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  硅橡膠的氧指數(shù)較以碳為主鏈的橡膠高,在燃燒時(shí)熱釋放速率低,火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷?無(wú)滴落,且純硅橡膠燃燒時(shí)幾乎不生成有毒氣體,在燃燒后會(huì)在表面形成陶瓷化的碳硅層,能阻止熱、氧的交換和內(nèi)部可燃物向外擴(kuò)散與熱、氧接觸。由于硅橡膠在阻燃和耐高低溫方面的特殊性能,使其在航空航天、電子電氣、電力傳輸及機(jī)械部件等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。盡管如此,硅橡膠仍存在可燃的缺陷,特別是其容易陰燃,存在潛在的燃燒風(fēng)險(xiǎn)。而目前應(yīng)用于宇航、電子電氣及輸電線路等方面的硅橡膠往往要在高溫、發(fā)熱、高電壓及放電等條件下工作,所以對(duì)硅橡膠的阻燃性能提出了更高的要求,因此研究及制備具有良好阻燃性的硅橡膠在理論和應(yīng)用方面都具有重要意義。

1燃燒特性和阻燃思路

硅橡膠在高溫下可能發(fā)生以下幾種反應(yīng):

(1)側(cè)鏈有機(jī)基團(tuán)的氧化。在高溫?zé)峥諝庵袀?cè)鏈有機(jī)基團(tuán)會(huì)被氧化,分解出甲醛和甲酸

小分子,同時(shí)引起分子間以硅氧鍵交聯(lián)。

(2)主鏈熱重排降解。未封端或部分封端的硅橡膠通常有一定量的端羥基,在高溫下端羥基會(huì)引發(fā)分子主鏈解扣式的降解反應(yīng),分解出小分子環(huán)硅氧烷。在更高溫度下,即使是封端的硅橡膠分子鏈也會(huì)引發(fā)硅氧主鏈的熱降解重排,分解出小分子硅氧烷。

(3)在300℃以上硅橡膠側(cè)鏈的硅碳鍵也會(huì)裂解,產(chǎn)生甲烷等有機(jī)氣體,分子間通過(guò)硅碳鍵形成交聯(lián)。

(4)在更高的溫度下燃燒可生成二氧化硅,硅橡膠表面會(huì)形成由碳、硅和氧元素組成的陶

瓷層,這層陶瓷層具有一定的強(qiáng)度,可以起到阻隔熱量和可燃?xì)怏w與氧氣交換傳遞的作用。

  通過(guò)對(duì)硅橡膠燃燒特性的分析可以看出,發(fā)生解扣式降解生成環(huán)硅氧烷小分子對(duì)硅橡膠的阻燃不利;分子間發(fā)生交聯(lián)可形成較之前更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),可在一定程度上抑制燃燒的繼續(xù);燃燒后生成的陶瓷層可以起到阻隔熱量和氧氣與可燃物傳遞及反應(yīng)的作用,從而抑制燃燒的繼續(xù)進(jìn)行。雖然硅橡膠燃燒后生成的陶瓷層能起到阻燃的作用,但是生成的陶瓷層往往呈灰狀,或不夠連續(xù),強(qiáng)度也不高,容易剝落,大大降低了其應(yīng)有的阻燃功效。

所以提高硅橡膠的阻燃性能可從以下幾方面考慮:

(1)促進(jìn)起阻隔作用的陶瓷層的生成,提高其連續(xù)性和強(qiáng)度;

(2)提高硅橡膠的穩(wěn)定性,促進(jìn)硅橡膠在高溫下的交聯(lián),形成較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu);

(3)防止解扣式降解,減少可燃性小分子的放出;

(4)捕捉燃燒反應(yīng)生成的自由基,抑制和減緩燃燒反應(yīng);

(5)加入無(wú)機(jī)填料,利用其分解吸收熱量,以達(dá)到降低聚合物溫度、提高導(dǎo)熱性及稀釋可

燃物濃度等目的。

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