含氢氧化铝铂金催化体系HTV阻燃抑烟硅橡胶的制备和性能

　　摘要：为研究含铂金( Pt)催化剂、氢氧化铝(ATH)热硫化(HTV)硅橡胶(SR)的阻燃抑烟性能，以ATH为阻燃剂制备Pt催化体系阻燃SR。通过氧指数和垂直燃烧测试确定Pt催化剂对SR的阻燃性能影响，选取阻燃效果最好的Pt催化剂用量配方制备含ATH阻燃SR，再通过氧指数测试、垂直燃烧测试、锥形量热仪测试和烟密度测试研究不同质量分数ATH对SR阻燃抑烟性能的影响。结果表明.Pt催化剂用量为lwt%时，阻燃效果最好，随着ATH添加量由0增加至40 wt%.SR氧指数由27.9%增长至42.1%，点燃时间由36 s增加至192 s，总热释放量由18.9KJ/ffi2降至4.5 KJ/m2，下降了76.1%.热释放速率峰值量由162.2 KW/m2下降至53.3 KW/m2，下降了67.1%.ATH添加量大于28 wt%时，SR阻燃等级达到UL -94V -0级。添加24 wt%ATH时最大烟密度和烟密度等级最低。综合考虑阻燃性能和抑烟性能，添加28 wt% ATH时SR的阻燃抑烟效果最好。

　　关键词：HTV硅橡胶;铂金催化剂;氢氧化铝;阻燃性能;抑烟性能

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　　O 引言

　　硅橡胶(SR)是以生胶、填料、硫化剂等为原料，混炼均匀后制备的主链为硅和氧原子交替构成的橡胶[1]。由于具有独特的化学稳定性、耐高低温性、耐候性、绝缘性及生理惰性，广泛应用于电子电气、机械、建筑、汽车、化工、航空、航天、船舶等领域[2-3]。但是其自身可燃，并释放出有毒有害气体，所以SR的阻燃抑烟性能研究愈发成为人们关注与研究的热点[4]。

　　目前以ATH或Pt催化剂分别作为添加型阻燃剂的研究有很多，但是研究的内容有很大的区别。铂系阻燃剂是阻燃SR最常用的阻燃剂之一，作为反应的催化剂，在高温下使SR的侧链有机基团发生交联反应，提高交联密度，从而提高SR分子的热稳定性[5]。邓军等研究了不同Pt催化剂含量的硅胶泡沫( SiFs)的阻燃抑烟性能，结果发现0. 6% Pt催化剂的SiFs阻燃抑烟性能最好[6]。马砺等研究了不同Pt催化剂添加量对于SiFs材料热释放速率、热稳定性的影响，发现Pt添加量为0.4g时氧指数最高达到了29.8%，热释放速率和热稳定性随Pt添加量增多而增強[7]。Williams在含氨基硅橡胶中添加铂化合物的复配物，可提高其阻燃性能[8]。James在含乙烯基和苯基的甲基硅橡胶中加人份炭黑和铂化合物，制得了阻燃和使用性能良好的弹性体[9]。

　　ATH是现在应用最广泛的环保型阻燃剂之一，它集阻燃、抑烟和填充三大功能于一身，具有热稳定性好、不挥发、不析出、不产生有毒气体、价格低廉等优点[1O]。亢庆卫等研究了ATH和ATH/三氧化二锑对MVQ型SR阻燃性能的影响[11]。张嬿妮等研究了含ATH的SiFs复合材料，可以很好的提高SiFs的氧指数和热稳定性[12]。Kenichi E研究了以Al2 03和ATH等复配形成SR复合材料，可以很好的提高SR的氧指数，生成的增强阻隔层可以抑制硅橡胶的分解，提高耐热性[13]。

　　ATH对Pt催化体系HTV型SR阻燃抑烟性能影响的研究文章较少，为系统研究含ATH的SR阻燃抑烟性能，文中利用端乙烯基二硅氧烷、气相法白炭黑、含氢硅油、Pt催化剂与ATH制备HTV型Pt催化体系阻燃SR材料，进行氧指数、烟密度、垂直燃烧、锥形量热仪测试，研究探讨ATH对于Pt催化剂体系SR阻燃抑烟性能的影响。

　　1 实验

　　利用乙烯基硅油和含氢硅油在Pt催化作用下交联反应，即Si - CH= CH，与Si-H反应，生成SR材料，反应方程式如图l所示。

　　1.1 实验原料

　　实验所用原料名称、规格以及产地见表1.

　　1.2 试样制备

　　将乙烯基硅油、白炭黑和ATH粉末加入行星搅拌机中搅拌3h，真空状态加热至200℃搅拌2h制得含ATH的硅基胶。按一定比例向基胶中加入Pt催化剂和含氢硅油，使用搅拌机搅拌均匀，再由模压机加热模压成厚度2 mm大小140 mm×140mm的薄片，模压机压板的温度设置为140℃，压力保持在20 MPa以上，经15 min加热模压制得HTV型SR样品，制备过程如图2所示。

　　1.3 测试实验

　　氧指数参照GB/T 2406-2008测试，试样尺寸130 mm xl0 mm x2 mm;烟密度测试参照GB/T8627-2007测试，试样大小为25 mm x25 mm×2mm;垂直燃烧测试参照UL-94标准进行测试，材料尺寸为130 mm x13 mm x2 mm;锥形量热仪测试参照GB/T 16172-2007进行，试样大小100 mm×100 mm x2 mm.

　　2 结果与讨论

　　2.1 垂直燃烧测试和极限氧指数(LOI)测试

　　LOI测试是指在规定条件下，通人氧与氮的混合气体，一定尺寸的材料在试验装置中保持如蜡状持续燃烧所必须的最低氧浓度[14]。一般大于27%的材料属于难燃材料[15]。

　　SR样品的垂直燃烧和LOI测试的结果见表2.当加入超过1.5 wt%Pt催化剂时硫化反应可直接进行，不满足HTV条件。选取0.5 wt%，1wt%，1.5 wt%Pt催化剂进行SR制备，并进行垂直燃烧和LOI测试。3组样品的垂直燃烧结果未达到UL-94等级要求，Pt催化剂含量为lwt%时SR氧指数最高，达到27.9%，所以选取lwt% Pt催化剂作为含ATH的SR配方。

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文章名称： 含氢氧化铝铂金催化体系HTV阻燃抑烟硅橡胶的制备和性能

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