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耐热添加剂对硅橡胶阻燃性能的影响

第31卷 第5期

航 空 材 料 学 报

JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALS

Vol131,No15 Octber 2011

2011年10月

耐热添加剂对硅橡胶阻燃性能的影响

赖亮庆, 苏正涛, 钱黄海, 王景鹤

(北京航空材料研究院,北京100095)

摘要:采用氧指数、TGA2DSC以及SEM等分析方法,研究了耐热添加剂对硅橡胶阻燃性能的影响。研究表明,耐热添加剂Fe2O3,CeO2和TiO2可提高硅橡胶的耐热空气老化性能和阻燃性能,300e高温老化对硅橡胶的阻燃性能影响不明显。耐热添加剂能抑制硅橡胶侧链基团的氧化断裂,提高起始分解温度30e以上,降低分解释放热62%以上。燃烧灰烬中SEM分析表明,耐热添加剂是通过消除自由基的机制,阻止了氧对硅橡胶侧基的攻击,从而明显减轻硅橡胶的热分解,提高了阻燃性能。关键词:硅橡胶,耐热添加剂,阻燃性能DOI:1013969/j1issn110052505312011151013

中图分类号:TQ333.93 文献标识码:A 文章编号:100525053(2011)0520066205

硅橡胶是在航空航天领域应用极广的一种橡胶材料,其具有热稳定性高、热释放速率低、成炭率高、无毒、低烟、形成SiO2残炭灰烬等优点而成为首选的阻燃防火的橡胶材料之一

[1~5]

气相法钛白粉(TiO2)。

双辊炼胶机:XK2160型,广东湛江机械制造集团公司;模压成型机:YM2C50型,无锡阳明橡胶机

械有限公司;电子式拉力机:T2000E型,北京市友深电子仪器有限公司;老化试验箱:401A型,启东市双棱测试设备有限公司;氧指数测定仪:JF23型,南京市江宁区分析仪器厂;TGA2DSC联用热分析仪:Q600SDT,美国TA公司;扫描电镜分析(SEM):Quanta600,美国FEI公司。

1.2 试样制备

将100份硅橡胶生胶置于开炼机上进行混炼,包辊后分批加入40份气相法白炭黑、10份六甲基环三硅氮烷,混炼均匀;然后于160e处理1h,冷却至室温后,加入1份硫化剂,混炼均匀制得空白试样(试样编号为1)。在空白试样中,分别添加5份Fe2O3,CeO2,TiO2(试样编号分别为2,3,4),混炼均匀,停放24h后进行硫化。

胶料在平板硫化机上进行一次硫化,硫化条件为170e@15min,硫化压力为10MPa;在烘箱中进行二次硫化,硫化条件为200e@4h。

1.3 性能测试

邵尔A硬度:按GB/T531.1)2008进行测试;拉伸强度和扯断伸长率:按GB/T528)2009进行测试;热空气老化性能:按GB/T3512)2001进行测试;氧指数:按GB/T10707)2008进行测试。

热分析:在TGA2DSC联用热分析仪上进行,直接从二次硫化后的硫化胶上取样,温度范围为室温~,e#

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。为了进一步提高

硅橡胶的热氧稳定性,阻止其侧链有机基团的热氧化,可在硅橡胶胶料中加入热氧稳定剂(耐热添加

剂)。常用的耐热添加剂有Fe2O3,Fe(OH)3,草酸铁、烷氧基铁、有机硅二茂铁、TiO2、碳酸锌、CeO2等

[6]

。燃烧是可燃剂与氧化剂之间的一种快速氧

化反应,是一个复杂的物理2化学过程,且通常伴随有放热及发光等特征,并生成气态和凝聚态产物

[7]

。硅橡胶材料的燃烧过程也相当复杂,从材料

的吸热分解到剧烈的氧化发光发热,包括一系列的物理和化学变化。硅橡胶的燃烧过程中其主链受到自由基的攻击而氧化,尤其是侧链基团。

本工作研究了Fe2O3,CeO2和TiO2三种耐热添加剂对硅橡胶阻燃性能的影响。

1 实验部分

1.1 主要原材料及仪器

苯基硅橡胶:1202,摩尔质量78@10g/mol,苯基摩尔分数10.7%,气相法白炭黑:A200,六甲基环三硅氮烷,氧化铁红(Fe2O3),二氧化铈(CeO2),

收稿日期:2011202225;修订日期:2011206220

作者简介:赖亮庆(1980)),男,硕士,从事硅橡胶、阴燃橡胶及其制作的研究,(E2mail)lailiangqing@http://www.wendangxiazai.com。

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