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硅橡胶是一种重要的合成橡胶,具有优良的耐高低温性、耐老化性、优良的电绝缘性能和无毒无味等性能,成为近年来备受关注的一类聚合物,被广泛应用于航空航天、电子电器、井下矿山、电线电缆等重要领域。虽然硅橡胶能耐一定的高温,但一旦着火就具有持续燃烧的性质.且硅橡胶的很多应用领域对阻燃要求更加严格,因此,硅橡胶的阻燃研究己引起广泛的关注。作者结合国内外文献调研和本课题组的有关工作基础,认为将纳米阻燃技术与传统阻燃技术相结合,能实现硅橡胶无卤阻燃化的同时,综合优化其它性能。本文在选择无机阻燃剂时,充分考虑阻燃剂的纳米化、纤维化,并与其它阻燃协效剂合理复配使用,制备了综合性能优异的无卤阻燃硅橡胶复合材料。本文主要研究内容如下:
第一,研究了Fe<,2>O<,3>,TiO<,2>两种过渡金属氧化物和稀土氧化物(la<,2>O<,3>,CeO<,2>)对硅橡胶耐老化和阻燃协效性的影响。研究发现,加入金属氧化物能有效地提高硅橡胶的耐老化和耐热性能;锥形量热实验研究表明金属氧化物能有效降低硅橡胶(SR)/氢氧化镁(MH)复合材料的热释放速率(HRR),延长点燃时间,说明金属氧化物和MH之间存在一定的协效作用;有机蒙脱土(OMT)的加入能进一步降低SR/MH/Fe<,2>O<,3>体系的HRR,同时提高了复合材料的力学性能。
第二,以碱式硫酸镁晶须(MHSH)为阻燃剂,微胶囊红磷(MRP)作协效阻燃剂,制备了无卤阻燃硅橡胶复合材料。加入MHSH后,材料的拉伸强度降低的不多,断裂伸长率下降较大,结合材料的硬度及动态力学性能,说明材料表现出类固体行为;加入乙烯基硅油(VSF)能起到相容剂的作用,提高了复合材料的力学性能;燃烧实验结果表明,MHSH能有效提高硅橡胶的阻燃性能,MHSH和MRP之间存在协同阻燃效应;热分析研究表明,MRP的加入提高了复合材料在高温区的热稳定性。
第三,选择纳米镁铝水滑石(Mg-Al LDH),与硅橡胶通过熔融共混法制备了SR/Mg-Al LDH纳米复合材料。当LDH添加量小于20phr时,材料的力学性能仅出现了小幅度地下降:燃烧实验研究表明,LDH能有效提高硅橡胶的阻燃性能,且与同样添加量的MH相比,LDH的阻燃作用更明显:热分析研究表明,SR/LDH纳米复合材料的热稳定性与纯SR相比有所降低。
第四,通过熔融共混制备了乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)/SR共混物,研究了不同硫化剂对共混物的硫化行为和力学性能的影响,其中用过氧化二异丙苯(DCP)硫化的材料力学性能明显高于过氧化苯甲酰(BPO)硫化体系,硫化曲线测试研究表明,DCP能有效地提高共混物的交联密度:通过水热法合成了铁基蒙脱土(Fe-OMT),并制备了EVA/SR/Fe-OMT纳米复合材料,与EVA/SR/Na-OMT相比,EVA/SR/Fe-OMT纳米复合材料具有较高的力学性能和阻燃性能:热分析表明,OMT的Hoffman降解对EVA的脱酰起到了催化作用,从而使得分解温度提前,由于含有过渡会属离子Fe<3->,Fe-OMT和Na-OMT相比具有更强的Lewis酸性,所以Fe-OMT对EVA的催化脱酰作用更强。