阻燃硅橡胶的制备与原理

硅橡胶具有耐高低温、耐候、耐臭氧等优异的性能，在各个领域中得到了广泛的应用。

然而，硅橡胶本事易燃，一遇明火便会持续燃烧，从而在一定程度上限制了其在电子电气、电线电缆、汽车、航空航天等领域的应用。

为了扩大硅橡胶的使用范围，对其进行阻燃改性成为主要的研究方向之一。

>>>一种加成型液体阻燃硅橡胶技术<<<

背景：

α- 磷酸锆(以下简称α-ZrP )是一类尺寸可控,具有固体酸催化效应的二维层状纳米材料。 α-ZrP 层间有大量的 Brφnsted 酸点和 Lewis 酸点,在高温燃烧时能催化聚合物交联成炭,形成“屏障”,阻隔可燃气体、氧气和热量的传输,是一类新型高效的纳米阻燃剂,在聚合物阻燃领域有着巨大的发展潜力。

设计原理：

采用具有受阻胺及碳碳双键结构的硅氧烷插层剂 1 ,2 , 2 , 6 , 6- 五甲基 -4- (乙烯基二乙氧基硅氧基)哌啶(PMVP )对 α-ZrP 进行插层改性（如下图所示），巧妙地将自由基猝灭与催化成炭机制有机偶合,制备了具有高效阻燃性能的改性磷酸锆( F-ZrP ),并将 F-ZrP 添加到加成型液体硅橡胶( ALSR )中,制备了力学性能和阻燃性能优良的 ALSR 材料。

>>>阻燃测试(UL 94 V-0)<<<

F-ZrP 的加入能有效提高材料的阻燃性能,仅仅加入 4phr 的F-ZrP 即可使 ALSR 通过 UL-94V-0 级测试,极限氧指数( LOI )值从 28.0% 增加到 31.0% 。

加成型液体硅胶(A)和加成型液体硅胶/F-ZrP复合材料(b)

>>>阻燃机理<<<

如图所示,燃烧时, F-ZrP 通过自身片层结构的阻隔作用隔绝燃烧所需的氧气和可燃气体,同时催化硅橡胶基体交联形成坚固的炭层,其中的受阻胺结构所产生的含氮自由基能够捕获并猝灭燃烧过程中产生的OH ·和 H ·自由基,抑制燃烧链式反应过程,从而起到高效的阻燃作用。