聚鋁硅氧烷阻燃劑的制備及其在PC中的應用.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,高分子材料在越來越多的領域得以廣泛的應用。其中的聚碳酸酯(PC)因具有良好的透明性,較好的機械強度、耐熱性能、耐紫外輻射及電絕緣等綜合性能,用途更為廣泛。隨著電子、電氣、建筑、汽車等領域對PC需求的日益擴大,對PC的阻燃性能、綜合性能以及環(huán)境保護的要求也越來越高。因此迫切需要開發(fā)無鹵高效的阻燃劑或復配阻燃體系對PC實施阻燃處理以滿足在相關領域的應用要求。本文采用水解縮合法制備了環(huán)保無鹵的聚鋁硅氧烷阻燃劑,并將其應

2、用于PC的阻燃處理,研究內容主要有以下三個方面:聚鋁硅氧烷阻燃劑的制備及其阻燃性能;聚鋁硅氧烷阻燃劑對PC物理性能的影響;納米SiO2對PC/聚鋁硅氧烷阻燃材料性能的影響。
　　 以二苯基二甲氧基硅烷(DDS)、二甲基二甲氧基硅烷(DMM)等烷氧基硅烷和異丙醇鋁(MSDS)為原料,采用水解縮合法合成了一種新型的聚鋁硅氧烷阻燃劑。應用極限氧指數(shù)(LOI)法和錐形量熱儀分析了聚鋁硅氧烷對PC的阻燃作用。聚鋁硅氧烷能明顯提高PC的LO

3、I,聚鋁硅氧烷的結構對其阻燃性能影響較大,側鏈中Ph/Me為6:4,R/Si為1.2的聚鋁硅氧烷的阻燃效果最好,在PC中添加5％該聚鋁硅氧烷可使PC的LOI從25.5％提高到30.4％。同時聚鋁硅氧烷可使PC的最大熱降解速率降低,800℃殘?zhí)柯曙@著提高,PC/聚鋁硅氧烷阻燃材料的800℃殘?zhí)柯蚀蠹s比純PC高30～45％,表明聚鋁硅氧烷在PC材料中具有降低降解速率,促進成炭的作用,尤其是Si-O鏈具有支鏈結構的R/Si=l.2的聚鋁硅氧烷

4、,這種促進成炭的作用更加顯著。在燃燒過程中,聚鋁硅氧烷會遷移到PC表面,與PC的降解產物發(fā)生相互作用,產生交聯(lián)結構,Si和Al積聚在材料表面形成富含Si、Al的絕緣炭層,完全燃燒時阻燃PC形成了均勻、致密的炭層,正是這一富含Si、Al的致密炭層起到了良好絕緣保護層的作用,抑制了材料進一步降解,有效阻礙了可燃性氣體的產生及向燃燒區(qū)的傳遞,從而有效地改善了PC的阻燃性能。錐形量熱儀測試結果表明,在PC中添加聚鋁硅氧烷阻燃劑可以延長PC的點燃

5、時間,有效降低PC燃燒過程中產生的煙、熱及CO、CO2等有害氣體,顯著提高了火災性能指數(shù),緩和整個燃燒過程,保證熱量與外界環(huán)境及時傳遞,減少了火災的危害。
　　 聚鋁硅氧烷阻燃PC材料（聚鋁硅氧烷的添加量為5WT％）的拉伸強度在55.5MPa～58.6MPa之間,與純PC的拉伸強度55MPa相比有明顯提高。PC的彎曲強度、沖擊強度分別為86MPa、16KJ/m2,PC/聚鋁硅氧烷的彎曲強度在84MPa～89MPa之間,聚鋁硅氧烷

6、對PC的彎曲強度影響較小,聚鋁硅氧烷阻燃PC材料的沖擊強度比PC提高了15～30％。由此可見,聚鋁硅氧烷對PC力學性能的影響,總體上,不僅沒有降低,反而有所提高。
　　 為獲得阻燃性能和綜合性能更加優(yōu)良的阻燃PC材料,從自制的聚鋁硅氧烷阻燃劑中篩選出阻燃性能優(yōu)良的聚鋁硅氧烷阻燃劑與PC、納米SiO2共混制得阻燃PC材料,研究該復合材料的阻燃性能和力學性能的變化。結果表明,納米SiO2對PC/聚鋁硅氧烷阻燃材料的LOJ影響很小,但