阻燃硅橡膠的研制 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要： 實(shí)驗(yàn)室通過對(duì)阻燃硅橡膠材料進(jìn)行切片并測定某種材料配比下的硅橡膠切片燃燒后的自由熄滅時(shí)間以及燃燒速度等阻燃效果參數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示氫氧化鋁作為橡膠阻燃添加劑硅橡膠產(chǎn)品的阻燃性能能效果良好，但是當(dāng)氫氧化鋁添加量超過某一界限，硅橡膠材料的機(jī)械加工性能與力學(xué)性能將下降。該實(shí)驗(yàn)測得：硅橡膠 200 份，氣相白炭黑 80 份，硅膠硫化劑 2 份，氫氧化鋁 120 份，十溴二苯醚 80 份，三氧化鉬 2 份，這 種阻燃劑添加的配置比例，能夠使的阻燃硅橡膠具有優(yōu)良的阻燃效果，同時(shí)還具有良好的機(jī)械加工性能與綜合力學(xué)性能。 關(guān)鍵詞： 阻燃劑硅橡膠 研制工藝 氫氧化鋁 TQ33 緒言： 在阻燃硅橡膠的研制過程中，需要各種化學(xué)材料的配比。 RTV 一 1 硅橡膠中加入表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理后的三氧化二鐵等材料，此時(shí)整個(gè)橡膠的耐熱阻燃性能大大提高；當(dāng)三氧化二鐵的添加量增加到十份時(shí)， RTV 一 1 硅橡膠在全天候的280 度的環(huán)境下熱老化后，橡膠的斷面拉伸強(qiáng)度與伸長極限和橡膠的整體硬度的具體變化量并不是很 大；因此使用經(jīng)六甲在二硅氮烷表面進(jìn)行處理的沉淀法白炭黑作增強(qiáng)劑、硅氮烷作羥基清除劑，這種材料配比方式同樣能夠提高硅橡膠的耐熱阻燃性能；而運(yùn)用氫氧化鎂與十溴聯(lián)苯醚的復(fù)合配比方式制成的耐熱阻燃劑，對(duì)提高橡膠的耐熱阻燃性能具有非常重要的作用，能夠使得硅橡膠的阻燃性達(dá)到非常高的等級(jí)。 一、阻燃硅橡膠的優(yōu)良性能 硅橡膠是指大量分子在主鏈上是由 -Si-O -無機(jī)分子互相聚合的排列方式，它的側(cè)鏈?zhǔn)且粓F(tuán)有機(jī)分子結(jié)合的彈性結(jié)構(gòu)，能夠使橡膠不但具有足夠的抗拉強(qiáng)度，而且還具有良好的彈性?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的硅脂橡膠 是一種無機(jī)與有機(jī)的飽和原子團(tuán)在主側(cè)鏈上相互連接形成的同時(shí)具有強(qiáng)度與彈性的結(jié)構(gòu)體，其中最具代表性的就是甲基乙烯基硅橡膠。硅橡膠的只要特點(diǎn)：對(duì)環(huán)境溫度的劇烈變化不敏感，其在工業(yè)生產(chǎn)的一 100 300 溫度區(qū)間內(nèi)仍能保持自身良好的性能，硅脂橡膠在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的所有橡膠中的低溫性能很高；同時(shí)由于硅原子的特殊結(jié)構(gòu)，使得硅脂橡膠擁有非常好的生物醫(yī)學(xué)結(jié)核性，能夠植入人與其他動(dòng)物的身體內(nèi)而不引起身體的排斥；而且由于它的表面張力很小因此還具有良好的表面性能，即使在很高的溫度下對(duì)大部分材料仍不粘連，擁有良好的隔水性能；同時(shí) 還擁有良好的透氣性能能夠用作食品等的保鮮材料；擁有非常優(yōu)良的絕緣性能，因此能夠用來做優(yōu)質(zhì)的絕緣材料；具有優(yōu)異的高溫抗老化性能，但是在密閉情況下的抗老化性尤其是在濕潤環(huán)境下的抗老化性能相對(duì)較差；除此之外硅脂橡膠在幾乎所有的工業(yè)橡膠材料當(dāng)中的機(jī)械強(qiáng)度中是最為劣質(zhì)的。 本文的主要研究對(duì)象是甲基乙烯基硅橡膠材料，同時(shí)分析研究在甲基乙烯硅脂橡膠材料中加入少許的非飽和乙烯分子有機(jī)團(tuán)改善橡膠材料的硫化加工工藝性能和加工合格率，同時(shí)能夠使加工橡膠材料的高溫強(qiáng)度與抗老化性能大大提高。甲基乙烯硅脂橡膠具有很好的可燃性 ，在空氣中遇到明火會(huì)劇烈燃燒生成白煙，經(jīng)燃燒反應(yīng)后能夠分解生成的氣體主要有氫氣、一氧化碳、二氧化碳、乙烷、甲烷、乙烯等，生成的固體殘?jiān)鼮槎趸韫腆w。阻燃硅橡膠顧名思義是指在硅橡膠配方中加入適量的阻燃添加劑，從而使制成的橡膠材料擁有燃燒條件苛刻或者能夠自行熄滅的特點(diǎn)，工業(yè)生產(chǎn)過程中比較常見的阻燃劑分為添加型、化學(xué)反應(yīng)型兩大類。化學(xué)反應(yīng)型阻燃劑能夠使橡膠材料燃燒時(shí)產(chǎn)生較多的廢渣并引起橡膠成分的特殊化分解從而抑制材料的進(jìn)一步燃燒，考慮到現(xiàn)在的環(huán)境污染問題，未來阻燃劑研發(fā)思路將沿著低毒性、易降解、低鹵化并對(duì)材料的 綜合性能影響較小的復(fù)合阻燃劑。目前西方發(fā)達(dá)國家正在將低鹵化阻燃劑納入國家法規(guī)之中，進(jìn)一步加快未來阻燃劑向著低鹵、無鹵的方向發(fā)展，但是由于經(jīng)濟(jì)條件與阻燃劑研發(fā)技術(shù)的限制，許多國家限制生產(chǎn)使用無鹵化阻燃劑橡膠材料并不現(xiàn)實(shí)。 二、阻燃硅橡膠的研制 1、阻燃硅橡膠生產(chǎn)原料 甲基乙烯硅橡膠（ MVQ110-2）：南京 爵精細(xì)化工有限公司提供；氫氧化鋁：北京市天河化學(xué)試劑廠提供；氣態(tài)白炭黑：河北聯(lián)科白炭黑有限公司提供；橡膠硫化劑：浙江省海安縣東洋化工廠提供；消煙劑三氧化 ，三氧化二銻，白 色粉狀十溴二苯醚等：北京市天河化學(xué)試劑廠提供。 2、阻燃硅橡膠基本配方 現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的阻燃硅橡膠基本配方：硅橡膠基體：200 份；氣態(tài)白炭黑： 80 份；氫氧化鋁、氯化石蠟、三氧化二銻、十溴二苯醚據(jù)不同性能要求而定。 3、阻燃硅橡膠具體制備方法 首先按照阻燃硅橡膠的基本配方比例選取硅橡膠基體、白炭黑等原料的質(zhì)量，在橡膠進(jìn)行制備過程中要控制溫度始終在五十?dāng)z氏度以下以防基底原料發(fā)生反應(yīng)或者相互粘接造成混合不均勻等問題。然后將混合的生膠包裹在慢速輥機(jī)器上，然后逐漸增加輥機(jī)的速 度，輥制一段時(shí)間后就要添加各種塑性增強(qiáng)劑、橡膠的成型結(jié)構(gòu)控制劑、耐熱性優(yōu)良的硫化劑并將這些添加劑充分地混合均勻，加料工藝宣告結(jié)束進(jìn)入最后成品階段。 4、橡膠成品的阻燃性能測定 對(duì)于硅橡膠阻燃效果的測試需要測定的兩個(gè)基本參數(shù)：第一就是橡膠燃燒過程中的消耗氧氣的質(zhì)量；第二就是橡膠材料的自行熄滅的時(shí)間長短。 第一組是三氧化二銻，氯化石蠟作為阻燃添加劑其他配料保持相同時(shí)的硅橡膠的阻燃效果（如下表）： 通過分析以上表格數(shù)據(jù)可得：三氧化二銻和氯化石蠟以適當(dāng)比例加入硅橡膠基體中 阻燃添加劑能夠達(dá)到不錯(cuò)的阻燃效果，而且可以知道隨著這兩種添加劑使用量的增大，硅橡膠的阻燃效果更加明顯。 第二組是十溴二苯醚、三氧化二銻作為阻燃添加劑的橡膠阻燃效果（如下表）： 從以上表格數(shù)據(jù)可得：阻燃硅橡膠工業(yè)生產(chǎn)過程中十溴二苯醚與三氧化二銻作為阻燃添加劑配合使用時(shí)阻燃線過很差，但是當(dāng)十溴二苯醚單獨(dú)作為阻燃添加劑使用制成的阻燃硅橡膠的自行熄滅時(shí)間僅為 5 秒鐘，阻燃效果非常好。 第三組是氫氧化鋁和三氧化鉬作為阻燃添加劑的硅橡膠的阻燃效果（如下表）： 由以上表格中的數(shù)據(jù)可 得：氫氧化鋁的阻燃效果隨著添加量的增加，阻燃效果越發(fā)明顯，但是前面已經(jīng)介紹阻燃硅橡膠的工業(yè)生產(chǎn)過程中氫氧化鋁作為阻燃添加劑如果假如的質(zhì)量偏多，那硅橡膠的機(jī)械性能與力學(xué)性能將會(huì)降低，因此如果單獨(dú)加入氫氧化鋁作為阻燃添加劑在保證同等力學(xué)與機(jī)械加工性能時(shí)，根本起不到阻燃效果。 第四組是氫氧化鋁、十溴二苯醚、三氧化鉬作為阻燃添加劑共同使用時(shí)的阻燃效果（如下表）： 膠在保證機(jī)械性能與力學(xué)加工性能的前提下的阻燃效果最好。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：首先是氫氧化鋁與氯化石蠟的復(fù)合阻燃添加劑并不是用在硅橡膠的 生產(chǎn)工藝中，但是單獨(dú)使用適量的氫氧化鋁阻燃劑能夠適當(dāng)提高硅橡膠的阻燃效果，但是當(dāng)超過一定劑量，就會(huì)對(duì)阻燃硅橡膠的力學(xué)性能機(jī)械性能有很大影響；另外十溴二苯醚的添加能夠顯著提高阻燃硅橡膠的阻燃性能，是最理想的阻燃劑；與此同時(shí)阻燃效果最好的阻燃添加劑配比是：硅橡膠 200 份，氣相白炭黑 80 份，硅膠硫化劑 2 份，氫氧化鋁 120 份，十溴二苯醚 80 份，三氧化鉬 2份，這種阻燃劑添加的配置比例，能夠使的阻燃硅橡膠具有優(yōu)良的阻燃效果，同時(shí)還具有良好的機(jī)械加工性能與綜合力學(xué)性能。 三、阻燃膠的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢 自從上世紀(jì)七十年代發(fā)展至今，蘊(yùn)含高科技技術(shù)含量的高效阻燃劑以及阻燃高分復(fù)合材料已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用與普及，并在減少火災(zāi)發(fā)生頻率保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全方面具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，甚至大部分發(fā)達(dá)國家更是將阻燃劑進(jìn)入商用民用生產(chǎn)列入國家的線性法律法規(guī)中，法律規(guī)定大部分的工業(yè)和民用消費(fèi)品生產(chǎn)過程中一定要進(jìn)行阻燃技術(shù)處理，必須要達(dá)到一定程度的阻燃效果才能允許進(jìn)入市場流通，與此同時(shí)隨著現(xiàn)代阻燃技術(shù)的不斷創(chuàng)新以及發(fā)展以及現(xiàn)行法律法規(guī)對(duì)于阻燃材料的高標(biāo)準(zhǔn)限制，使得現(xiàn)代市場上正在流通的阻燃產(chǎn)品更新?lián)Q代的頻率越來越快。根據(jù)相 關(guān)數(shù)據(jù)資料的科學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅僅 2007 年一年全球的阻燃劑產(chǎn)品總消耗量達(dá)到了 200 萬噸，到 2011 年這一數(shù)字上升到了260 萬噸，僅僅五年內(nèi)阻燃劑消耗量的增長速度近百分之三十；另一方面從全球阻燃劑產(chǎn)品總銷售額來講， 2007 年的全球阻燃劑的總銷售額為 40 億美元，到 2011 年這一數(shù)字就上升到了 60 億美元，五年內(nèi)的消費(fèi)總額增長速度更是達(dá)到了百分之五十。根據(jù)國內(nèi)阻燃劑相關(guān)企業(yè)的供求關(guān)系與阻燃劑金融投資行情的分析預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)代市場中 FR 的需求總量與塑料制品以及其中所含有的高效阻燃材料結(jié)合品的使用量存在一定的比例關(guān) 系，從 2007 年至 2011 年期間全世界的塑料制品的年平均消耗量的增長率為百分之六左右，就目前的增長趨勢來講，即使塑料中阻燃劑的用量比例維持不變，全世界對(duì)于阻燃劑的消費(fèi)量也會(huì)以百分之六的速度增長。在阻燃劑總銷售額方面一方面市場需求量持續(xù)上揚(yáng)，因此阻燃劑等相關(guān)產(chǎn)品的價(jià)格也會(huì)相應(yīng)地走高，另一方面隨著現(xiàn)代塑料制品的無鹵化硬性要求與市場規(guī)范化的調(diào)整，由此不難預(yù)見未來阻燃橡膠等相關(guān)產(chǎn)品的消費(fèi)量與市場需求量將會(huì)持續(xù)走高，具有廣闊的發(fā)展空間。 結(jié)語： 綜上所述，氫氧化鋁作為添加劑制成的阻燃硅橡膠具有優(yōu)良 的阻燃效果，但是隨著氫氧化鋁添加量的增多，阻燃硅橡膠材料的綜合力學(xué)性能反而呈現(xiàn)下降趨勢。因此要保證橡膠材料具有相近層次的阻燃效果，以上同具阻燃效果的添加劑一同添加使用，除能夠克服因添加氫氧化鋁過量而導(dǎo)致的橡膠材料綜合力學(xué)性能下降的問題，還能夠最大程度節(jié)約產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，生產(chǎn)出具有高效阻燃性能的硅橡膠材料，保證企業(yè)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。 參考文獻(xiàn)： 1鄭俊萍，蘇正濤，蔡寶連耐高溫硅橡膠用金屬氧化物及復(fù)合物的研究高分子材料科學(xué)與工程， 1999， 15 (3)： 157. 2毛 云中譯氣相法白炭黑的性質(zhì)對(duì)硅橡膠的加工、硫化以及增強(qiáng)性能的影響有機(jī)硅材料及應(yīng)用， 1994 (5) ：21. 3林修勇氫氧化鋁對(duì)電氣絕燃材料用硅橡膠性能的影響 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