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聚烯烴用有機(jī)硅系阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-12-6 10:33:03 |
聚烯烴用有機(jī)硅系阻燃劑中的聚硅氧硼烷是指分子主鏈上包含Si-O-Si鍵、Si-O-B鍵和B-O-B鍵的聚合物。將硼元素以化學(xué)鍵的形式與硅氧烷形成共聚物，可實(shí)現(xiàn)B和Si在同一分子鏈上的協(xié)同阻燃作用。
聚烯烴用有機(jī)硅系阻燃劑是一種新型高效、低毒、防熔滴、環(huán)境友好的無鹵阻燃劑，也是一種成炭型抑煙劑。聚烯烴用有機(jī)硅系阻燃劑在賦予基材優(yōu)異的阻燃性能之外，還能改善基材的加工性能、耐熱性能等。
對有機(jī)硅系阻燃材料的研究主要是通過改進(jìn)分子結(jié)構(gòu)、提高相對分子質(zhì)量、共混等來提高阻燃抑煙效果、改善成炭性及基體材料的加工和力學(xué)性能。含硅基團(tuán)具有較高的熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性、憎水性以及良好的柔順性，利用聚合、接枝、交聯(lián)技術(shù)把含硅基團(tuán)導(dǎo)入高聚物分子鏈上，所得含硅阻燃高聚物除具有阻燃、耐熱、抗氧化、不易燃燒等特點(diǎn)外，還具有較高的耐濕性和分子柔順性，加工性能也得到改善。
日前，有機(jī)硅阻燃劑主要有硅樹脂阻燃劑和聚硅硼氧烷阻燃劑。阻燃的方法可以是直接將有機(jī)硅阻燃劑加入到高分子材料中，也可以是將一些帶官能團(tuán)(如端羥基、氨基或環(huán)氧基)的聚硅氧烷鏈段嵌入到一些聚合物中。
有機(jī)硅阻燃劑是按凝聚相阻燃機(jī)理，即通過生成裂解炭層和提高炭層的抗氧化性實(shí)現(xiàn)其阻燃功效的。高分子材料中添加有機(jī)硅阻燃劑后，有機(jī)硅阻燃劑多半會遷移到材料表面，形成表面為有機(jī)硅阻燃劑富集層的高分子梯度材料。
一旦燃燒，就會生成聚硅氧烷特有的、含有Si鍵和(或)Si-C鍵的無機(jī)隔氧絕熱保護(hù)層。這既阻止了燃燒分解產(chǎn)物外逸，又抑制了高分子材料的熱分解，達(dá)到了阻燃、低煙和低毒等目的。
周文君制備了一種用于PC的聚烯烴用有機(jī)硅系阻燃劑聚硅硼氧烷。由于B和Si在同一分子鏈上，解決了硼化合物與聚硅氧烷以物理混合的形式加入到PC中時(shí)復(fù)合困難及分散不均等問題。在PC中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%-5% 的該阻燃劑，即能使材料的阻燃等級達(dá)到UL94 V-0級，且得到的阻燃PC機(jī)械性能好、透明度高、耐刷洗、無腐蝕性、對環(huán)境和人體無害。
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趙建青等合成了一種聚烯烴用的聚烯烴用有機(jī)硅系阻燃劑聚硅硼氧烷。為了保證其熱穩(wěn)定性以滿足各種高分子材料的加工工藝，其分子結(jié)構(gòu)中苯基的摩爾分?jǐn)?shù)大于90%。為了提高阻燃劑與聚烯烴材料的相容性，降低因相容性差對材料力學(xué)性能帶來的不良影響，則在分子結(jié)構(gòu)中引入了乙烯基和長碳鏈基團(tuán)。
在聚乙烯基體中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.0%的該阻燃劑，即可使阻燃材料的氧指數(shù)從17%提高到30%，材料燃燒時(shí)的熱釋放速率也顯著降低。
硅樹脂阻燃劑，硅樹脂是以Si-O-Si為主鏈，硅原子上連接有機(jī)基的交聯(lián)型半無機(jī)高聚物。硅樹脂分子的側(cè)基為氫鍵或有機(jī)基時(shí)稱為純硅樹脂。硅樹脂具有優(yōu)良的耐熱性、耐候性、阻燃性和電絕緣性等。
周文君等以苯基甲氧基硅烷和甲基甲氧基硅烷為原料，用水解縮合法制備了硅樹脂阻燃劑。最佳工藝條件為反應(yīng)時(shí)間2h，反應(yīng)溫度80℃，催化劑用量5g，封端時(shí)間45min。然后在聚碳酸酯中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的該硅樹脂，就能使其燃燒氧指數(shù)從26.0%提高到34.0%。
李曉俊等也采用甲基苯基硅樹脂對聚碳酸酯進(jìn)行阻燃改性，在苯基甲基硅樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)，材料的氧指數(shù)從28%提高到40.6%, 阻燃等級由U L94 V-2級提高到V-0級。
杭州師范大學(xué)宋健等通過極限氧指數(shù)和錐形量熱分析研究了阻燃劑聚硼硅氧烷(BSi)對聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC/ABS)合金的阻燃作用。結(jié)果表明，添加5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的BSi可使PC/ABS合金的極限氧指數(shù)從24%提高到28.6%；添加BSi可使火災(zāi)性能指數(shù)升高63%，并且可減少燃燒過程中產(chǎn)生的煙、熱及CO、CO2等有害氣體，促進(jìn)成炭，保護(hù)基體材料，緩和燃燒過程，降低火災(zāi)安全隱患。
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