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工程硕士:关于阻燃性有机硅高分子材料的研究

作者:2021-05-08 22:38阅读:文章来源:未知

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有机硅高分子材料以7.8键为主链,同时侧基为乙烯基、甲基以及苯基等有机基团,由于其特殊的结构而决议其出众的介电性、热稳定性以及生理惰性,在汽车制造、宇航以及医疗用品范畴有着普遍的应用。这些范畴的应有都恳求有机硅高分子材料具备优秀的阻燃性,所以研讨具备阻燃性有机硅高分子材料有着重要的意义。

  1有机阻燃剂概述

  阻燃剂主要是用来进步材料的抗燃性,从而避免材料被引燃并且要抑止火焰的传播。阻燃剂成为高分子材料展开的重要动力之一,运用量仅次于增塑剂。阻燃剂根据不同类型的化合物分红有机阻燃剂、无机阻燃剂以及有机-无机混合阻燃剂这几种类型。其中无机阻燃剂应用最为普遍,需求量占到阻燃剂总量的50%以上。理想阻燃剂需求有着阻燃效果好以及添加量少的优点,同时要无烟无毒从而避免环境污染,并且对其他材料的性能影响小,有着良好的加工性能好,热稳定性高并且价钱低价等特带你。阻燃剂的这些恳求,决议着阻燃剂以及阻燃技术的展开放心。有机阻燃剂有着添加量少以及基材相容性好的优点,同时对阻燃制品性能的影响也更小,不过现有的有机阻燃剂在熄灭时发烟量大同时挥发性大,热稳定性以及水解稳定性都比较差。目前研讨的有机阻燃剂有氮系阻燃剂、卤系阻燃剂、有机磷阻燃剂以及硅系阻燃剂等。

 

  2有机硅阻燃剂的合成

  有机硅高分子材料近年来开发出来的新型高效环保的无卤阻燃剂,作为成炭型的抑烟剂,能够赋予高聚物在阻燃以及抑烟的过程中,还可以改善材料的机械强度以及加工性能。作用机理主要是硅氧烷熄灭过程中能够生成硅,进而碳阻隔层能够隔绝树脂与氧气的接触,避免熔体滴落,因此完成阻燃效果。有机硅阻燃剂有着热稳定性良好的特性,这是由分子主链的-Si-O-键所决议。有机硅闪点绝大多数都高于300℃,一切具有难燃性。较为常见的有硅油、硅树脂、硅橡胶以及聚硅氧烷等。目前市场应用的有机硅阻燃剂打斗是美国通用电器提供的SFR-100,是一种黏稠透明的硅酮聚合物,能够与各种协同剂例如多磷酸胺等并用,曾经运用在聚烯烃阻燃,低用量可以满足阻燃恳求,高用量能够赋予基材有意的抑烟性以及阻燃性。研讨人员经过研讨有机硅高分子材料的阻燃性,发往常PU弹性体当中参与粉末状环氧以及硅氧烷,只需求参与5%,就能够使HRR降低到80%,液态的硅氧烷则能够降低HRR到50%。经过分析阻燃PP,还能够发现有机硅的复合物对PP有着明显的阻燃以及减少熔滴效果。

 

  3有机硅阻燃剂的国内外研讨停顿

  1)国外研讨停顿。1981年坎贝尔等人发表关于聚碳酸酯与聚二甲基硅氧烷(PDMS)的共混,能够进步PC阻燃性的报告。不过PSMS自身阻燃效果不够理想,为了改善阻燃性能,需求在其结构当中参与反响性官能团,例如端羟基、氨基以及环氧基等,如下图所示。

 

  1983年,GE公司采用1-40wt%的硅胶或者线性硅油,1-20wt%的有机化合物例如硬脂酸镁和1-20wt%的有机硅树脂制备热塑性塑料运用的有机硅阻燃剂,能够普遍应用于热塑性塑料。1985年,GE公司继续开发用于尼龙树脂的有机硅阻燃剂,经过添加10-50wt%,能够抵达理想的阻燃效果。1990年,GE公司经过二羟基苯酚与羟基芳香酯硅氧烷中止光气化反响制备出有机硅-聚碳酸酯共聚物,用来做阻燃绝缘层,同时与2003年研制聚碳酸酯硅氧烷阻燃材料,在加工活动性以及阻燃性方面性能良好。日本的三菱瓦斯化学公司在羟苯基烷基封端的聚二甲基硅氧烷合成有机硅阻燃剂范畴中止了大量研讨工作,并合成含有聚硅氧烷链段的一系列阻燃剂,有着良好的耐热性、阻燃性、透明性以及低温冲击强度。日本NEC公司研发商品化的硅酮系阻燃剂“XC-99-B56-54,是一种带有芳香基同时含有支链结构的聚硅氧烷,突出特性是对分子结构当中的苯基含量以及功用端基反响性科学设计,从而抵达最理想的水平。比聚甲基硅氧烷有着更好的分散性,对PC/ABS、PC合金具较高的阻燃性。

 

  2)国内研讨停顿。我国科研机构也在有机硅高分子材料的阻燃性方面中止了大量工作。欧育湘等人对有机硅阻燃剂SFR-100性能和PE应用的效果展开了细致的研讨,SFR-100是非卤成炭型的阻燃剂,一方面赋予聚烯烃良好的阻燃抑烟性,另一方面也改善材料加工性能,同时进步材料机械强度。华东理工大学的刘述梅以及王瑜润等合成苯基含量高的硅树脂阻燃剂,实验标明假设硅树脂中的苯基含量在80%~90%之间时,阻燃效果最优并且对机械性能的影响也最低。哈工大的黄玉东以及孙举涛等人用苯基氯硅烷以及甲基为单体合成耐高温的有机硅树脂,不过在空氛围围之下,由于有机基团呈现氧化合成而招致硅树脂阻燃性有一定程度的降落。浙江大学的杨辉以及周文君等人经过水解缩合法制备有机硅树脂阻燃剂,在800℃以及N2气氛之下,热失重控制在38%之下,热稳定性优秀,经过往PC添加5%(质量分数)之后,氧指数从25%进一步进步到35%。

 

  4结语

  总而言之,有机硅高分子材料有着性能优秀以及环保的优点,契合目前阻燃剂展开的趋向,一方面能够进步阻燃效果,同时还能够改善材料的加工性能以及机械性能。有机硅高分子材料阻燃剂的各方面展开处于起步阶段,简化其合成工艺从而降低本钱是有机硅阻燃剂继续展开的关键内容。

 

  【参考文献】

  [1]欧育湘,陈宇,王筱梅.阻燃高分子材料[M].北京:国防工业出版,2011.

  [2]阻燃剂应用研讨综述叨.化工中间体[J].2007.

  [3]吕丹.聚合物的阻燃及阻燃剂的研讨停顿[J].广东化工,2009.

  [4]李继彦,吴伯麟,刘志锋.无机阻燃剂及其应用的几个问题[J].塑料工业,2007.

 

  来源:山东工业技术 2014年11期

  作者:王刚

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