解析硅橡胶的燃烧试验机理

解析硅橡胶的燃烧试验机理

物质在空气中燃烧需具备３个要素：足够的热量、氧气和可燃性物质。硅橡胶是一种可燃物，在被加热到一定温度时会裂解生成低分子量环状聚硅氧烷。在氧气存在下燃烧，生成的气体主要是氢气、一氧化碳、二氧化碳及甲烷，残余物是二氧化硅和其他无机填料。不同分子结构的硅橡胶生胶及其硫化胶的燃点是不同的，燃点的高低和硅橡胶的分子结构及其混炼胶的配方有关。所以，阻燃性硅橡胶材料研究的焦点是如何减弱支持燃烧的３个要素。硅橡胶的阻燃改性方法主要有：添加阻燃剂；对硅橡胶生胶进行化学改性；与其他阻燃高分子材料共混。其中添加阻燃剂是提高硅橡胶阻燃性能的一种有效也是简单的方法［１］。

阻燃剂的阻燃机理一般有３种［２］：气相阻燃机理，凝聚相阻燃机理和中断热交换阻燃机理。

气相阻燃是指在气相中抑制促进燃烧反应链增长的自由基，使燃烧中断。气相阻燃作用方式：（１）阻燃剂受热或燃烧时产生自由基抑制剂，促使燃烧链式反应中断；（２）阻燃剂受热生成细微粒子，该粒子促进自由基相互结合以终止链式燃烧反应；（３）阻燃剂受热分解释放出大量惰性气体以稀释可燃气体，并降低可燃气体的温度；（４）阻燃剂受热释放出高密度的蒸气以覆盖于可燃气体之上，隔绝与空气接触。

凝聚相阻燃机理又称固相阻燃机理，指在固相中延缓或阻止高聚物热分解以达到阻燃的效果。作用特点：（１）阻燃剂在固相中延缓或阻止材料的热分解，减少或中断可燃物的来源；（２）阻燃材料燃烧时在其表面生成多孔炭层，起到隔热、隔氧的作用，又可阻止可燃气体进入气相；（３）阻燃剂受热分解，从而吸收热量，阻止被阻燃材料温度升高。

中断热交换阻燃机理是指阻燃剂加入聚合物后，带走聚合物燃烧时产生的部分热量使聚合物温度降低，不能维持热分解状态，进而使燃烧中断。

阻燃剂在材料燃烧过程中发挥阻燃作用的过程非常复杂，往往是几个机理共同作用的结果［３］。

２　硅橡胶阻燃体系的应用研究

从２０世纪４０年代开始，各国开始重视阻燃剂的开发应用，近代阻燃剂的发展经历了二战时期的氯化石蜡／氧化锑阻燃系统、反应型阻燃剂、添加型阻燃剂、膨胀型阻燃剂、无卤阻燃剂、本质阻燃高聚物及聚合物／无机纳米复合材料等几个阶段［４］。硅橡胶常用的阻燃剂主要分为反应型阻燃剂和添加型阻燃剂。

硅橡胶是一种耐高低温、耐臭氧、耐候，并具有优良电绝缘性的特种橡胶，广泛应用于航空航天、汽车、电子和医疗等领域。和其他碳链结构的橡胶一样，硅橡胶也存在可燃的缺点。目前应用于电线电缆、电子电气及宇航等方面的硅橡胶都要求具有良好的阻燃性能。因此，国内外针对硅橡胶用阻燃剂、阻燃性硅橡胶配方和工艺开展了广泛的研究。