可陶瓷化的防火硅酮密封胶的制备与性能研究

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陶瓷化硅橡胶是一种新型的防火弹性体材料,其在常温下具有和普通硅橡胶相似的加工性能和力学性能,在高温或者明火情况下转变成具有自支撑性的陶瓷体,阻碍火焰向材料内部扩散,从而达到阻燃防火的目的,陶瓷化硅橡胶在航空航天、建筑装饰、电线电缆等行业具有广泛的应用前景。室温硫化硅酮密封胶作为一种室温硫化硅橡胶,具有施工简便、性能稳定等优点。本文研究硅灰石以及膨胀型阻燃剂(三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和双季戊四醇(Di PE))对室温硫化硅酮密封胶及其烧蚀所得陶瓷体性能的影响,并通过TGA、SEM、EDS、FT-IR、TG-FTIR以及热红成像等分析探讨硅酮密封胶的阻燃防火以及陶瓷化机理。首先,采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对硅灰石进行表面改性,研究改性硅灰石和纳米碳酸钙的配比对硅酮密封胶及其对应陶瓷体性能的影响。结果表明,改性硅灰石占比从0增大到100%时,硅酮密封胶的加工性能提高,拉伸强度从1.7 MPa增大到2.5 MPa,烧蚀所得陶瓷体的形状稳定性提高,三点弯曲强度先增大后减小,最高为12.5MPa。改性硅灰石比纳米碳酸钙更有利于提高硅酮密封胶的加工性能、拉伸强度和瓷化性能。其次,研究改性硅灰石用量对硅酮密封胶及其对应陶瓷体性能的影响。改性硅灰石用量从0增大到160 phr时,硅酮胶的拉伸强度从0.8 MPa增大到1.3 MPa,烧蚀所得陶瓷体的形状保持能力提高,三点弯曲强度先增大后减小,最高为7.9 MPa。改性硅灰石用量为80 phr时,硅酮密封胶的综合性能最佳。最后,研究膨胀型阻燃剂(MPP/DiPE)对硅酮密封胶及其对应陶瓷体性能的影响。当膨胀型阻燃剂用量从0增大到120 phr时,氧指数从32.1%增加到36%,当阻燃剂用量为60 phr时,达到UL 94 V-0级;随着阻燃剂用量增加,陶瓷体的形状逐渐规整;样品在防火测试中的正面火焰烧蚀面积减小,背面最高温度从超过350℃降低至256℃,背面从常温升高至180℃的升温速率由248.9℃·min-1降低至65.1℃·min-1,样品背面温度大于180℃区域占样品总面积的百分比从9.29%减小至3.89%。膨胀型阻燃剂能够减小材料在燃烧时的着火面积、背面温度以及升温速率,从而具有更好的防火性能。当膨胀型阻燃剂用量为60phr时,硅酮密封胶的综合性能最佳。
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