無鹵阻燃液體硅橡膠復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本文采用阻燃性無機填料（不同粒徑及長徑比的硅灰石、石英粉、氫氧化鋁（ATH)、低溶點玻璃粉(LMPGP)、含氟磷灰石(F-apatite)、輕基磷灰石(OH-apatite))及耐熱添加劑（氧化鐵、水合氧化鐵、氫氧化鈰）制備得到阻燃液體硅橡膠復(fù)合材料。研究了填料及耐熱添加劑對復(fù)合材料的流變行為、硫化特性、力學(xué)性能、阻燃性能、熱分解行為及燃燒后樣品表面形態(tài)的影響。通過對阻燃測試結(jié)果的分析、炭層結(jié)構(gòu)的觀察與阻燃機理的探討，以硅灰石為主要組分

2、設(shè)計了可能的協(xié)同阻燃配合體系，最終制備得到符合UL94V-0標(biāo)準(zhǔn)的無鹵阻燃液體硅橡膠復(fù)合材料。
　　首先考察了不同阻燃性無機填料對復(fù)合材料性能的影響。流變行為研究結(jié)果表明：添加不同阻燃性無機填料的液體硅橡膠均呈現(xiàn)出典型的剪切變稀現(xiàn)象，其中硅灰石的加入使體系的粘度增大，小粒徑、大長徑比的硅灰石粉尤為明顯；其他幾種填料中，添加石英粉和低熔點玻璃粉的體系粘度最低，添加羥基磷灰石粉的體系粘度最高。硫化特性研究結(jié)果表明，不同粒徑和長徑比的硅

3、灰石填料對膠料的焦燒時間和正硫化時間影響較??；其他幾種填料對正硫化時間的影響較大，其中加入含氟磷灰石粉、羥基磷灰石粉和低熔點玻璃粉的膠料的正硫化時間較短（1分鐘之內(nèi)）。力學(xué)性能研究結(jié)果表明，小粒徑和大長徑比的硅灰石對提高液體硅橡膠硫化膠的拉伸強度更有利，而小粒徑和小長徑比的桂灰石粉對提f t液體桂橡股硫化股的伸長率更有效；其他幾種填料中，添加ATH的拉伸強度和伸長率最優(yōu)，但其拉伸強度仍然遠(yuǎn)低于添加硅灰石粉的樣品；添加石英粉和ATH的樣品

4、的撕裂強度較高。阻燃性能研究結(jié)果表明，硅灰石粒徑過大或長徑比過高對阻燃性能不利；其他幾種填料中，添加石英粉和ATH的阻燃性最好，其次為添加LMPGP的樣品；添加LMPGP的樣品老化前后的阻燃性能變化較小，其他樣品老化后阻燃性能明顯變差。熱分解行為研究結(jié)果表明，添加小粒徑小長徑比的硅灰石可提高材料的熱穩(wěn)定性，對阻燃更有利；其他幾種填料中，填充石英粉、F-Apatite和LMPGP的樣品的熱穩(wěn)定性較好。通過對燃燒后樣品表面形態(tài)的觀察發(fā)現(xiàn)，填

5、充小粒徑小長徑比的硅灰石填料有利于形成致密而結(jié)構(gòu)完整的炭層結(jié)構(gòu)，有利于硅橡膠的阻燃；填充LMPGP的樣品燃燒后的炭層宏觀形貌與填充硅灰石的類似，但是炭層的結(jié)構(gòu)更為致密、結(jié)構(gòu)完整、裂紋很少，而且樣品基本沒有變形現(xiàn)象。
　　由于硅灰石粉NYAD M400價格較低、阻燃性能較好、對體系粘度影響較小，本文詳細(xì)地研究了其用量對復(fù)合材料性能的影響。阻燃性能研究結(jié)果表明，雖然NYADM400能夠提高硅橡膠的阻燃性，但并不能滿足UL94 V-0級

6、阻燃要求，而且NYAD M400在A組分中的用量高于40％時才可達(dá)到一定的阻燃效果。為提高復(fù)合材料的阻燃性，將NYAD M400在A組分中的用量固定為47%，另加入3%耐熱添加劑，進(jìn)一步考察了耐熱添加劑對復(fù)合材料性能的影響。為了考察不同阻燃性無機填料和耐熱添加劑之間的阻燃協(xié)同效應(yīng)，將部分硅灰石用LMPGP代替，以期提高生成炭層結(jié)構(gòu)的致密性和完整性。研究結(jié)果表明，老化前加入水合氧化鐵（FeOOH)的樣品阻燃效果最佳；老化后加入Ce(OH)