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硅系阻燃剂的阻燃原理及常用配方
发布时间:2021.08.07
信息摘要:
硅系阻燃剂是一种新型的无卤阻燃剂,是一种成炭型抑烟剂,反应型有机硅系阻燃剂作为聚合单体连接到聚合物分子链上,或者有机硅氧烷接枝到聚合物分子链上……

硅系阻燃剂是一种新型的无卤阻燃剂,是一种成炭型抑烟剂,它在赋予聚合物优异阻燃抑烟性的同时,还能改善聚合物的加工性能及提高聚合物的机械强度。硅系阻燃剂具有高效、无毒、低烟、无熔滴、无污染的特点,在众多的无卤阻燃体系中,备受关注。硅系阻燃剂分为有机硅系和无机硅系两大类,有机硅系主要是聚硅氧烷,包括硅油、硅橡胶、多种硅氧烷共聚物以及硅树脂等,而发展最为迅速的是有机聚硅氧烷;无机硅系主要有硅酸盐(如蒙脱土)、硅胶、滑石粉等。


281-硅系阻燃剂


1.阻燃机理

有机硅系阻燃剂在其燃烧的时候会较早发生熔融滴落现象,其中有机硅阻燃剂的熔滴物质穿过聚合物基体的空隙转移到基材的表面,生成致密而稳定的含硅(主要成分SiO2)炭层,这层含硅炭层既阻止了燃烧分解的可燃性物质的外逸,同时也起到隔热隔氧的作用,阻止高聚物材料的热分解,达到阻燃、低烟、低毒的目的;无机硅系阻燃剂的阻燃作用属于凝聚相阻燃机理,一般认为是通过燃烧时形成的无定形硅或者硅化物保护层的阻隔屏蔽作用来达到阻燃目的的。


2.常用配方

反应型有机硅系阻燃剂作为聚合单体连接到聚合物分子链上,或者有机硅氧烷接枝到聚合物分子链上,实现阻燃剂与基体材料一体化的共聚物,一方面防止阻燃剂在聚合物内迁移,另一方面实现了阻燃剂与聚合物基体完美的兼容,可以有效保持甚至提高材料的机械性能。例如SFR-100聚硅氧烷聚合物,与聚合物的结合机理和互穿聚合物网络部分交联机理相类似,这种结合方式可明显地抑制硅阻燃剂在聚合物基体内的流动性,使它不至于迁移到被阻燃材料的表面。由于SFR-100与聚丙烯有非常好的相容性,所以常常单独或者与其他协效剂(氢氧化铝、聚磷酸铵、硬脂酸镁等)并用来阻燃聚丙烯,可提高PP的抑烟性和阻燃性。



现在已研制并且被广泛应用的无机硅系阻燃剂有SiO2、微孔玻璃、低熔点玻璃以及玻璃纤维、硅凝胶/K2CO3、硅酸盐/APP、SiO2/SnCl4、硅氧烷/硼、水合硅化合物/APP等。无机硅系的阻燃剂以二氧化硅为代表,SiO2既具有阻燃作用,同时也是一种聚丙烯增强添加剂;SiO2通常与其他阻燃剂共同协效作用,例如,SiO2与1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷(PEPA)形成的硅-磷复合体系阻燃PP,SiO2与季戊四醇合成的具有对称结构的双环笼状四配位硅阻燃剂,应用于PP,均发挥良好的协效阻燃作用。SiO2与膨胀型阻燃剂、氢氧化镁的协效阻燃用于聚丙烯中也被研究。


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