阻燃陶瓷化硅橡胶的制备与性能研究

发布时间：2018-04-02 14:21

  本文选题：硅橡胶　切入点：成陶瓷填料　出处：《山东大学》2017年硕士论文

【摘要】：陶瓷化硅橡胶是一种新型的防火材料,在室温下与普通的高分子材料具有相同的性质,而在火焰灼烧的情况下能形成坚硬的陶瓷层,起到良好的防火性能。硅橡胶具有优良的电性能、化学稳定性、耐湿耐水、耐高低温性能,在-50℃-20℃范围内力学性能都很优异。而且硅橡胶是半有机半无机材料,较普通的高分子材料在燃烧时热释放速率小、总热释放量少,火灾指数较低,因此阻燃陶瓷化硅橡胶复合材料得到广泛的研究应用。硅橡胶实现陶瓷化一般是在硅橡胶基体中加入一些矿物填料,燃烧时填料与基体的热解产物之间发生共晶反应,形成一层坚硬的陶瓷层。陶瓷层的强度和完整性对防火性能影响严重,其成陶瓷机理比较复杂,需要进行深入的探究。硅橡胶的阻燃一般是通过阻燃剂的大量填充实现的,阻燃剂和硅橡胶的相容性差,大量添加阻燃剂会降低硅橡胶的力学性能,而且影响硅橡胶的陶瓷化效果,使阻燃剂的阻燃效果难以得到充分的发挥,因此需要通过合适的复配提高阻燃剂的阻燃效率,或制备与硅橡胶相容的新型阻燃剂来增加阻燃效果。本文首先综述了近年来国内外陶瓷化和阻燃硅橡胶领域的研究进展及其应用情况,并介绍了阻燃陶瓷化硅橡胶配方体系及陶瓷化机理和阻燃机理;然后对国内外主要陶瓷化硅橡胶产品进行了剖析,在此基础上对陶瓷添加剂进行了系统的研究,通过复配,得到了综合性能良好的陶瓷化硅橡胶配方体系;进而研究了通用阻燃剂在硅橡胶体系中的协同阻燃效果,得到了高阻燃效率的阻燃协效剂;最后合成了和硅橡胶相容性良好的有机硅阻燃剂,制备出了性能优异的阻燃陶瓷化硅橡胶复合材料。借助热失重-差示扫描量热联用分析(TG-DSC)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)、能谱元素定量分析(EDS)、硫化性能测试、氧指数测试(LOI)、锥形量热分析(CONE)等现代测试手段研究了材料的力学性能、阻燃性能、阻燃机理、瓷化烧结性能和瓷化机理等。本文的主要工作和取得的结果如下:1、研究了白云母、硅灰石和硅藻土三种填料对硅橡胶性能的影响,发现白云母能在高温下和硅橡胶残渣发生共熔作用,同时其片层结构有利于形成坚固的陶瓷体;而硅灰石和白云母复配时能在陶瓷体中形成交联网络结构,强化陶瓷相;同时硅藻土的加入能使在陶瓷体中形成许多微孔结构,有利于分解气体的排出,利于维持陶瓷体的尺寸稳定性和防止裂纹,当质量比325目白云母:800目白云母:硅灰石:硅藻土为3:3:2:0.89时,硅橡胶高温处理后的陶瓷体弯曲强度和压缩强度可分别达到8.14MPa和9.69MPa;2、加入球形硼酸锌的硅橡胶能比加入普通硼酸锌的硅橡胶取得更好的陶瓷化效果,且具有更好的力学性能。将碳酸钙和球形硼酸锌配合使用能控制球形硼酸锌的液相粘结作用带来的陶瓷体体积收缩,同时能取得较好的陶瓷化效果;3、通过一系列复配得出了最佳陶瓷化配方,在此基础上通过对三聚氰胺氰尿酸盐、磷酸锌、氢氧化铝和季戊四醇磷酸酯进行协同阻燃研究,制备出了综合性能优良的阻燃陶瓷化硅橡胶,硅橡胶的氧指数达到38.0%,同时垂直燃烧等级也达到FV-0;4、将季戊四醇磷酸酯有机硅化,制备出了阻燃性能较好,与硅橡胶相容性良好的有机硅型阻燃剂。将其加入陶瓷化配方中,制备出了综合性能优良的阻燃陶瓷化硅橡胶,硅橡胶的氧指数达到32.5%,同时垂直燃烧等级也达到FV-0,硅橡胶高温处理后的陶瓷体表面平整无裂纹。
[Abstract]:This paper reviews the research progress and application of the flame retardant ceramic silicone rubber in the field of flame burning . The results are as follows : 1 . The effect of flame retardant on the properties of silicone rubber is studied . At the same time , the lamellar structure is favorable for forming a strong ceramic body , while the wollastonite and the mica are compounded to form a joint network structure in the ceramic body , the ceramic phase can be strengthened ; meanwhile , the silicon rubber capable of controlling the liquid phase bonding of the spherical zinc borate can reach 8.14MPa and 9.69MPa respectively ; and the silicon rubber with the spherical zinc borate can be added into the ceramic body to obtain the organosilicon type flame retardant with good flame retardant property and good compatibility with the silicone rubber .

【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ333.93;TB332

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本文编号：1700782