阻燃陶瓷化硅橡膠的制備與性能研究.pdf

1、陶瓷化硅橡膠是一種新型的防火材料，在室溫下與普通的高分子材料具有相同的性質，而在火焰灼燒的情況下能形成堅硬的陶瓷層，起到良好的防火性能。硅橡膠具有優(yōu)良的電性能、化學穩(wěn)定性、耐濕耐水、耐高低溫性能，在-50℃-200℃范圍內力學性能都很優(yōu)異。而且硅橡膠是半有機半無機材料，較普通的高分子材料在燃燒時熱釋放速率小、總熱釋放量少，火災指數(shù)較低，因此阻燃陶瓷化硅橡膠復合材料得到廣泛的研究應用。
　　硅橡膠實現(xiàn)陶瓷化一般是在硅橡膠基體中加入一

2、些礦物填料，燃燒時填料與基體的熱解產物之間發(fā)生共晶反應，形成一層堅硬的陶瓷層。陶瓷層的強度和完整性對防火性能影響嚴重，其成陶瓷機理比較復雜，需要進行深入的探究。硅橡膠的阻燃一般是通過阻燃劑的大量填充實現(xiàn)的，阻燃劑和硅橡膠的相容性差，大量添加阻燃劑會降低硅橡膠的力學性能，而且影響硅橡膠的陶瓷化效果，使阻燃劑的阻燃效果難以得到充分的發(fā)揮，因此需要通過合適的復配提高阻燃劑的阻燃效率，或制備與硅橡膠相容的新型阻燃劑來增加阻燃效果。
　　本

3、文首先綜述了近年來國內外陶瓷化和阻燃硅橡膠領域的研究進展及其應用情況，并介紹了阻燃陶瓷化硅橡膠配方體系及陶瓷化機理和阻燃機理;然后對國內外主要陶瓷化硅橡膠產品進行了剖析，在此基礎上對陶瓷添加劑進行了系統(tǒng)的研究，通過復配，得到了綜合性能良好的陶瓷化硅橡膠配方體系;進而研究了通用阻燃劑在硅橡膠體系中的協(xié)同阻燃效果，得到了高阻燃效率的阻燃協(xié)效劑;最后合成了和硅橡膠相容性良好的有機硅阻燃劑，制備出了性能優(yōu)異的阻燃陶瓷化硅橡膠復合材料。借助熱失重

4、-差示掃描量熱聯(lián)用分析(TG-DSC)、X射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微鏡分析(SEM)、能譜元素定量分析(EDS)、硫化性能測試、氧指數(shù)測試(LOI)、錐形量熱分析(CONE)等現(xiàn)代測試手段研究了材料的力學性能、阻燃性能、阻燃機理、瓷化燒結性能和瓷化機理等。本文的主要工作和取得的結果如下:
　　1、研究了白云母、硅灰石和硅藻土三種填料對硅橡膠性能的影響，發(fā)現(xiàn)白云母能在高溫下和硅橡膠殘渣發(fā)生共熔作用，同時其片層結構有利于形成

5、堅固的陶瓷體;而硅灰石和白云母復配時能在陶瓷體中形成交聯(lián)網絡結構，強化陶瓷相;同時硅藻土的加入能使在陶瓷體中形成許多微孔結構，有利于分解氣體的排出，利于維持陶瓷體的尺寸穩(wěn)定性和防止裂紋，當質量比325目白云母∶800目白云母∶硅灰石∶硅藻土為3∶3∶2∶0.89時，硅橡膠高溫處理后的陶瓷體彎曲強度和壓縮強度可分別達到8.14MPa和9.69MPa;
　　2、加入球形硼酸鋅的硅橡膠能比加入普通硼酸鋅的硅橡膠取得更好的陶瓷化效果，且具

6、有更好的力學性能。將碳酸鈣和球形硼酸鋅配合使用能控制球形硼酸鋅的液相粘結作用帶來的陶瓷體體積收縮，同時能取得較好的陶瓷化效果;
　　3、通過一系列復配得出了最佳陶瓷化配方，在此基礎上通過對三聚氰胺氰尿酸鹽、磷酸鋅、氫氧化鋁和季戊四醇磷酸酯進行協(xié)同阻燃研究，制備出了綜合性能優(yōu)良的阻燃陶瓷化硅橡膠，硅橡膠的氧指數(shù)達到38.0％，同時垂直燃燒等級也達到FV-0;
　　4、將季戊四醇磷酸酯有機硅化，制備出了阻燃性能較好，與硅橡膠相容