高性能阻燃硅橡胶泡沫材料的制备及性能研究_陈琪.pdf

第 卷第 期 年 月广 州 化 工 .高性能阻燃硅橡胶泡沫材料的制备及性能研究陈 琪，秦 伟，陈彰斌，颜渊巍（株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南 株洲）摘 要：以端乙烯基硅油、含氢硅油及羟基硅油为基体树脂，气相法白炭黑为补强填料，氢氧化铝为阻燃剂，铂络合物为催化剂，乙炔基环己醇为抑制剂制备的硅橡胶泡沫材料，对其氧指数、垂直燃烧、力学性能、密度进行测试。研究结果表明，随着氢氧化铝用量的增加，硅橡胶泡沫材料的阻燃性能提升，但密度也随之增大，拉伸强度呈现先上升后下降趋势，当氢氧化铝添加量为 时，硅橡胶泡沫材料综合性能最佳。关键词：高性能；阻燃；硅橡胶泡沫中图分类号：.文献标志码：文章编号：（）基金项目：湖南省科技创新计划项目，减震降噪及轻量化高分子材料创新团队（：）。第一作者：陈琪（），男，工程师，主要从事硅橡胶泡沫材料的开发及应用。通讯作者：颜渊巍（），男，高级工程师，主要从事阻燃高分子材料技术研究。，（.，.，）：，.，.：；硅橡胶泡沫材料兼具有机硅材料和泡沫材料的特性，既有有机硅材料耐高低温性、耐候性、耐化学品性、良好的阻燃性和优良的电绝缘性，又有泡沫材料的低密度、高柔软性、高回弹性和良好的减震减噪性能，在轨道交通、动力电池、航空航天等领域广泛应用，用作减震、密封、缓冲等。近年来，国内外学者对硅橡胶泡沫材料进行了相关研究，严玉等以 硅橡胶、端乙烯基硅油、丙三醇、乙烯基苯基硅油制备了耐辐射的阻燃型 硅橡胶泡沫。张嬿妮等以端乙烯基二甲基硅氧烷、，二羟基聚二甲基硅氧烷、含氢硅油和氢氧化铝等原料制备了阻燃抑烟的有机硅泡沫材料。邓军等研究了不同 催化剂含量对硅橡胶泡沫阻燃抑烟性能的影响。目前综合性能优异的硅橡胶泡沫材料研究较少，本实验通过研究不同氢氧化铝用量对硅橡胶泡沫材料性能的影响，以期制备泡孔均匀、综合性能优异的硅橡胶泡沫材料。实 验.试 剂端乙烯基硅油（），山东大易化工有限公司；羟基硅油（），山东大易化工有限公司；含氢硅油（），山东大易化工有限公司；氢氧化铝（），佛山金戈新材料有限公司；铂催化剂（），江门市科骏驰新材料有限公司；气相法白炭黑（），湖北汇富纳米材料股份有限公司；乙炔基环己醇（分析纯），阿拉丁。.实验方法.硅橡胶泡沫材料的制备基础配方由表 所示，将端乙烯基硅油、铂催化剂、羟基硅油、氢氧化铝等原材料用双行星搅拌机混合制成 组分；将端乙烯基硅油、含氢硅油、乙炔基环己醇、氢氧化铝、气相法白炭黑等原材料用双行星搅拌机混合制成 组分；待 组分冷却至室温后将其混合均匀，将混合物料置于 离型膜之间并使用三辊压延机压制成片材，置于 烘箱中硫化 即可。第 卷第 期陈 琪，等：高性能阻燃硅橡胶泡沫材料的制备及性能研究 表 硅橡胶泡沫材料的基础配方 组分端乙烯基硅油 羟基硅油 含氢硅油 铂催化剂 乙炔基环己醇.性能测试氧指数和垂直燃烧按 制样和测试；密度、压缩永久变形和压缩变形应力按 制样和测试；力学性能按 制样和测试；采用德国 型扫描电子显微镜观察硅橡胶泡沫材料的微观形貌；采用梅德勒 标准型热重分析仪对硅橡胶泡沫材料的热稳定性进行测试，测试在氮气份下进行，升温速率为 ，测试范围为 。结果与讨论.氢氧化铝用量对硅橡胶泡沫材料性能的影响.燃烧性能由表 可以看出，随着氢氧化铝用量的逐步增加，硅橡胶泡沫材料的氧指数由.提升至.，垂直燃烧性能等级由不到 级提升至 级，氢氧化铝的添加可以明显提升硅橡胶泡沫材料的阻燃性能，这是因为氢氧化铝在 开始受热分解产生水，吸收了硅橡胶泡沫材料燃烧产生的热量，从而缓解材料的燃烧速率，从而实现材料的阻燃效果。表 氢氧化铝用量对硅橡胶泡沫材料阻燃性能的影响 氢氧化铝添加量 氧指数 垂直燃烧等级.达不到.力学性能与密度由图 可以看出，随着氢氧化铝用量的增加，硅橡胶泡沫材料的密度随之升高，这是因为氢氧化铝与硅油的相容性差，随着氢氧化铝用量的增加，双组分液体 胶的粘度随之增大，硅橡胶泡沫材料的密度逐步变大；由图 可以看出，随着氢氧化铝用量的增加，硅橡胶泡沫材料的拉伸强度先升高后下降，断裂伸长率逐步下降，添加 时硅橡胶泡沫材料的力学性能最佳。这是因为随着氢氧化铝用量的增加，硅泡沫密度升高，泡孔变小，拉伸强度变大，但随着氢氧化铝用量的进一步加大，氢氧化铝与硅油的相容性越来越差，拉伸强度随之下降。通过对不同氢氧化铝用量的硅橡胶泡沫材料垂直燃烧、氧指数、密度、力学性能结果分析，氢氧化铝的增加可以明显提升硅橡胶泡沫材料的阻燃性能，但过多的添加影响硅泡沫的密度和力学性能，综上所述，选择 氢氧化铝添加量即提升了硅泡沫的阻燃性能，也兼顾了材料的密度和力学性能。图 氢氧化铝用量对硅橡胶泡沫材料密度的影响.图 氢氧化铝用量对硅橡胶泡沫材料力学性能的影响.硅橡胶泡沫材料的泡孔和性能使用添加 氢氧化铝配方制备硅橡胶泡沫材料，对泡沫材料的泡孔结构、热性能、物理力学性能进行测试。.泡孔结构图 为硅橡胶泡沫材料采用扫描电子显微镜观察的微观形貌图（图），由图 可知，研制的硅橡胶泡沫材料泡孔均匀、细腻，泡孔平均直径约为.。图 硅橡胶泡沫材料的 图.热性能测试图 为硅橡胶泡沫材料在氮气氛围下，升温速率下的热重分析（）曲线，由图 可知，硅橡胶泡沫材料的残碳率可以达到，说明硅泡沫在高温下的热稳定性优异。广 州 化 工 年 月图 硅橡胶泡沫材料的 曲线.硅橡胶泡沫材料的基础综合性能由表 可知，研制的硅橡胶泡沫材料力学性能、压缩永久变形等基础综合性能优异。表 硅橡胶泡沫材料的基础综合性能 项目硅橡胶泡沫材料测试方法密度（）拉伸强度 断裂伸长率 压缩永久变形（）.压缩永久变形（）.压缩变形应力 结 论随着氢氧化铝用量的增加，硅橡胶泡沫材料的阻燃性能提升，但密度也随之增大，拉伸强度呈现先上升后下降趋势，当氢氧化铝添加量为 时，硅橡胶泡沫材料的综合性能最佳，氧指数可以达到，垂直燃烧等级 级，基础综合性能优异，可以满足在轨道交通、动力电池、航空航天等领域的减震、密封、缓冲需求。参考文献 幸松民，王一璐.有机硅合成工艺及产品应用北京：化学工业出版社，.锡秀花，陈晓理，隋建讯，等.高性能有机硅泡沫塑料的研制工程塑料应用，（）：.李虹，张树漫，田维权.泡沫硅橡胶材料在航空发动机中的应用面向新世纪的航空维修学术研讨会，.，.，（）：.，.，：.严玉，段佳巍，郑家青，等.阻燃型 硅橡胶泡沫的制备有机硅材料，（）：.张嬿妮，陈少康，康付如，等.含氢氧化铝 硅橡胶泡沫的阻燃抑烟性能研究中国安全生产科学技术，（）：.马砺，杨昆，蔡周全，等.含铂催化剂的硅胶泡沫阻燃性能实验研究材料导报，（）：.（上接第 页），.，（）：.，.，（）：.王振廷，张永柯，尹吉勇.超临界法石墨烯的制备及其水性导电油墨的性能黑龙江科技大学学报，（）：.王振廷，李洋，戴东言，等.石墨烯 乙基纤维素导电油墨的制备与导电性能黑龙江科技大学学报，（）：.，.，（）.