阻燃型RTV-1單組分硅酮密封膠的性能研究

楊永強(qiáng) 陳炳耀 彭小琴 全文高 李世晶 楊育其

摘要：采用氫氧化鋁作為阻燃劑制備的硅酮密封劑，研究其用量、粒徑對(duì)對(duì)其阻燃性能，物理性能的影響，并且探究氫氧化鋁和鋁硅酸鹽復(fù)配對(duì)密封膠影響。結(jié)果表明，隨著氫氧化鋁的填入，密封膠的阻燃效果顯著，但對(duì)膠的物理性能有所影響;隨著阻燃劑的粒徑減小，其表干時(shí)間也隨之增長(zhǎng);并且填入兩種阻燃劑，密封膠的物理性相對(duì)有所下降。

關(guān)鍵詞：硅酮密封膠;阻燃劑;協(xié)同作用

中圖分類號(hào)：T0333.93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001—5922（2021）01—0029—03

0前言

硅酮密封膠具有良好的抗氣候老化性、紫外穩(wěn)定性、抗壓型、抗震性、抗潮濕耐高低溫、在惡劣的氣候環(huán)境中能保持彈性、無撕裂和無龜裂等特點(diǎn)，從而能夠應(yīng)用在建筑、汽車、電子電氣、機(jī)械、化工類等行業(yè)。然而，伴隨著高層建筑、醫(yī)院、車站以及娛樂場(chǎng)所等人員比較密集的地方，硅酮密封膠的使用量增加，消防安全也逐漸收到了人們的重視。所以說，研究制備出具有阻燃性的硅酮密封膠具有極其重要的意義。想要使有機(jī)硅高分子材料具有阻燃性，從3個(gè)方面考慮的：①需要抑制有機(jī)硅高分子材料的裂解，從而產(chǎn)生游離基;②有機(jī)硅高分子材料在燃燒時(shí)，防止氧氣在其表面擴(kuò)散，或能夠有沖淡燃燒氣體的惰性氣體;③能夠形成阻隔層，使有機(jī)硅高分子材料燃燒表面能夠阻止熱能向有機(jī)硅高分子材料縱深傳遞，抑制溫度升高，從而達(dá)到自滅的效果。硅酮密封膠的阻燃性可以從3個(gè)方面人手：提高熱分解溫度、增加燃燒殘?jiān)?、減緩可燃?xì)怏w產(chǎn)生的速度。

目前國內(nèi)外對(duì)于硅酮膠密封膠的阻燃改性已經(jīng)做了很多相關(guān)研究。Wolfer等人使用鉑-1，3一二乙烯基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷復(fù)合物、氧化鋁及堿金屬氧化物作阻燃劑制作出能夠用于電纜絕緣層的阻燃硅酮密封膠，使電纜在燃燃燒時(shí)形成阻隔層;并且能夠繼續(xù)運(yùn)行而不出現(xiàn)短路現(xiàn)象。陳雪梅等以甲基乙烯基硅酮密封膠為原料，通過添加AI（OH）3、氯化石蠟、三氧化二銻、十溴二苯醚為阻燃劑作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)十溴二苯醚是硅酮密封膠的高效阻燃劑。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)原料

a，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷，藍(lán)星化工新材料江西星火有機(jī)硅廠;納米碳酸鈣，河南科力新材料股份有限公司;氫氧化鋁，佛山維科德化工材料有限公司;硅鋁酸鹽，氧化鋁，乙烯基三甲氧基硅烷，湖北新藍(lán)天新材料股份有限公司;杜邦T726，廣州市堅(jiān)毅化工進(jìn)出口有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備

高速分散釜，NX-5，廣東省佛山市諾星機(jī)械設(shè)備有限公司;試驗(yàn)型強(qiáng)力分散機(jī)，QF-5，佛山市金銀河機(jī)械設(shè)備有限公司;真空干燥箱，上海市新苗醫(yī)療器械制造有限公司。

1.3制備工藝

1.3.1基料的制備

將a，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷（107膠）與阻燃劑按一定比例在分散機(jī)中混合，并加人一定量的納米碳酸鈣，真空狀態(tài)下升溫至110%，計(jì)時(shí)3h脫水，降溫至室溫，得基料。

1.3.2RTV-1硅酮密封膠的制備

在高速分散劑中加人計(jì)量的基膠，抽真空攪拌，脫除空氣中的水分;加人計(jì)量的交聯(lián)劑，在隔濕條件下攪拌，使之混合均勻，接著加入催化劑和其它助劑，混合均勻后，脫除氣泡，擠入300ml塑料管中密封待用。

1.4性能測(cè)試

1.4.1外觀

蝴蝶效應(yīng)目測(cè)。

1.4.2表干時(shí)間

按GB/T 13447.5-2003試驗(yàn)。

1.4.3邵氏A硬度

按照GB/T 531-1999在邵氏A硬度計(jì)上測(cè)試。

1.4.4拉伸性能

制備標(biāo)準(zhǔn)試樣按GB/T528-1998在拉力試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試。

1.4.5貯存穩(wěn)定性

利用熱貯前后擠出性的變化表征貯存穩(wěn)定性。

1.4.6稠度

利用稠度儀進(jìn)行測(cè)定。

1.4.7阻燃性能測(cè)試

按照GB/T2408-2008《塑料燃燒性能試驗(yàn)方法水平法和垂直法》中垂直法的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。共分為FV-0、FV-1、FV-2，3個(gè)等級(jí)，按照級(jí)別劃分依據(jù)確定級(jí)別。表1為垂直燃燒試驗(yàn)分級(jí)與判據(jù)。

2結(jié)果與討論

2.1阻燃劑用量對(duì)密封膠的性能影響

2.1.1阻燃性能影響

氫氧化鋁用量對(duì)密封膠的垂直阻燃效果的影響如表2所示，在未加入阻燃劑時(shí)，膠體直接完全燃燒，當(dāng)阻燃劑量增至40份時(shí)，阻燃等級(jí)達(dá)到FV-1，有一定的自熄能力;當(dāng)增至80份時(shí)，能夠達(dá)到更高的FV-0等級(jí)，達(dá)到了優(yōu)異的自熄性能。

2.2.2物理性能影響

氫氧化鋁用量對(duì)密封膠的物理性能影響如表3所示，能夠明顯看出伴隨著氫氧化鋁的增加，邵氏A硬度增加了，斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度隨之減小，由此可以看出，采用氫氧化鋁為阻燃劑對(duì)密封膠的物理性能有一定的損害，但依舊可以保持較好的性能。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是氫氧化鋁本身對(duì)硅橡膠并沒有明顯的補(bǔ)強(qiáng)作用，并且氫氧化鋁很難在硅橡膠中均勻分散，從而導(dǎo)致某些物理性能下降。

2.2阻燃劑粒徑對(duì)密封膠的性能影響

用量相同的條件下不同粒徑氫氧化鋁對(duì)密封膠的影響如表4所示，可以看出隨著粒徑的減小，表干時(shí)間逐漸延長(zhǎng)。由于粒徑減小，其總比表面積越大，這樣被聚硅氧烷基體包裹程度大，使得聚硅氧烷基體的裸漏羥基含量相對(duì)減少，相同條件下與交聯(lián)劑的碰撞幾率下降，因而表干時(shí)間延長(zhǎng)。隨著粒徑的減少，密封膠的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、撕裂強(qiáng)度和硬度都有相應(yīng)的增加。

Maclaury M R等的研究表明，采用氫氧化鋁的聚烯烴，氧化鋁、氧化鉻等金屬氧化物能夠抑制其燃燒時(shí)滴落和降低材料的可燃性。所以，當(dāng)氫氧化鋁受熱分解時(shí)其分解產(chǎn)物也能夠起到阻燃的效果。從而進(jìn)一步提高了密封膠的阻燃性能。

2.32種阻燃劑復(fù)配對(duì)密封膠的影響

表5給出了鋁硅酸鹽與氫氧化鋁復(fù)配比例對(duì)密封膠力學(xué)性能的影響。從表中可以看出，隨著復(fù)配比中氫氧化鋁比率的提高，密封膠的表干時(shí)間和硬度值變化并不是很明顯，邵氏硬度A和拉伸強(qiáng)度都有相應(yīng)的增加，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的可能性是氫氧化鋁的補(bǔ)強(qiáng)效果要比鋁硅酸鹽更好一些。但是隨著氫氧化鋁的增加，斷裂伸長(zhǎng)率逐漸降低，出現(xiàn)的原因可能是由于其硬度逐漸增加，膠條變脆，所以更容易拉斷。

單獨(dú)加入80份的氫氧化鋁作為阻燃劑，垂直燃燒等級(jí)能夠達(dá)到FV-0。表6是氫氧化鋁與鋁硅酸鹽復(fù)配比對(duì)密封膠阻燃性能的影響，從中可以看到單加入80份鋁硅酸鹽作為阻燃劑，其垂直燃燒等級(jí)達(dá)到FV-1。在阻燃劑總量達(dá)到80份，氫氧化鋁和鋁硅酸鹽的質(zhì)量比為1：3或3：5時(shí)，垂直燃燒等級(jí)達(dá)到了FV-0，隨著氫氧化鋁的比率提高，阻燃效果在降低。可以看出兩者之間可以協(xié)同阻燃，在燃燒過程之中共同消除能夠引起燃燒延遲的活性物質(zhì)，從而阻斷了燃燒的延續(xù)，并且在燃燒過程中其表面能夠形成阻隔層，進(jìn)一步提高了密封膠的阻燃效果。

3結(jié)語

1）隨著阻燃劑的填人，對(duì)密封夾的物理性能有所影響，但相對(duì)的有很明顯的阻燃效果。

2）氫氧化鋁的用量相同，隨著粒徑的減小，其表干時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，并且隨著協(xié)同效應(yīng)，其阻燃性能也有所增加。

3）氫氧化鋁和鋁硅酸鹽復(fù)配制備的密封膠阻燃體系更具有優(yōu)良的阻燃性能，但較之單阻燃劑來說密封膠的物理性能相對(duì)來說變得較差。