氢氧化镁/氢氧化铝复配阻燃剂对可陶瓷化硅橡胶阻燃抗震性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.10.017

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (10): 125-130.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.10.017

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氢氧化镁/氢氧化铝复配阻燃剂对可陶瓷化硅橡胶阻燃抗震性能的影响

王林锋¹, 谢继凯¹, 郭家杏¹, 郝智¹(), 郭建兵¹^,², 龙晓琴¹, 敖钱兰¹, 朱妍¹, 伍明蜜¹

^1.贵州大学材料与冶金学院，贵阳 550000
^2.国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵阳 550000

收稿日期:2023-06-08 出版日期:2023-10-26 发布日期:2023-10-23
通讯作者: 郝智（1978-），女，副教授，博士，主要从事高分子材料合成及改性方面的研究工作，hz780104@sina.com
E-mail:hz780104@sina.com
基金资助:
贵大SRT字（2022）005号;贵大人基合字（2020）53号

Effect of magnesium hydroxide/aluminum hydroxide compounding flame retardant on flame retardant and seismic performance of ceramicizable silicone rubber

WANG Linfeng¹, XIE Jikai¹, GUO Jiaxing¹, HAO Zhi¹(), GUO Jianbing¹^,², LONG Xiaoqin¹, AO Qianlan¹, ZHU Yan¹, WU Mingmi¹

^1.School of Materials and Metallurgy，Guizhou University，Guiyang 550000，China
^2.The National Composite Modified Polymer Material Engineering Technology Research Center，Guiyang 550000，China

Received:2023-06-08 Online:2023-10-26 Published:2023-10-23
Contact: HAO Zhi E-mail:hz780104@sina.com

摘要/Abstract

摘要：

以硅橡胶（SR）为基体，添加莫来石纤维（MF）、空心玻璃微珠（GB）、碳酸钙（CaCO₃）、2，5⁃二甲基⁃2，5⁃双（叔丁基过氧基）己烷、铁红（Fe₂O₃），制备了母炼胶。通过添加不同份数比的氢氧化铝［Al（OH）₃］和氢氧化镁［Mg（OH）₂］，经过密炼、开炼、硫化制备了可陶瓷化阻燃有机硅橡胶复合材料。结果表明，所制备的可陶瓷化阻燃硅橡胶复合材料中，GB在高温下能够起到黏结桥梁的作用，MF能很好地起到骨架作用，添加30份Mg（OH）₂的硅橡胶复合材料，其拉伸强度可达4.93 MPa，同时具有1 450.73 %的断裂伸长率，而极限氧指数（LOI）值可以达到31.8 %，水平垂直燃烧达到V⁃0级，硅橡胶复合材料在50 Hz频率、5 g加速度、1 050 ℃的温度下燃烧15 min，试样不被烧穿。

关键词: 硅橡胶, 氢氧化铝, 氢氧化镁, 阻燃, 抗震

Abstract:

A type of master rubber was prepared using silicone rubber （SR） as a matrix and mullite fiber （MF）， hollow glass microbeads （GB）， 2，5⁃dimethyl⁃2，5⁃di（tert⁃butylperoxy）hexane， CaCO₃， and Fe₂O₃ as additives. Then， ceramic⁃retardable flame⁃retardant silicone rubber composites were prepared by adding Al（OH）₃ and Mg（OH）₂ at different parts ratios through open mixing and vulcanization. The results indicated that GB played a role of bonding bridge at a high temperature and MF acted as a skeleton in the preparation of the ceramic⁃retardable flame⁃retardant silicone rubber composites. The rubber composite containing 30 parts of Mg（OH）₂ obtained a tensile strength of up to 4.93 MPa， elongation at break of 1 450.73 %， and a limiting oxygen index of 31.8 vol%. The silicone rubber composite with a thickness of 6 mm could burn for 15min at a frequency of 50 Hz， 5 g acceleration， and a temperature of 1 050 °C without burning through.

Key words: silicone rubber, flame retardant, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide

中图分类号:

TQ333.93

王林锋, 谢继凯, 郭家杏, 郝智, 郭建兵, 龙晓琴, 敖钱兰, 朱妍, 伍明蜜. 氢氧化镁/氢氧化铝复配阻燃剂对可陶瓷化硅橡胶阻燃抗震性能的影响[J]. 中国塑料, 2023, 37(10): 125-130.

WANG Linfeng, XIE Jikai, GUO Jiaxing, HAO Zhi, GUO Jianbing, LONG Xiaoqin, AO Qianlan, ZHU Yan, WU Mingmi. Effect of magnesium hydroxide/aluminum hydroxide compounding flame retardant on flame retardant and seismic performance of ceramicizable silicone rubber[J]. China Plastics, 2023, 37(10): 125-130.

图/表 9

样品编号	VMQ含量	SiO₂含量	MF含量	GB含量	CaCO₃含量	Mg（OH）₂含量	Al（OH）₃含量
MH₀ATH₀	100	30	28	5	5	0	0
MH₀ATH₃₀	100	30	28	5	5	0	30
MH₆ATH₂₄	100	30	28	5	5	6	24
MH₁₂ATH₁₈	100	30	28	5	5	12	18
MH₁₈ATH₁₂	100	30	28	5	5	18	12
MH₂₄ATH₆	100	30	28	5	5	24	6
MH₃₀ATH₀	100	30	28	5	5	30	0

表1 硅橡胶复合材料的样品配方表 (份)

Tab.1 Silicone rubber composite material preparation formula

图1 震动燃烧试验台

Fig.1 Vibration combustion test bench

图2 GB和MF高温处理前后表面的形貌照片

Fig.2 Surface morphology of glass microbeads and mullite fibers before and after high temperature treatment

图3 不同配比Mg（OH）2和Al（OH）3硅橡胶复合材料震动燃烧后的数码照片

Fig.3 Digital photos of Mg（OH）2 and Al（OH）3 silicone rubber composites after shock combustion

样品	UL 94（3.2 mm）					LOI/ %
样品	t₁/s	t₂/s	是否滴落	是否引燃着火棉	阻燃等级	LOI/ %
MH₀ATH₀	9.97	4.1	否	否	V⁃1	26.0
MH₀ATH₃₀	6.33	3.0	否	否	V⁃0	32.2
MH₆ATH₂₄	5.94	3.7	否	否	V⁃0	28.0
MH₁₂ATH₁₈	6.28	3.1	否	否	V⁃0	32.0
MH₁₈ATH₁₂	6.38	3.5	否	否	V⁃0	30.8
MH₂₄ATH₆	6.12	3.5	否	否	V⁃0	30.9
MH₃₀ATH₀	5.89	2.8	否	否	V⁃0	31.8

表2 硅橡胶复合材料的UL 94和LOI测试数据

Tab.2 UL 94 and LOI test data for silicone rubber composites

图4 水滴在材料表面的动态接触过程

Fig.4 Dynamic contact process of water droplets on the surface of the material

样品	拉伸强度/MPa	断裂伸长率/%	100 %定伸应力/MPa	300 %定伸应力/MPa	硬度/HA
MH₀ATH₀	8.55	626.15	3.098	4.861	102.52
MH₀ATH₃₀	6.39	1 628.34	1.383	1.747	76.72
MH₆ATH₂₄	4.85	1 518.07	1.044	1.425	58.17
MH₁₂ATH₁₈	4.39	1 513.19	0.962	1.288	52.67
MH₁₈ATH₁₂	4.86	1 521.27	2.513	3.573	58.28
MH₂₄ATH₆	3.97	1 562.85	0.861	1.164	47.66
MH₃₀ATH₀	4.93	1 450.73	1.150	1.525	59.18

表3 硅橡胶复合材料的力学性能

Tab.3 Mechanical properties of silicone rubber composites

图5 MH0ATH0、MH24ATH6、MH30ATH0硅橡胶复合材料的TG曲线

Fig.5 Thermal loss curves of MH0ATH0，MH24ATH6 and MH30ATH0 silicone rubber composite

图6 硅橡胶复合材料燃烧前后的SEM照片

Fig.6 SEM of silicone rubber composites before and after combustion

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