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      提高硅橡膠耐熱性、阻燃性的方法

      2021-06-10

      耐熱性是硅橡膠的顯著特性之一。其耐高溫性取決于硅橡膠生膠分子骨架是由鍵能很高的 Si-O-Si 鍵(鍵能為 451 kJ/mol)構成,并且聯在 Si 原子側基上的 Si-C鍵(鍵能為 214 kJ/mol)也很強。因此,硅橡膠在高低溫條件下具有高穩定性,某些硅橡膠在-100~300℃環境中長期使用。但是,硅橡膠不能滿足更高溫度的要求,在高溫環境下,硅橡膠生膠分子因為側有機基團氧化以及主鏈的熱重排降解而喪失物理力學性能。

      提高硅橡膠耐熱性的方法主要有以下幾種:

      (1)在硅橡膠分子側鏈引入特殊的基團(如苯基)以阻止側基的氧化降解和主鏈的熱重排降解;

      (2)在硅橡膠分子主鏈上引入體積較大的鏈段(如亞苯基、環二硅氮烷、碳十硼烷基)以提高硫化膠的交聯鍵熱穩定性;

      (3)在膠料配方體系中引入耐熱添加劑(如 SnO2、Fe2O3等)以阻止主鏈環化降解和側鏈氧化交聯等。其中,在膠料配方體系中引入耐熱添加劑為目前常用、有效的方法。

      硅橡膠閃點高達 750℃,燃點 450℃,其氧指數較其它以碳為主鏈的橡膠高。燃燒時,熱釋放速率低,火焰傳播慢,無滴落,燃燒產物無腐蝕性,在表面上形成仍是阻燃性的陶瓷化碳硅層。盡管阻燃性優異,但是硅橡膠仍存在缺陷,特別是其容易陰燃,存在潛在的燃燒危險。在一些高溫、發熱、高電壓的特殊場合(如宇航、電子電氣及輸電線路等),對硅橡膠的阻燃性要求極高。

      硅橡膠

      提高硅橡膠阻燃性一般從以下幾個方面考慮:

      (1)促進其形成阻隔作用的陶瓷化碳硅層;

      (2)促進硅橡膠在高溫下的交聯,形成穩定結構;

      (3)加入無機填料,充當阻燃劑以降低燃燒時的表面溫度、提高導熱性或形成空氣阻隔層起到阻燃作用;

      (4)捕捉燃燒時生成的自由基,抑制和減緩燃燒;

      (5)防止解扣式降解,減少可燃性小分子的放出。

      常用的阻燃劑一般分為添加型阻燃材料和反應型阻燃劑。前者只是以物理方式分散于基體中,不發生化學反應;后者作為一種單體或輔助試劑參與法學反應而成為硅橡膠結構的一部分。采用熔融共混法制備的 MMT/硅橡膠復合材料,其氧指數隨著 MMT 添加量的增加先是劇增后緩增。氫氧化鎂/硼酸鋅的混合阻燃體系同樣也可以提高硅橡膠的阻燃性并且增強燃燒后所形成的陶瓷層。

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