有机硅阻燃剂的研究进展_张敏
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周文君等人以苯基甲氧基硅烷和甲基甲氧基 硅烷为原料 , 用水解 缩合法制备了 硅树脂阻燃 剂 , 最佳工艺条件为 :反应时间 2 h 、 反应温度 80 ℃、 催化 剂用量 5 g 、 封端时间 45 min 。 在 PC 中添加质量分数为 5 %的该硅树脂就能使其 燃烧氧指数从 26.0 %提高到 34.0 %[ 8] 。 李晓俊 等人也采用 甲基苯 基硅树脂 对 PC 进行阻 燃改 性 , 使其阻燃等级由 UL 94V -2 级提高到 V -0 级[ 9] 。 王瑜润等人以苯基三乙氧基硅烷 、 二苯基 二甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷为单体 , 在 浓度为 0.1m ol/ L 的稀盐酸催化下水解缩聚 , 制 成高苯基含量硅树脂 。当硅树脂中苯基的摩尔分 数为 80.0 %～ 90.0 %、 二官能度单体的摩尔分 数为 20.0 % ～ 40.0 %时 , 阻燃 效果较 好 。 在 PC 中添加质量分数为 5 %的该硅树脂即可使其 阻燃等级达到 UL 94V -0 @3.2 mm , 且该树脂 的柔顺性好 , 在 P C 基体中易分散[ 10] 。 陈国南将 苯基硅树脂与极少量的磺酸盐和聚偏氟乙烯的复 合阻燃剂加入到 PC 中 , 发现阻燃剂间的协同作 用提高了 P C 的起始热降解 温度和热降解速率 , 改变了 PC 的热降解途径 , 使降解产物易交联 , 形成坚硬的芳环化合物炭层而起到阻燃作用[ 11] 。
赵建青等人也合成了一种聚烯烃用的聚硅硼 烷阻燃剂 。为了保证其热稳定性 , 以满足各种高 分子材料的加工工艺 , 其分子结构中的苯基摩尔 分数大于 90 %;为 了提高阻燃剂与聚烯烃材料 的相容性 , 降低因相容性差对材料力学性能带来 的不良影响 , 则在分子结构中引入了乙烯基和长 碳链基团 。 在 聚 乙 烯 基 体 中 添 加质 量 分 数 为 8.0 %的该阻燃剂 , 即可使材料的氧指数从 17 % 提高到 30 %, 材料 燃烧时的热释放速率也显著 降低[ 1 4] 。
2 有机硅阻燃剂
目前 , 有机硅阻燃剂主要有硅树脂阻燃剂和 聚硅硼氧烷阻燃剂 。 2.1 硅树脂阻燃剂
硅树脂是以 Si —O —Si 为主链 、 硅原子上连 接有机基的交联型半无机高聚物 。 硅树脂分子的 侧基为 H 或有机基时 , 称为纯硅树脂 。 硅树脂 具有优良的耐热 性 、 耐候性 、 阻燃性和 电绝缘 性等 。
陈建等人则发明了一种成本低 、 效果好 、 适 用范围广的阻燃剂 。 该阻燃剂由水 、 硅烷偶联剂
和四硼酸钠混合而成 。木材 、 纸板 、 复合材料等 经该阻燃剂浸泡 2 ～ 48 h 后干 燥 , 即具 有阻燃 性能[ 2 6] 。
4 结束语
有机硅阻燃剂揭开了阻燃技术发展中崭新的 一页 , 尽管目 前价格较高 , 但作为阻燃 剂的新 秀 , 其发展潜力和应用前景广阔 。 部分有机硅阻 燃剂因价格 、 工艺因素限制了其应用 , 仍处于实 验室阶段 。今后的研究重点是 :寻找性能优异 、 价格低廉 、 绿色环保的硅基阻燃体系 ;针对不同 的应用领域 , 对有机硅化合物进行分子设计和合 成 , 进行协同阻燃体系的优化组合 , 以达到最佳 的效果 ;加强对阻燃机理及阻燃后基材各方面性 能变化原因的研究 ;简化合成工艺 , 降低生产成 本 , 加快工业化 、 商品化的进程 。
另外 , 还有含硅 磷酸酯 阻燃剂[ 20] 、 含磷和 环 氧 基 的 有 机 硅 阻 燃 剂[ 21] 以 及 聚 硅 氧 烷/ A l(O H)3 协同阻燃剂[ 22 -23] 等 。
3 硅烷偶联剂改性阻燃剂
硅烷偶联剂是一类分子中同时含有能与无机
材料反应的基团和与有机材料反应的基团的有机 硅化合物 , 从而使硅烷偶联剂能同时与无机物和 有机材料以化学键连接 。 硅烷偶联剂由于独特的 性能 , 常用于有机/ 无机复合材料中以改善材料 的力学性能 、 耐热性 、 阻燃性 、 粘接性等 。
有机硅阻燃剂是一种新型高效 、 低毒 、 防熔 滴 、 环境友好的无卤阻燃剂 , 也是一种成炭型抑 烟剂 。有机硅阻燃剂在赋予基材优异的阻燃性能 之外 , 还能改善基材的加工性能 、 耐热性能等 ; 因此 , 作为阻燃剂的后起之秀 , 从 20 世纪 80 年 代开始得到迅速发展 。本文主要介绍了近年来有 机硅阻燃剂及硅烷偶 联剂改性阻燃 剂的研究状 况 , 并评述了其发展趋势和应用前景 。
但单纯的线性聚硅 氧烷 , 如 聚二甲基 硅氧 烷 (PDMS) 本身的 阻燃 效果 并不 好 。 为了 提 高其阻燃性 , 可增加支化 度 。 对 于支链结 构的 聚硅氧烷 , 由于其支链 结构有助于在固 相残渣 中形成交联结构 ;因此 较线性聚硅氧烷 的热稳 定性好 。 W .J .Zhou 等人发现 , 带有苯基的支 链型聚硅氧烷在温度较 低时表现出更高 的热稳 定性 , 且苯基摩尔分 数 (指分子结构中 苯基与 甲基的量之比)在氮气中超过 75 %、 在空气中 超过 50 %时 , 聚硅氧烷的起始热稳定性变化也 不大 ;另外 , 被测试的聚硅氧烷在 800 ℃下的 降解残渣的残余 质量分数量相当 高 , 表 明这些 聚硅氧烷的热稳定性 相当高[ 6] 。 热稳定 性高意 味着材料的降解 活化能及降解温 度较高 , 因此 材料的阻燃性也较好 。 另 外 , 通 过调节芳 环含 量 、 主链的支化度 、 摩尔质量和 端基的反 应性 可以提高材 料燃烧 后所 形成 的炭 层的 致密性 , 进而改善其阻燃性 。 基于 此 , 有 人开发了 一种
此外 , 李永华等人发现 , 硅树脂 SF R100 与
四溴双酚 A 双 (2 , 3 -二溴丙基)醚对 ABS 有协 同阻燃作用 , 可有效提高 ABS 的阻燃性和冲击 强度 , 并使其电性能得到一定改善[ 12] 。 2.2 聚硅硼烷阻燃剂
聚硅硼 烷 是指 分 子主 链 上包 含 Si —O —Si 键 、 Si —O —B 键和 B —O —B 键的聚合物 , 将硼 元素以化学键的形式与硅氧烷形成共聚物 , 可实 现 B 和 Si 在同一分子链上的协同阻燃作用 。
郝建薇等人针对聚磷酸铵阻燃剂在水中的溶 解度偏高 、 添加聚磷酸铵后塑料的力学性能严重 损失的问题 , 采用氨基硅烷偶联剂对聚磷酸铵进 行改性 。 与加入未改性聚磷酸铵的 P P 相比 , 加 入改 性 聚 磷 酸 铵的 PP 的 燃 烧 氧指 数 提 高 了 1.4 个百分点 , 断裂伸长率和拉伸强度分别提高 了 39.4 %和 8.0 %。 该方法简单 、 省时 , 不需要 对水解产物进行酸度调节 , 而且处理过程中也不 会副产对环境有污染的物质[ 25] 。
基于此 , 周文君制备了一种用于 PC 的聚硅 硼烷阻燃剂 , 由于 B 和 Si 在同一分子链上 , 解 决了硼化合物与聚硅氧烷以物理混合的形式加入 到 PC 中时复合困难及分散不均的问题 。 在 PC 中添加质量分数为 3 %～ 5 %的该阻燃剂即能使 材料的阻燃等级达到 U L 94V -0 级 , 且得到的 阻燃 PC 机械性能好 、 透明度高 、 耐刷洗 、 无腐 蚀性 、 对环境和人体无害[ 13] 。
收稿日期 :2008 -09 -16 。 作者简介 :张敏 (1980 —), 女 , 主要从事高 分子材料方 面 的研究 。 E-mail :zhangminh xx @163.com 。
· 52 ·
第 23 卷
新型聚硅氧 烷阻 燃剂 (结构 式பைடு நூலகம், 该阻 燃剂 尤 其对聚碳酸酯 (PC) 具有极好的阻燃效果 , 单 独添加也可以满足阻燃标准要求[ 7] 。
技术进展
, 2009, 23 (1):51 ～ 54 SILICO N E M A T ERIA L
有机硅阻燃剂的研究进展
张 敏 , 李如钢
(山东省科学院新材料研究所 , 济南 250014)
摘要 :介绍了有机硅阻燃剂的阻燃机理 , 综述了硅树脂 阻燃剂 、 聚硅 硼氧烷阻燃 剂及硅烷 偶联剂改 性 阻燃剂的研究状况和发展趋势 。
2.3 其它含硅阻燃剂 在含硅阻燃剂中 引入卤素 或磷后 , 由于卤
素 、 磷与硅具有协同阻燃效应 , 高温下卤素 、 磷 会促成炭的生成 , 增加炭层的热稳定性 , 进而提
第 1期
张 敏等 .有机硅阻燃剂的研究进展
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高其阻燃效果[ 16 -17] 。吴丹等人以9 , 10 -二氢 -9 -氧杂 -10 -磷 杂菲 -10 -氧化物 、 丙烯 酸 、 N -β-氨乙基 -γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和 α, ω-二羟基二甲基硅烷 为原料 , 合 成出一种集 硅 、 磷 、 氮于一体 的阻燃剂 。 将其加 入到 P C/ ABS 中 , 改变了 PC/A BS 的热降解行为 , 提高 了 PC/ ABS 在 高 温 下 的 成 炭 率 及 炭 层 的 稳 定性[ 18] 。
阻燃方法可以是直接将 有机硅阻燃剂 加入 到高 分 子材 料 中 , 也 可以 是 将 一 些带 官 能 团 (如端羟基 、 氨基 或环 氧基) 的聚 硅氧 烷链 段 嵌入到一些聚合 物中[ 2] 。 例如 , 将带环氧 基的 聚硅氧烷与环氧 树脂混合 , 再加入二元 胺固化 剂进行固化 , 所形成的 树脂基体中硅的 质量分 数超过 9 %, 从而赋 予材料优 异的 阻燃性 和高 的成炭率[ 3 -5] 。
关键词 :有机硅 , 阻燃剂 , 阻燃机理 , 硅烷偶联剂 , 硅树脂 中图分类号 :T Q 324.2+1 文献标识码 :A 文章编号 :1009 -4369 (2009) 01-0051-04
阻 燃 剂是 合 成高 分 子 材料 的 重 要助 剂 之 一 。 添加阻燃剂到高分子 材料中 , 可以阻 止材 料燃烧或者延缓火 势的蔓延 , 使合成材 料具有 难燃性 、 自熄性和消烟性[ 1] 。 阻燃剂可分 为有 卤阻燃剂和无卤阻 燃剂 。 随着人们环保 意识的 不断增强 , 无卤阻燃剂成 为阻燃剂发展 的必然 趋势 。 常见的无卤阻燃剂 有氢氧化 铝 、 氢 氧化 镁、 磷系阻燃剂、 氮系阻燃剂和有机硅阻 燃剂 。
将硅凝胶与碳酸钾并用 , 对聚丙烯 (PP )、 聚苯乙烯 (PS)及聚甲基丙烯酸甲酯 (PM MA) 进行阻燃改性 , 可促 进高聚物燃烧 时炭层的形 成 , 降 低 其 燃 烧 性 。 改 性 后 的 PP 、 PS 及 PM MA 燃烧 时的 最高 释 热速 率可 降低 30 % ～ 60 %, 总热释放量降 低 25 %～ 35 %, 而成炭量 则增加 6 %～ 10 %[ 19] 。
松本一昭等人则合成了一种三维交联结构的 聚硅硼烷阻燃剂 (结构如式 2), 其中 R 代表能 键合到硅原子上的一价取代基 , 多个 R 基团可 以相同也可以不同 , 该聚合物中多个 R 基团中 至少有一个是含芳环的一价有机基团 。 该阻燃剂 可用于家用电气 、 电子设备 、 汽车部件等领域 , 在材料中加入质量分数为 0.5 %～ 20 %的该阻燃 剂时 , 即可使其阻燃等级达到 V -0 级[ 15] 。
殷锦捷等人以 KH -560 硅烷偶联剂包覆三 聚氰胺多聚磷酸酯 (M PP)为阻燃剂 , 以环氧树 脂 E -44 为基体 , 制备了阻燃环氧树脂胶黏剂 。 与采用未包覆 M PP 的环氧树脂相比 , 其阻燃性 略好 ;其氧指数由普通环氧 树脂胶黏剂的 21 % 提高到 31.2 %[ 24] 。
1 阻燃机理
一般认为 , 有机硅阻燃剂是按凝聚相阻燃机 理 , 即通过生成裂解炭层和提高炭层的抗氧化性 实现其阻燃功效的 。 高分子材料中添加有机硅阻 燃剂后 , 有机硅阻燃剂多半会迁移到材料表面 , 形成表面为有机硅阻燃剂富集层的高分子梯度材 料 。 一旦燃烧 , 就会生成聚硅氧烷特有的 、 含有 Si —O 键和 (或)Si —C 键的无机隔氧绝热保护 层 , 这既阻止了燃烧分解产物外逸 , 又抑制了高 分子材料的热分解 , 达到了阻燃 、 低烟 、 低毒的 目的 。
赵建青等人也合成了一种聚烯烃用的聚硅硼 烷阻燃剂 。为了保证其热稳定性 , 以满足各种高 分子材料的加工工艺 , 其分子结构中的苯基摩尔 分数大于 90 %;为 了提高阻燃剂与聚烯烃材料 的相容性 , 降低因相容性差对材料力学性能带来 的不良影响 , 则在分子结构中引入了乙烯基和长 碳链基团 。 在 聚 乙 烯 基 体 中 添 加质 量 分 数 为 8.0 %的该阻燃剂 , 即可使材料的氧指数从 17 % 提高到 30 %, 材料 燃烧时的热释放速率也显著 降低[ 1 4] 。
2 有机硅阻燃剂
目前 , 有机硅阻燃剂主要有硅树脂阻燃剂和 聚硅硼氧烷阻燃剂 。 2.1 硅树脂阻燃剂
硅树脂是以 Si —O —Si 为主链 、 硅原子上连 接有机基的交联型半无机高聚物 。 硅树脂分子的 侧基为 H 或有机基时 , 称为纯硅树脂 。 硅树脂 具有优良的耐热 性 、 耐候性 、 阻燃性和 电绝缘 性等 。
陈建等人则发明了一种成本低 、 效果好 、 适 用范围广的阻燃剂 。 该阻燃剂由水 、 硅烷偶联剂
和四硼酸钠混合而成 。木材 、 纸板 、 复合材料等 经该阻燃剂浸泡 2 ～ 48 h 后干 燥 , 即具 有阻燃 性能[ 2 6] 。
4 结束语
有机硅阻燃剂揭开了阻燃技术发展中崭新的 一页 , 尽管目 前价格较高 , 但作为阻燃 剂的新 秀 , 其发展潜力和应用前景广阔 。 部分有机硅阻 燃剂因价格 、 工艺因素限制了其应用 , 仍处于实 验室阶段 。今后的研究重点是 :寻找性能优异 、 价格低廉 、 绿色环保的硅基阻燃体系 ;针对不同 的应用领域 , 对有机硅化合物进行分子设计和合 成 , 进行协同阻燃体系的优化组合 , 以达到最佳 的效果 ;加强对阻燃机理及阻燃后基材各方面性 能变化原因的研究 ;简化合成工艺 , 降低生产成 本 , 加快工业化 、 商品化的进程 。
另外 , 还有含硅 磷酸酯 阻燃剂[ 20] 、 含磷和 环 氧 基 的 有 机 硅 阻 燃 剂[ 21] 以 及 聚 硅 氧 烷/ A l(O H)3 协同阻燃剂[ 22 -23] 等 。
3 硅烷偶联剂改性阻燃剂
硅烷偶联剂是一类分子中同时含有能与无机
材料反应的基团和与有机材料反应的基团的有机 硅化合物 , 从而使硅烷偶联剂能同时与无机物和 有机材料以化学键连接 。 硅烷偶联剂由于独特的 性能 , 常用于有机/ 无机复合材料中以改善材料 的力学性能 、 耐热性 、 阻燃性 、 粘接性等 。
有机硅阻燃剂是一种新型高效 、 低毒 、 防熔 滴 、 环境友好的无卤阻燃剂 , 也是一种成炭型抑 烟剂 。有机硅阻燃剂在赋予基材优异的阻燃性能 之外 , 还能改善基材的加工性能 、 耐热性能等 ; 因此 , 作为阻燃剂的后起之秀 , 从 20 世纪 80 年 代开始得到迅速发展 。本文主要介绍了近年来有 机硅阻燃剂及硅烷偶 联剂改性阻燃 剂的研究状 况 , 并评述了其发展趋势和应用前景 。
但单纯的线性聚硅 氧烷 , 如 聚二甲基 硅氧 烷 (PDMS) 本身的 阻燃 效果 并不 好 。 为了 提 高其阻燃性 , 可增加支化 度 。 对 于支链结 构的 聚硅氧烷 , 由于其支链 结构有助于在固 相残渣 中形成交联结构 ;因此 较线性聚硅氧烷 的热稳 定性好 。 W .J .Zhou 等人发现 , 带有苯基的支 链型聚硅氧烷在温度较 低时表现出更高 的热稳 定性 , 且苯基摩尔分 数 (指分子结构中 苯基与 甲基的量之比)在氮气中超过 75 %、 在空气中 超过 50 %时 , 聚硅氧烷的起始热稳定性变化也 不大 ;另外 , 被测试的聚硅氧烷在 800 ℃下的 降解残渣的残余 质量分数量相当 高 , 表 明这些 聚硅氧烷的热稳定性 相当高[ 6] 。 热稳定 性高意 味着材料的降解 活化能及降解温 度较高 , 因此 材料的阻燃性也较好 。 另 外 , 通 过调节芳 环含 量 、 主链的支化度 、 摩尔质量和 端基的反 应性 可以提高材 料燃烧 后所 形成 的炭 层的 致密性 , 进而改善其阻燃性 。 基于 此 , 有 人开发了 一种
此外 , 李永华等人发现 , 硅树脂 SF R100 与
四溴双酚 A 双 (2 , 3 -二溴丙基)醚对 ABS 有协 同阻燃作用 , 可有效提高 ABS 的阻燃性和冲击 强度 , 并使其电性能得到一定改善[ 12] 。 2.2 聚硅硼烷阻燃剂
聚硅硼 烷 是指 分 子主 链 上包 含 Si —O —Si 键 、 Si —O —B 键和 B —O —B 键的聚合物 , 将硼 元素以化学键的形式与硅氧烷形成共聚物 , 可实 现 B 和 Si 在同一分子链上的协同阻燃作用 。
郝建薇等人针对聚磷酸铵阻燃剂在水中的溶 解度偏高 、 添加聚磷酸铵后塑料的力学性能严重 损失的问题 , 采用氨基硅烷偶联剂对聚磷酸铵进 行改性 。 与加入未改性聚磷酸铵的 P P 相比 , 加 入改 性 聚 磷 酸 铵的 PP 的 燃 烧 氧指 数 提 高 了 1.4 个百分点 , 断裂伸长率和拉伸强度分别提高 了 39.4 %和 8.0 %。 该方法简单 、 省时 , 不需要 对水解产物进行酸度调节 , 而且处理过程中也不 会副产对环境有污染的物质[ 25] 。
基于此 , 周文君制备了一种用于 PC 的聚硅 硼烷阻燃剂 , 由于 B 和 Si 在同一分子链上 , 解 决了硼化合物与聚硅氧烷以物理混合的形式加入 到 PC 中时复合困难及分散不均的问题 。 在 PC 中添加质量分数为 3 %～ 5 %的该阻燃剂即能使 材料的阻燃等级达到 U L 94V -0 级 , 且得到的 阻燃 PC 机械性能好 、 透明度高 、 耐刷洗 、 无腐 蚀性 、 对环境和人体无害[ 13] 。
收稿日期 :2008 -09 -16 。 作者简介 :张敏 (1980 —), 女 , 主要从事高 分子材料方 面 的研究 。 E-mail :zhangminh xx @163.com 。
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第 23 卷
新型聚硅氧 烷阻 燃剂 (结构 式பைடு நூலகம், 该阻 燃剂 尤 其对聚碳酸酯 (PC) 具有极好的阻燃效果 , 单 独添加也可以满足阻燃标准要求[ 7] 。
技术进展
, 2009, 23 (1):51 ～ 54 SILICO N E M A T ERIA L
有机硅阻燃剂的研究进展
张 敏 , 李如钢
(山东省科学院新材料研究所 , 济南 250014)
摘要 :介绍了有机硅阻燃剂的阻燃机理 , 综述了硅树脂 阻燃剂 、 聚硅 硼氧烷阻燃 剂及硅烷 偶联剂改 性 阻燃剂的研究状况和发展趋势 。
2.3 其它含硅阻燃剂 在含硅阻燃剂中 引入卤素 或磷后 , 由于卤
素 、 磷与硅具有协同阻燃效应 , 高温下卤素 、 磷 会促成炭的生成 , 增加炭层的热稳定性 , 进而提
第 1期
张 敏等 .有机硅阻燃剂的研究进展
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高其阻燃效果[ 16 -17] 。吴丹等人以9 , 10 -二氢 -9 -氧杂 -10 -磷 杂菲 -10 -氧化物 、 丙烯 酸 、 N -β-氨乙基 -γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和 α, ω-二羟基二甲基硅烷 为原料 , 合 成出一种集 硅 、 磷 、 氮于一体 的阻燃剂 。 将其加 入到 P C/ ABS 中 , 改变了 PC/A BS 的热降解行为 , 提高 了 PC/ ABS 在 高 温 下 的 成 炭 率 及 炭 层 的 稳 定性[ 18] 。
阻燃方法可以是直接将 有机硅阻燃剂 加入 到高 分 子材 料 中 , 也 可以 是 将 一 些带 官 能 团 (如端羟基 、 氨基 或环 氧基) 的聚 硅氧 烷链 段 嵌入到一些聚合 物中[ 2] 。 例如 , 将带环氧 基的 聚硅氧烷与环氧 树脂混合 , 再加入二元 胺固化 剂进行固化 , 所形成的 树脂基体中硅的 质量分 数超过 9 %, 从而赋 予材料优 异的 阻燃性 和高 的成炭率[ 3 -5] 。
关键词 :有机硅 , 阻燃剂 , 阻燃机理 , 硅烷偶联剂 , 硅树脂 中图分类号 :T Q 324.2+1 文献标识码 :A 文章编号 :1009 -4369 (2009) 01-0051-04
阻 燃 剂是 合 成高 分 子 材料 的 重 要助 剂 之 一 。 添加阻燃剂到高分子 材料中 , 可以阻 止材 料燃烧或者延缓火 势的蔓延 , 使合成材 料具有 难燃性 、 自熄性和消烟性[ 1] 。 阻燃剂可分 为有 卤阻燃剂和无卤阻 燃剂 。 随着人们环保 意识的 不断增强 , 无卤阻燃剂成 为阻燃剂发展 的必然 趋势 。 常见的无卤阻燃剂 有氢氧化 铝 、 氢 氧化 镁、 磷系阻燃剂、 氮系阻燃剂和有机硅阻 燃剂 。
将硅凝胶与碳酸钾并用 , 对聚丙烯 (PP )、 聚苯乙烯 (PS)及聚甲基丙烯酸甲酯 (PM MA) 进行阻燃改性 , 可促 进高聚物燃烧 时炭层的形 成 , 降 低 其 燃 烧 性 。 改 性 后 的 PP 、 PS 及 PM MA 燃烧 时的 最高 释 热速 率可 降低 30 % ～ 60 %, 总热释放量降 低 25 %～ 35 %, 而成炭量 则增加 6 %～ 10 %[ 19] 。
松本一昭等人则合成了一种三维交联结构的 聚硅硼烷阻燃剂 (结构如式 2), 其中 R 代表能 键合到硅原子上的一价取代基 , 多个 R 基团可 以相同也可以不同 , 该聚合物中多个 R 基团中 至少有一个是含芳环的一价有机基团 。 该阻燃剂 可用于家用电气 、 电子设备 、 汽车部件等领域 , 在材料中加入质量分数为 0.5 %～ 20 %的该阻燃 剂时 , 即可使其阻燃等级达到 V -0 级[ 15] 。
殷锦捷等人以 KH -560 硅烷偶联剂包覆三 聚氰胺多聚磷酸酯 (M PP)为阻燃剂 , 以环氧树 脂 E -44 为基体 , 制备了阻燃环氧树脂胶黏剂 。 与采用未包覆 M PP 的环氧树脂相比 , 其阻燃性 略好 ;其氧指数由普通环氧 树脂胶黏剂的 21 % 提高到 31.2 %[ 24] 。
1 阻燃机理
一般认为 , 有机硅阻燃剂是按凝聚相阻燃机 理 , 即通过生成裂解炭层和提高炭层的抗氧化性 实现其阻燃功效的 。 高分子材料中添加有机硅阻 燃剂后 , 有机硅阻燃剂多半会迁移到材料表面 , 形成表面为有机硅阻燃剂富集层的高分子梯度材 料 。 一旦燃烧 , 就会生成聚硅氧烷特有的 、 含有 Si —O 键和 (或)Si —C 键的无机隔氧绝热保护 层 , 这既阻止了燃烧分解产物外逸 , 又抑制了高 分子材料的热分解 , 达到了阻燃 、 低烟 、 低毒的 目的 。