有機硅阻燃劑的合成、表征及其性能研究.pdf

1、隨著高分子材料工業(yè)的迅速發(fā)展，阻燃劑和阻燃材料的研制、生產(chǎn)及應(yīng)用也得到快速發(fā)展。由于材料性能和環(huán)保的要求越來越嚴格，一些阻燃劑已經(jīng)不能滿足實際應(yīng)用中的要求，開發(fā)和應(yīng)用具有環(huán)保、低毒、高效和多功能化的無鹵化的阻燃劑成為當(dāng)今阻燃劑的發(fā)展趨勢。有機硅阻燃劑具有的一系列優(yōu)異的性能和環(huán)保兼容性，使其開發(fā)和應(yīng)用前景十分巨大。有機硅阻燃劑在PC、PC/ABS合金中應(yīng)用阻燃效果較好，但有機硅阻燃劑與聚烯烴共混，其阻燃性能很少能達到UL94V-0級。因此

2、，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，在有機硅阻燃劑的分子結(jié)構(gòu)中引入其他阻燃元素，使其之間產(chǎn)生協(xié)效作用，以提高有機硅阻燃劑的阻燃性能及其適用范圍。
　　 本文主要研究了以下幾個方面的工作：
　　 （1）以苯基硅烷和氨基硅烷為原料，水為介質(zhì)的條件下，合成苯基含量不同的氨基苯基有機硅樹脂，討論物料配比、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度和催化劑的用量對產(chǎn)率影響。實驗結(jié)果表明：苯基硅烷和氨基硅烷的配比為9:1，反應(yīng)溫度為50℃，反應(yīng)時間為4h時，產(chǎn)率最高

3、，為91.0％。
　　 （2）以苯基含量不同的有機硅樹脂和中間體氯化螺環(huán)磷酸酯反應(yīng)，制備了同時含有Si、P、N的有機硅阻燃劑，通過FT-IR和1H-NMR表征了有機硅樹脂和有機硅阻燃劑的分子結(jié)構(gòu)。
　　 （3）將有機硅樹脂和有機硅阻燃劑與聚丙烯（PP）共混，測試共混體系的阻燃性能及其力學(xué)性能。結(jié)果顯示：隨著有機硅樹脂和有機硅阻燃劑加入量的增大，其相應(yīng)的極限氧指數(shù)也逐漸增大，并且苯基含量越大，PP/有機硅樹脂共混體系的極限

4、氧指數(shù)也逐漸增大。如加入20wt％的9:1有機硅樹脂時，其極限氧指數(shù)有純PP的17.8％增加到25.5％，而加入同樣含量的7:3有機硅樹脂，其極限氧指數(shù)增加到24.1％；有機硅阻燃劑因結(jié)構(gòu)中引入含P基團，其阻燃性能有所增加。如9:1有機硅阻燃劑在加入量為20wt％時，其極限氧指數(shù)有17.8％增加到26.7％。其體系的拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度隨著阻燃性能的增加而有所降低，但變化幅度不大；而扯斷伸長率則下降幅度較大。此外，有機硅阻燃劑在

5、結(jié)構(gòu)中引入含P基團的改善了材料的機械性能。
　　 （4）通過TG分析來了有機硅樹脂和有機硅阻燃劑在N2氣氛下的熱穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明：有機硅樹脂和有機硅阻燃劑都具有良好的熱穩(wěn)定性。在400℃以后才表現(xiàn)出較高的熱失重，并且900℃時的殘?zhí)苛枯^高。如8:2有機硅樹脂在350℃與500℃之間失重9.85％，在500℃～900℃失重15.93％，900℃時殘?zhí)苛繛?6.47％。引入含P基團的有機硅阻燃劑，因為氯化螺環(huán)磷酸酯的熱穩(wěn)定性差，

6、有機硅阻燃劑的熱穩(wěn)定性有所將下降，900℃時的殘?zhí)苛恳灿兴档汀?br>　　 （5）通過熱失重-紅外光譜聯(lián)用技術(shù)，分析了有機硅樹脂和有機硅阻燃劑及其與PP共混體系在空氣氣氛中的熱降解過程。實驗結(jié)果顯示：有機硅樹脂和有機硅阻燃劑的熱降解主要分為兩個階段，第一階段主要是500℃以前，這一階段沒有氣體放出，主要是分子結(jié)構(gòu)中的羥基失水和大分子鏈的斷裂；第二階段是500℃到900℃之間，這一階段分子鏈裂解為CO2、CO、NO2等氣體。有機硅樹脂