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有机硅高分子材料常用的阻燃剂及其阻燃机理
发布者:宏泰基  发布于:2020/5/25 8:23:49  点击率:342

    有机硅高分子材料常用的阻燃剂可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。添加型阻燃剂与有机硅高分子材料不发生化学反应,只是以物理方式分散于基材中;反应型阻燃剂或作为有机硅高分子材料的单体,或作为辅助试剂参与合成有机硅高分子材料的化学反应,成为有机硅高分子材料结构的一部分。国内外已开发了许多用于橡胶和塑料的添加型有机阻燃剂,如十溴二苯醚、三(203-二溴丙基)磷酸酯、六溴环十二烷、聚206-二溴苯醚、氯化石蜡、多磷酸酯及红磷等。

    将这些阻燃剂添加到有机硅高分子材料中虽能起到阻燃作用;但燃烧时释放出的有毒气体对人体危害较大,同时降低了有机硅材料本身的特性,如使用期缩短、贮存时产生凝胶现象或橡胶难于硫化等。因此,这些阻燃剂用于有机硅高分子材料并不太理想.

    也可以通过添加反应型阻燃剂来提高有机硅高分子材料的阻燃性。例如,在二甲基硅橡胶分子主链上引入对亚苯基,使其成为具有对亚苯基链节、热稳定性较高的硅橡胶,从而赋予其阻燃性。同样,如果在硅橡胶中引入摩尔分数为0101%~10%的乙烯基和摩尔分数为015%~20%的苯基,也能提高硅橡胶的自熄性.
    用于提高有机硅高分子材料阻燃性的添加型阻燃剂主要有铜及铜化合物、铂及铂化合物、硅酸铝等。其阻燃机理是通过上述阻燃剂的催化作用,在高温下使侧链有机基团发生氧化交联反应,形成坚硬的阻隔层,隔绝空气而使火焰熄灭。其中铜及铜化合物阻燃剂是1956年由GE公司的Savage等人开发的,它虽然能提高大多数硅橡胶的阻燃性能,满足一些应用要求;但由于与硅橡胶配合使用时,会使胶料呈黑色,很难再进行配色,所以在实际应用中受到较大限制。
    铂化合物作为促进高温氧化反应的催化剂,对有机硅高分子材料的阻燃作用是独一无二的。铂化合物在有机硅高分子材料中的阻燃作用主要有两种:一是阻止生成促进解聚的过渡络合物;二是裂解时,有利于通过填料或氧化物的中间体固定一部分冷凝产物,形成绝缘性阻隔层。但同样具有催化作用的其它重金属,如Ru、Rh、Ir、Pd等却无此特性[18]。铂化合物可以是任何一种硅氢加成反应催化剂,如氯铂酸的异丙醇溶液、醛化合物、醚化合物或氯铂酸的有机硅氧烷络合物等,用量一般为铂的质量分数为3×10-6~250×10-6。特别是当铂化合物和各种金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐、三唑类化合物、硅树脂配合使用时,可进一步抑制低摩尔质量环状聚硅氧烷的生成、增强阻隔层,提高有机硅高分子材料的阻燃性。但由于铂化合物的用量一般很少,容易被某些微量杂质,如含N、P、S等的化合物污染而失去效应;其中含Sn、Pb、Hg、Bi、Zn等的化合物的污染性特别强。

    此外,阻燃性有机硅高分子材料还可以通过添加氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁等无机阻燃剂来提高其阻燃性。这些无卤阻燃剂具有发烟量低、毒性低、有害气体产生量低,且分解温度较高、吸热量大,能够从降低材料温度、减少可燃气体浓度等多方面起到阻燃作用。以ATH为例,它能在240~500℃的范围内受热分解生成氧化铝和水,所吸收热量为196712kJ/kg,如此大的吸热量是氢氧化铝可作为阻燃剂的最主要原因。但这类阻燃剂需要一定的添加量才能起到阻燃作用。

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