SiO2在聚合物阻燃中的应用研究进展 .pdfVIP

SiO2在聚合物阻燃中的应用研究进展

李振华;吴春蕾;段先健;李政法;赵茜敏

【摘要】综述了二氧化硅在聚合物阻燃中的应用研究进展,阐述了二氧化硅的阻燃

机理及其对聚合物阻燃性能、力学性能和加工性能的影响,并介绍了二氧化硅与不

同类型阻燃剂的协同效应以及不同形态二氧化硅对聚合物材料阻燃性能的影响.探

讨了制备气相二氧化硅基阻燃剂的可行性.最后,指出无卤、环保的硅系阻燃剂在阻

燃剂产业中将得到快速发展.

【期刊名称】《中国塑料》

【年(卷),期】2011(025)004

【总页数】5页(P7-11)

【关键词】二氧化硅;气相二氧化硅;聚合物;阻燃剂

【作者】李振华;吴春蕾;段先健;李政法;赵茜敏

【作者单位】广州吉必盛科技实业有限公司,广东,广州,510663;广州吉必盛科技实

业有限公司,广东,广州,510663;广州吉必盛科技实业有限公司,广东,广州,510663;广

州吉必盛科技实业有限公司,广东,广州,510663;广州吉必盛科技实业有限公司,广东,

广州,510663

【正文语种】中文

【中图分类】TQ320

随着复合材料研究开发的深入,为阻燃技术的发展提供了新的思路和发展方向。纳

米阻燃剂可以有效地利用粒子容易捕获燃烧反应放出自由基的特点,提高材料的阻

燃性能;也可以利用粒子燃烧时候在材料表面形成致密而均匀的阻隔层来达到阻燃

的目的。纳米阻燃剂有无机氧化物[1-2]、氢氧化物[3-4]、层状硅酸盐、黏土、蒙

脱土[5-7]、碳纳米管[8-10]等,但在阻燃效果或者力学性能等方面都还存在一定的

局限性,2种或者多种阻燃剂并用也是阻燃材料的一种研究趋势。

气相SiO2粒子的表面吸附能力强,表面带有硅羟基,具有环境友好的性质,研究和探

讨气相SiO2基阻燃剂也是发展绿色阻燃材料的重要途径之一。

Kashiwagi等[11]研究了SiO2溶胶、气相SiO2和熔融SiO2作为阻燃剂在非成

炭热塑性塑料中(如聚丙烯)和极性成炭热塑性塑料中(如聚氧乙烯)的应用效果。结

果表明,将低密度、高比表面积的气相SiO2和SiO2凝胶添加到聚丙烯和聚氧乙烯

中能明显降低燃烧热释放率和质量损失率。阻燃机理主要是基于浓缩相发生的物理

过程,而不是化学反应。添加剂的密度、比表面积以及聚合物的熔融黏度都会影响

添加剂是聚集在熔融聚合物表面还是沉入熔融聚合物底层。气相SiO2和SiO2凝

胶可以作为热阻隔层聚集在熔融聚合物的表面,减少聚合物与燃烧火焰的接触。

余天石等[12]采用KH-570改性的SiO2与乳化剂配置成溶液,然后加入一定量的氯

乙烯单体和引发剂,在高压反应釜中反应,得到经后处理的氯乙烯-丙烯腈共聚物

/SiO2复合材料。结果表明,SiO2均匀分散在氯乙烯-丙烯腈共聚物基体中,可提高

基体的热稳定性和阻燃性能。他们认为共聚物链段中强极性的氰基与SiO2形成强

烈的相互作用,产生物理交联点,从而提高了材料的热稳定性;而且SiO2的隔热效应

使丙烯腈链段结晶部分的稳定性提高。SiO2破坏了丙烯腈链段的有序性,趋向无定

形结构,影响其结晶行为,他们未阐述该方法对复合材料力学性能的影响。

辛菲等[13]将双酚A双(二苯基)磷酸酯(BDP)和间苯二酚双(二苯基)磷酸酯(RDP)分

别与SiO2、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)复配制备了阻燃聚苯醚/高抗冲聚苯乙烯复合

材料。结果表明,少量SiO2的加入即可提高复合材料的阻燃性能,氧指数由未添加

SiO2时的33.6%提高到34.9%。这是由于体系中产生了协同效应,但未明确指出

SiO2起到阻燃作用的机理。

钟柳等[14]通过双螺杆挤出机制备了聚碳酸酯(PC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物

(ABS)/BDP、PC/ABS/BDP/有机蒙脱土(OMMT)和PC/ABS/BDP/有机改性

SiO2阻燃复合材料。结果表明,在质量损失5%～75%范围内,后2种复合材料的平

均活化能分别为139.39kJ/mol和144.17kJ/mol,均高于PC/ABS/BDP复合材料

(104.87kJ/mol)。说明添加无机材料后,由于BDP与OMMT或SiO2的协同阻

燃作用,降低了复合材料的热降解速率,提高了热稳定性。BDP与7%的SiO2复配

将复合材料的氧指数提高到27.3%。SiO2在聚合物表面可以形成比较致密的保护