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(zhì)，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(xué)穩(wěn)定性、耐濕耐水、耐高低溫性能，在-50℃-200℃范圍內(nèi)力學(xué)性能都很優(yōu)異。而且硅橡膠是半有機(jī)半無機(jī)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(zāi)指數(shù)較低，因此阻燃陶瓷化硅橡膠復(fù)合材料得到廣泛的研究應(yīng)用。
　　硅橡膠實(shí)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(chǎn)物之間發(fā)生共晶反應(yīng)，形成一層堅硬的陶瓷層。陶瓷層的強(qiáng)度和完整性對防火性能影響嚴(yán)重，其成陶瓷機(jī)理比較復(fù)雜，需要進(jìn)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(shí)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(xué)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(fù)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(nèi)外陶瓷化和阻燃硅橡膠領(lǐng)域的研究進(jìn)展及其應(yīng)用情況，并介紹了阻燃陶瓷化硅橡膠配方體系及陶瓷化機(jī)理和阻燃機(jī)理;然后對國內(nèi)外主要陶瓷化硅橡膠產(chǎn)品進(jìn)行了剖析，在此基礎(chǔ)上對陶瓷添加劑進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，通過復(fù)配，得到了綜合性能良好的陶瓷化硅橡膠配方體系;進(jìn)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(jī)硅阻燃劑，制備出了性能優(yōu)異的阻燃陶瓷化硅橡膠復(fù)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(xué)性能、阻燃性能、阻燃機(jī)理、瓷化燒結(jié)性能和瓷化機(jī)理等。本文的主要工作和取得的結(jié)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(jié)構(gòu)有利于形成

5、堅固的陶瓷體;而硅灰石和白云母復(fù)配時能在陶瓷體中形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)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(jié)構(gòu)，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(dāng)質(zhì)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(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度可分別達(dá)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(xué)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(jié)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(fù)配得出了最佳陶瓷化配方，在此基礎(chǔ)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(jìn)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(dá)到38.0％，同時垂直燃燒等級也達(dá)到FV-0;
　　4、將季戊四醇磷酸酯有機(jī)硅化，制備出了阻燃性能較好，與硅橡膠相容