有机硅改性高分子材料阻燃及耐烧蚀性能研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.06.023

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (6): 149-154.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.06.023

有机硅改性高分子材料阻燃及耐烧蚀性能研究进展

陈轲¹, 刘鸣飞¹, 赵彪², 潘凯²()

^1.北京化工大学机电工程学院，北京 100029
^2.北京化工大学材料科学与工程学院，北京 100029

收稿日期:2022-03-22 出版日期:2022-06-26 发布日期:2022-06-27
通讯作者: 潘凯，男，研究员，pankai@mail.buct.edu.cn
E-mail:pankai@mail.buct.edu.cn
基金资助:
北京工商大学高分子材料无卤阻燃剂工程实验室

Research progress in flame retardancy and ablation resistance of silicone⁃modified polymeric materials

CHEN Ke¹, LIU Mingfei¹, ZHAO Biao², PAN Kai²()

^1.College of Mechanical and Electrical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China
^2.College of Material Science and Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China

Received:2022-03-22 Online:2022-06-26 Published:2022-06-27
Contact: PAN Kai E-mail:pankai@mail.buct.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

从阻燃和烧蚀机理、加工改性方法和具体应用3个方面对于有机硅改性高分子材料阻燃耐烧蚀性能的研究进行了总结，着重综述了直接共混、与其他阻燃剂协同作用以及合成含硅聚合物3种最主要的加工改性方法，指出了目前有机硅改性高分子材料阻燃耐烧蚀性能研究中存在的问题，并进行了总结和展望。

关键词: 有机硅, 阻燃, 耐烧蚀, 改性

Abstract:

This paper reviewed the research progress in the flame retardancy and ablation resistance of silicone?modified polymeric materials in three aspects， including flame retardant and ablation mechanisms， processing modification methods， and specific applications. The paper also focused on the three main processing modification methods， including direct blending， synergistic effect with other flame retardants， and synthesis of silicon?containing polymers. The existing problems in the research of the flame retardancy and ablation resistance of silicone?modified polymeric materials were pointed out， together with the development direction in future prospected.

Key words: organosilicon, flame retardant, ablation resistance, modification

中图分类号:

TQ320

陈轲, 刘鸣飞, 赵彪, 潘凯. 有机硅改性高分子材料阻燃及耐烧蚀性能研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 149-154.

CHEN Ke, LIU Mingfei, ZHAO Biao, PAN Kai. Research progress in flame retardancy and ablation resistance of silicone⁃modified polymeric materials[J]. China Plastics, 2022, 36(6): 149-154.

图/表 4

图1 有机硅系阻燃剂的分子结构

Fig.1 Molecular structure of silicone flame retardants

图2 含磷硅橡胶阻燃机理图［12］

Fig.2 Flame retardant mechanism of phosphorus containing silicone rubber［12］

图3 有机硅共混改性高分子材料流程示意图

Fig.3 Flow chart of silicone blend modified polymer material

图4 有机硅改性高分子材料的典型应用

Fig.4 Typical applications of silicone modified polymer materials

参考文献 43

1	杨威，申巍，尹立，等. 有机硅改性环氧树脂研究进展［J］. 绝缘材料， 2018， 51（4）： 6⁃11+17.
	YANG W， SHEN W， YIN L， et al. Research progress of silicone⁃modified epoxy resin［J］. Insulation Materials， 2018， 51（04）： 6⁃11+17.
2	殷琪峰. 聚硼硅氧烷结构和玻璃化转变行为的分子模拟与实验研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2020.
3	RAU S R， VENGADAESVARAN B， RAMESH K， et al. Studies on the adhesion and corrosion performance of an acrylic⁃epoxy hybrid coating［J］. The Journal of Adhesion， 2012， 88（4⁃6）： 282⁃293.
4	谭立钦，刘伟区，梁利岩，等. 含巯基有机硅改性水性苯丙乳液的制备及性能［J］. 中国塑料， 2022， 36（1）： 1⁃8.
	TAN L Q， LIU W Q， LIANG L Y， et al. Pr⁃eparation and properties of mercapto⁃containing organosilicon⁃modified aqueous styrene⁃acrylic emulsion［J］. China Plastics， 2022， 36（1）： 1⁃8.
5	周宝菊. 耐高温减阻重防腐涂料的热性能研究［J］. 上海化工， 2021， 46（3）： 13⁃16.
	ZHOU B J. Thermal properties of high temperature resistant drag reduction heavy duty anticorrosive coatings［J］. Shanghai Chemical Industry， 2021， 46（3）： 13⁃16.
6	刘兰轩，汤朋，田志强，等. 有机硅耐高温涂料的研究进展［J］. 上海涂料， 2020， 58（6）： 30⁃38.
	LIU L X， TANG P， TIAN Z Q， et al. Research progress of silicone high temperature resistant coatings［J］. Shanghai Coatings， 2020， 58（6）： 30⁃38.
7	应毅. 对阻燃剂市场的思考和展望［J］. 盐业与化工， 2014， 43（10）： 3⁃5.
	YING Y. Thinking and prospect of flame retardant market［J］. Salt Industry and Chemical Industry， 2014， 43（10）： 3⁃5.
8	李玉芳，伍小明. 无卤阻燃剂的研究开发进展［J］. 塑料制造， 2006，（4）： 78⁃83.
	LI Y F， WU X M. Research and development progress of halogen⁃free flame retardants［J］. Plastic Manufacturing， 2006，（4）： 78⁃83.
9	MAROSI G， MARTON A， ANNA P. Ceramic precursor in flame retardant systems［J］. Polymer Degradation & Stability， 2002， 77（2）： 259⁃265.
10	朱丹尼，张微，张志刚. 含硅阻燃剂的应用研究进展［J］. 广州化工， 2016， 44（5）： 3⁃5+28.
	ZHU D N， ZHANG W， ZHANG Z G. Research progress on the application of silicon⁃containing flame retardants［J］. Guangzhou Chemical Industry， 2016， 44（5）： 3⁃5+28.
11	张敏，李如钢. 有机硅阻燃剂的研究进展［J］. 有机硅材料， 2009， 23（1）： 51⁃54.
	ZHANG M， LI R G. Research progress of silicone flame retardants［J］. Organosilicon Materials， 2009， 23（1）： 51⁃54.
12	YANG J， MA W， HU D， et al. Facile preparation and flame retardancy mechanism of cyclophosphazene derivatives for highly flame‐retardant silicone rubber composites［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2020， 138（17）： 50297.
13	颜梅，江金强，施伟，等. 有机硅耐烧蚀材料的研究进展［J］. 有机硅材料， 2001， 15（2）： 24⁃27.
	YAN M， JIANG J Q， SHI W， et al. Research progress of organosilicon ablation resistant materials［J］. Organosilicon Materials， 2001， 15（2）： 24⁃27.
14	FINA A， TABUANI D， CAMINO G. Polypropylene–polysilsesquioxane blends［J］. European Polymer Journal， 2010， 46（1）： 14⁃23.
15	BOUZA R， BARRAL L， DíEZ F J， et al. Study of thermal and morphological properties of a hybrid system， iPP/POSS. Effect of flame retardance［J］. Composites Part B： Engineering， 2014， 58： 566⁃572.
16	漆刚，姜会平，巩阳，等. 聚碳酸酯用有机硅阻燃剂的开发及应用研究［J］. 塑料工业， 2019， 47（3）： 108⁃110，118.
	QI G， JIANG H P， GONG Y， et al. Development and application of silicone flame retardants for polycarbonate［J］. Plastics Industry， 2019， 47（3）： 108⁃110，118.
17	许德焕. 有机硅阻燃剂的合成及其阻燃聚碳酸酯的研究［D］. 常州：常州大学， 2021.
18	MA C⁃C M， WANG F⁃Y， LIN H⁃J， et al. Mechanical properties， thermal stability， and flame retardance of novolac⁃type phenolic resin blended with poly（dimethylsiloxaneadipamide）［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2001， 79（4）： 631⁃637.
19	唐丽军，张静旖，丁永红. 有机硅改性酚醛树脂的研究［J］. 热固性树脂， 2012， 27（1）： 14⁃16.
	TANG L J， ZHANG J Y， DING Y H. Study on Silicone Modified Phenolic Resin［J］. Thermosetting Resins， 2012， 27（1）： 14⁃16.
20	刘漫. 有机硅阻燃剂的合成及在PBT中的协同阻燃研究［D］. 青岛：青岛科技大学， 2012.
21	柳忠，刘玉峰，杨旭，等. 有机硅和纳米氧化材料协同阻燃剂的研究［J］. 化工设计通讯， 2019， 45（5）： 174⁃175+181.
	LIU Z， LIU Y F， YANG X， et al. Research on synergistic flame retardants of silicone and nano⁃oxidative materials［J］. Chemical Design Communications， 2019， 45（5）： 174⁃175+181.
22	LAI X， YIN C， LI H， et al. Synergistic effect between silicone⁃containing macromolecular charring agent and ammonium polyphosphate in flame retardant polypropylene［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2015， 132（10）： 41580.
23	唐帅，钱志国，王海强，等. 有机硅PDMS对PBT/IFR/GF复合材料性能的影响［J］. 塑料工业， 2019， 47（2）： 59⁃63.
	TANG S， QIAN Z G， WANG H Q， et al. Effects of silicone PDMS on the properties of PBT/IFR/GF composites［J］. Plastics Industry， 2019， 47（2）： 59⁃63.
24	刘青青. 有机硅—丙烯酸酯核壳聚合物增韧及协效阻燃PA6［D］. 广州：华南理工大学， 2019.
25	潘冬冬，蔡绪福. 耐烧蚀有机硅⁃环氧树脂的制备及其协效残炭性能研究［J］. 中国塑料， 2014， 28（6）： 29⁃32.
	PAN D D， CAI X F. Preparation of ablation⁃resistant silicone⁃epoxy resin and its synergistic carbon residue properties［J］. China Plastics， 2014， 28（6）： 29⁃32.
26	DENG S， WANG C， ZHOU Y， et al. Preparation and properties of aluminum phosphate/organosilicon resin organic–inorganic hybrid materials and fiber reinforced composites［J］. Materials Science and Engineering： A， 2008， 477： 96⁃99.
27	李宝钗，李小科，陈国文. 有机硅阻燃剂在聚烯烃应用中的研究进展［J］. 高分子材料科学与工程， 2020， 36（9）： 157⁃164.
	LI B C， LI X K， CHEN G W. Research progress of silicone flame retardants in polyolefin applications［J］. Polymer Materials Science and Engineering， 2020， 36（9）： 157⁃164.
28	张文轩. 有机硅改性酚醛树脂的制备及复合材料高温界面性能研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2019.
29	GAO J， CAI W， HU Y， et al C. Improving the flame retardancy of polyethylenes through the palladium⁃catalyzed incorporation of polar comonomers［J］. Polymer Chemistry， 2019， 10（12）： 1 416⁃1 422.
30	MELO R P， AGUIAR VINíCIUS DE O， MARQUES MARIA DE FáTIMA V. Silane crosslinked polyethylene from different commercial pe's： influence of comonomer， catalyst type and evaluation of HLPB as crosslinking coagent［J］. Materials Research， 2015， 18（2）： 313⁃319.
31	李诚. 有机硅改性高性能酚醛/环氧树脂的制备与性能［D］. 杭州：浙江大学， 2015.
32	HAMCIUC C， SERBEZEANU D， I⁃DCARJA， et al. Effect of DOPO units and of polydimethylsiloxane segments on the properties of epoxy resins［J］. Journal of Materials Science， 2013， 48（24）： 8 520⁃8 529.
33	周重光，李桂芝，巩爱军. 有机硅改性酚醛树脂热稳定性的研究［J］. 高分子材料科学与工程， 2000， 16（1）： 164⁃165+168.
	ZHOU C G， LI G Z， GONG A J. Study on thermal stability of silicone modified phenolic resin［J］. Polymer Materials Science and Engineering， 2000， 16（1）： 164⁃165+168.
34	卢鹏飞，朱银邦，赵军子，等. 一种有机硅改性的PAE树脂、制备方法及其A类阻燃涂料：中国， CN112812308A［P］.2021⁃05⁃18.
35	史翎，周伯龙，刘永壮. 一种本征阻燃透明有机硅防火涂料及制备方法：中国， CN113372747A［P］. 2021⁃09⁃10.
36	李志祥. 一种超薄无卤阻燃PC薄膜及其生产工艺：中国，CN113234273A［P］. 2021⁃08⁃10.
37	王乐，徐曼，谢大荣，等. 一种新型有机硅（ZD）在无卤阻燃电缆料中的应用［J］. 高分子材料科学与工程， 2007， 23（2）： 222⁃226.
	WANG L， XU M， XIE D R， et al. Application of a new type of organosilicon （ZD） in halogen⁃free flame retardant cable material［J］. Polymer Materials Science and Engineering， 2007， 23（2）： 222 ⁃226.
38	山木裕介，中村详一郎. 阻燃性树脂组合物、使用其的绝缘电线、金属线缆、光纤线缆和成型品：日本，CN109642061B ［P］. 2021⁃06⁃11.
39	王显儒，夏知，邹强，等 . B1 级阻燃电缆用无卤低烟绝缘料及制备方法：中国，CN113527775A ［P］. 2021⁃10⁃22.
40	高晓宁，陈宏，李培培，等. 一种用于电气柜防凝露封堵保护的有机硅杂化材料：中国，CN112940438A［P］. 2021⁃06⁃11.
41	苏州才豪电子科技有限公司. 一种机动车内饰阻燃面料：中国，CN113046890A［P］. 2021⁃06⁃29.
42	苏州才豪电子科技有限公司. 一种机动车内饰阻燃面料及其制备方法：中国，CN111501158A［P］. 2020⁃08⁃07.
43	方凯，魏琼，魏志祥. 一种高阻燃有机硅泡棉片材及其制备方法：中国，CN112795198A［P］. 2021⁃05⁃14.

[1]	吴唯, 胡焕波, 沈辉, 赵天瑜. 4A沸石与钙镁铝水滑石对膨胀阻燃聚丙烯的双重协效阻燃作用与机理[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 1-7.
[2]	魏思淼, 邵路山, 许准, 刘艳婷, 赵思衡, 许博. 次磷酸盐⁃环四硅氧烷双基化合物复配二乙基次磷酸铝对PA6的阻燃性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 129-135.
[3]	冯凯, 李永青, 马秀清, 韩颖. 聚甲醛增韧改性的研究进展及应用[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 157-164.
[4]	李金凤, 梁卓恩, 彭新龙. 膨胀型阻燃剂/二乙基次磷酸铝阻燃改性不饱和树脂基复合材料[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 116-123.
[5]	孙旗, 高兴, 崔雪梅, 连慧琴, 崔秀国, 汪晓东. 黑磷烯纳米阻燃剂研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 133-139.
[6]	邓天翔, 许利娜, 李守海, 张燕, 姚娜, 贾普友, 丁海阳, 李梅. PVC接枝改性及交联改性方法研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 140-148.
[7]	王镕琛, 张恒, 孙焕惟, 段书霞, 秦子轩, 李晗, 朱斐超, 张一风. 医疗卫生用聚乳酸非织造材料的制备及其亲水改性研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 158-166.
[8]	杨木森, 钱立军, 王靖宇, 赵震, 王光禹, 辛晓华. 磷酸三苯酯和甲基八溴醚在阻燃聚苯乙烯中的协同行为研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 36-42.
[9]	赵新新, 金晓冬, 施妍, 孙诗兵, 吕锋, 田英良, 赵志永. 基于紫外⁃臭氧辐照的挤塑聚苯乙烯表面改性研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 8-13.
[10]	李梦琪, 陈雅君. 纳米材料阻燃聚乳酸的研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 102-114.
[11]	徐伟华, 郑宇, 沈向阳, 张炎, 刘桔文, 严石静. 不同POSS对磷⁃硅协同阻燃环氧树脂性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 115-120.
[12]	刘川, 许苗军, 王景春, 李斌. 膨胀石墨对乙烯基硅橡胶的阻燃作用研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 15-18.
[13]	陈文静, 杨小龙, 韩顺涛, 韩颖, 马秀清. 聚丙烯腈材料改性方法及研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 158-165.
[14]	董露茜, 徐芳, 翁云宣. 聚乙醇酸改性及其应用研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 166-174.
[15]	李素圆, 刘会鹏, 龚舜, 黄国桃, 李玉才, 吴鑫, 邓建平, 潘凯. 热塑性聚酰胺弹性体改性EVA复合发泡材料的制备及性能表征[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 6-14.

有机硅改性高分子材料阻燃及耐烧蚀性能研究进展

Research progress in flame retardancy and ablation resistance of silicone⁃modified polymeric materials

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 4

参考文献 43

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价