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有機硅系阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-2-9 18:49:29 |
有機硅系阻燃劑是一種新型高效、低毒、防熔滴、環(huán)境友好的非鹵阻燃劑，也是一種成炭型抑煙劑。
成炭技術(shù)是阻燃技術(shù)的新方向之一。一般通過添加成炭劑促進成炭或者促進交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生炭層而達到阻燃目的。據(jù)報道，加入Al(OH)3或SiO2可提高聚丙烯膨脹體系的絕熱性能，但有限氧指數(shù)(LOI)卻下降;添加一定量的有機硅化合物可使蜂窩狀炭結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定和致密，提高了聚丙烯的有限氧指數(shù)。用Mg(OH)2阻燃乙烯-乙酸乙烯脂共聚物(EVA)時，加入有機硅能改善Mg(OH)2在EVA中的分散性并增加炭化殘渣的生成量，進一步提高EVA/Mg(OH)2/有機硅體系的氧指數(shù)。
所以，有機硅系阻燃劑能促進炭的生成，提高炭層的穩(wěn)定性和改善炭層結(jié)構(gòu)。該炭層還具有一定的抑煙作用。
有機硅系阻燃劑可通過與互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)部分交聯(lián)類似的機理與聚合物結(jié)合，這很大程度上限制了阻燃劑在聚合物內(nèi)的流動，因此有機硅系阻燃劑無遷移現(xiàn)象。有機硅阻燃材料在燃燒時，開始熔融的阻燃劑穿過基材的縫隙遷移到基材表面，形成致密穩(wěn)定的含硅焦化炭保護層，保護層的結(jié)構(gòu)與組成，因阻燃體系的不同有所差異。與常規(guī)炭層相比，其炭層結(jié)構(gòu)致密穩(wěn)定，所以該炭層加強了隔熱、斷絕氧的供應(yīng)、阻止高聚物熱降解揮發(fā)物的逸出和防止熔滴滴落等作用。
利用有機硅對阻燃添加劑(如氫氧化鋁、氫氧化鎂等)表面處理，能增加它們在基材中的分散性，提高與基材的相容性，阻燃劑用量降低，基材的加工性能得以改善，物理機械性能影響減小。所以有機硅也是很好的阻燃協(xié)效劑和加工助劑。
不過，有機硅阻燃劑如聚二甲基硅烷(PDMS)阻燃效率不高，需要與其他阻燃劑或化合物如二堿式亞磷酸鉛、三堿式硫酸鉛、碳酸鈣、氫氧化鋁(或氫氧化鎂)、硼酸鋅等協(xié)同使用，才能達到理想的阻燃效果。當其與有機鉛化合物混合使用時，阻燃材料燃燒時產(chǎn)生有毒氣體。解決此問題的關(guān)鍵在于改進其分子結(jié)構(gòu)、提高分子量等。主要有兩種方式。
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利用常規(guī)聚合、接枝聚合等方法處理硅氧烷單體或聚硅氧烷，使之帶上功能基團如乙烯基基團(例如溴化苯乙烯)、阻燃基團(例如鹵代烷 烴基)、芳香基等，用于阻燃聚碳酸酯(PC)、聚(2，6-二甲基-1，4-苯氧)、木材等，單獨使用阻燃級別能達到UL94V-0級，與溴系、磷系阻燃劑相比，不產(chǎn)生有毒氣體，也無遷移之虞。
有些還能使被阻燃材料的沖擊強度、低溫延展等性能得到大幅度改善，耐熱、再生性能及在基材中的分散性也得到提高，廢物的毒性較低，如GE公司的SFR-100和SFR-1000(硅酮聚合物)可與多種協(xié)同劑[如?A族金屬有機鹽(硬脂酸鹽)、多聚磷酸胺與季戊四醇混合物、氫氧化鋁等]并用，用于阻燃烯烴，低用量即可滿足一般阻燃要求，可代替通用的銻鹵素阻燃劑體系;加工過程中，起到優(yōu)異的潤滑作用，使被阻燃材料容易填模并降低加工溫度。
硅酸酯樹脂或硅酸酯化合物經(jīng)處理后，阻燃(PC)、聚異氰酸酯泡沫塑料等，添加量小，阻燃性能優(yōu)異;而且抑煙性能良好，有些也能改善基材的機械性能如沖擊性能、拉伸強度等和加工性能?？梢钥闯?，通過上述方法所合成的有機硅系阻燃劑不但阻燃性能優(yōu)異，而且一定程度上還能改善基材的機械性能以及與基材的相容性。
由于硅系阻燃劑在賦予基材優(yōu)異的阻燃性能之外，還能改善基材的其他性能(如加工性能、機械性能、耐熱性能等)，生態(tài)友好，阻燃材料的循環(huán)使用效果較好，能滿足人們對阻燃劑的嚴格要求，所以近幾年硅基阻燃劑及其阻燃技術(shù)得到了較快的發(fā)展。尤其是含硅本質(zhì)阻燃高聚物發(fā)展更快，阻燃聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料已經(jīng)成為阻燃界的一個研究熱點。
本文作者介紹了硅系阻燃劑近幾年的發(fā)展狀況，并評述其發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景。
文章版權(quán)：張家港雅瑞化工有限公司
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