酸酯等。
硅橡膠阻燃劑可在開煉機(jī)上加入膠料，用量為100份生膠中加入30～100份。所得膠料在平板硫化機(jī)中于170°C下硫化10min。阻燃劑作用效率可用離開硫化膠火焰燃燒熄滅的時間來評估（前蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn)ГОСТ-28157—89及28779—90）。研究人員測定了膠料的工藝性能指標(biāo)，如在Monsanto流變儀上測定了門尼黏度。此外還測定了橡膠的力學(xué)性能。
實驗表明，硼酸鋅在硅橡膠膠料中的用量應(yīng)少于15份，否則膠料會變硬。而在此用量下，它沒有阻燃作用。將硼酸鋅與三氧化銻并用含有它們的橡膠也不具備耐燃性。氫氧化鎂在硅橡膠中的阻燃效果也不明顯，這可能是由于硫化膠快速分解和填料脫水的起始溫度不一致所致。硫化膠中加入30～100份阻燃劑它仍會劇烈燃燒并放出火花。
對于硅橡膠СКТВ硫化膠來說，可細(xì)分散的氫氧化鋁Al（OH）3是最有效的阻燃劑。加入Al（OH）3可以減少膠料中可燃組份含量，同時，由于它分解時生成的不燃物的吸熱反應(yīng)和 熱傳導(dǎo)受阻而使反應(yīng)區(qū)冷卻下來。
目前已經(jīng)核準(zhǔn)了下列牌號的Al（OH）3（如MartinalOL- 104及OL-107，Apyral40VSI及60VIS， Гидроксалв及Скар-Лет104等）。研究結(jié)果表明， 當(dāng)火焰從硫化膠上移開后其熄滅時間對所有上述填料（在相同用量下）都大致相同。但添加用乙烯硅烷改性的Al（OH）3Apyral40VSI制得的硅橡膠膠料，其工藝性能及綜合力學(xué)性能最好。
磷酸三苯酯阻燃劑tpp質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：
外觀：白色片狀結(jié)晶
含量：≥99%；
酸值(mgKOH/g)：≤0.1；
游離酚：≤0.1%；
凝固點：≥47.0℃
色度(APHA)：≤60；
水分：≤0.1%
密度(50℃，g/cm3)：1.185-1.202
看來是由于改性后的填料能更好地在硅橡膠中分散，從而提高了硫化膠的力學(xué)性能所致。 研究了含磷化合物對硅橡膠阻燃性能的影響后發(fā)現(xiàn)，含磷阻燃劑的功效乃與非揮發(fā)性的含磷化合物（主要是P2O5）在橡膠表面上生成了玻璃態(tài)保護(hù)層有關(guān)。該保護(hù)層阻止了熱量從火焰?zhèn)魍酆衔?，并阻礙裂解的燃燒產(chǎn)物往燃 燒區(qū)傳熱。
實驗證實，含磷阻燃劑（NH4PO3）n低聚物比單磷酸鹽（如三甲酚磷酸鹽、磷酸銨等）與硅橡膠СКТВ有更好的相容性，較少噴霜，且具有較好的耐高溫性能。試驗中使用了經(jīng)三聚氰胺改性的聚磷酸銨JSL-APP-101R。這是因為含磷化合物與含氮化合 物并用具有較高的阻燃性能。
眾所周知，三聚氰胺氰尿酸酯具有高阻燃性。含此類阻燃劑的硫化膠遇到火焰會發(fā) 生膨脹而使火焰不再擴(kuò)散。也有可能是這種阻 燃劑在分解溫度下釋放出大量的惰性揮發(fā)物，阻止了從材料中分解出來的氣體的燃燒。
曾使用過經(jīng)硅烷處理的三聚氰胺氰尿酸酯C6H9N9O3（牌號為JLS-MC-810）。此種用硅烷處理過的三聚氰胺氰尿酸酯在硅橡膠中能很好地分散，并且能改善其與硅橡膠生膠及白炭黑填料的相容性，還能提高硫化膠的熱穩(wěn)定性。以前曾測定過所研究的阻燃劑在膠料中的最宜用量，在此用量下當(dāng)火焰離開橡膠后橡膠燃燒會自動熄滅。
結(jié)果表明，Al（OH）3在膠料中的最宜用量不少于100份（對100份生膠而言）。在此用量下，硫化膠可在數(shù)十次反復(fù)燃燒試驗中自動熄滅。添加30份聚磷酸銨或40份三聚氰胺氰尿酸酯可獲得同樣的效果。 硅橡膠СКТВ中含有適量的阻燃劑于1h內(nèi)在不同溫度下試樣的質(zhì)量損失情況可以看出，阻燃劑在350°C至400°C下可抑制硅橡膠的熱氧降解。
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