【摘 要】
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液体硅橡胶材料具备优异的耐高低温性、电绝缘性、耐老化性能、生物相容性等性能,广泛应用于高铁、汽车、母婴、医疗、电缆等领域。随着火灾的频繁发生,人们对阻燃性复合材料的关注度越来越高,由于硅橡胶燃烧分解产物为Si O2、CO2、H2O等,对环境污染性极小,故液体硅橡胶阻燃泡沫的制备极具研究意义。本文以乙烯基硅油(Vi-PDMS)为基胶,含氢硅油(PMHS)为交联剂,羟基硅油(HyPDMS)为发泡助剂,
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液体硅橡胶材料具备优异的耐高低温性、电绝缘性、耐老化性能、生物相容性等性能,广泛应用于高铁、汽车、母婴、医疗、电缆等领域。随着火灾的频繁发生,人们对阻燃性复合材料的关注度越来越高,由于硅橡胶燃烧分解产物为Si O2、CO2、H2O等,对环境污染性极小,故液体硅橡胶阻燃泡沫的制备极具研究意义。本文以乙烯基硅油(Vi-PDMS)为基胶,含氢硅油(PMHS)为交联剂,羟基硅油(HyPDMS)为发泡助剂,白炭黑作为补强填料,添加氮磷系阻燃剂,在铂金催化剂的作用下,发生脱氢缩聚反应,制备得到液体硅橡胶阻燃泡沫材料。通过电子拉力机、质构仪、扫描电子显微镜(SEM)、旋转流变仪、水平垂直燃烧仪、极限氧指数仪、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TGA),探究了各组分对加成型液体硅橡胶泡沫材料综合性能的影响。(1)通过研究基础组分催化剂、Hy-PDMS、白炭黑、PMHS、Vi-PDMS的用量以及Vi-PDMS的黏度对加成型液体硅橡胶泡沫力学性能及泡孔形貌的影响,得出最佳配方。结果表明:催化剂用量的增加,加快了硫化和发泡的反应速度,加快三维网络结构的形成,样品拉伸强度增加。Hy-PDMS与PMHS是调节发泡反应与交联反应匹配度的两个重要因素,发泡反应与交联反应匹配性较好时,样品发泡倍率可达1.88倍,压缩永久形变低至3.4%。通过25%压缩应力测试与拉伸测试表明,白炭黑的加入有利于样品力学性能的提高,通过SEM测试观察到,白炭黑的添加有助于形成更加致密、细小的泡孔。此外加入一定量低黏度的Vi-PDMS,增加了体系乙烯基含量,可增加体系交联密度,提高其力学性能,还能有效降低胶料黏度,有利于后续制备阻燃硅橡胶材料时加入更多其他填料。(2)通过研究阻燃剂添加量对加成型液体硅橡胶阻燃泡沫力学性能、胶料流变性能、阻燃性能、泡孔形貌、热稳定性的影响,制备综合性能优异的液体硅橡胶阻燃泡沫制品。通过流变测试发现,硅橡胶胶料的非牛顿指数小于1,属于假塑性流体。通过压缩应力测试与拉伸测试可得,阻燃剂的增加,制品力学性能先增加后降低,在添加量为50 phr时力学性能最好,此时样品氧指数达到28.2%,按照垂直燃烧测试标准,样品燃烧等级达到V-0级。通过TGA与FITR分析可得,阻燃剂在300℃左右开始分解,在600℃时几乎完全分解,此时Si-O还未分解,由此可见硅橡胶主链的耐高温性,加入阻燃剂使硅橡胶制品整体热稳定性变差,但阻燃性能提高。
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