硅酮粉的阻燃协效应用

由于碳氢类高分子材料，遇火易燃，使其应用领域受到很大限制，在阻燃性研究中使用较多的阻燃剂是含卤阻燃剂，含卤阻燃剂阻燃效果虽好，但是在其燃烧过程中会产生二噁英、呋喃等毒性物质，现已被限制使用。无卤阻燃剂具有安全，抑烟，无毒，价廉等优点。无卤阻燃剂的开发是当前阻燃剂研究领域的热点。金属水化物，磷系，氮磷协同等。金属水化物（氢氧化镁、氢氧化铝）作为一种阻燃剂添加剂被广泛应用于碳氢类高分子材料，但是相较于卤素阻燃剂来说也有很明显的缺点，阻燃效率较低，且生成的阻燃碳层致密性也较差，过多的填充会严重破坏聚合物本身的机械性能，所以复合阻燃体系的研究极为必要。

复合阻燃体系是当前阻燃剂研究领域的热点，无卤、低毒、防烟、防融滴、无腐蚀性气体等特点，具有广阔的发展前景。硅酮粉（高分子量有机硅氧烷）作为无卤阻燃体系的协效剂的应用也越来越收到大家的关注。

硅酮，学名一般叫硅氧烷（分子式： (R2SiO)x，性质：含Si—O—Si键构成主链结构的聚合物）、聚硅氧烷.市场上用的硅酮粉一般是用较高分子量有机硅酮加二氧化硅生产而成 ，就是把硅氧烷分散到二氧化硅里，低分子量硅酮一般是液态的，我们俗称硅油。但是分子量足够大的话，可以使其成片状的固态。

一般硅酮粉以硅氧烷含量的多与少来区别分级，如果你的硅酮粉里硅氧烷的含量是70%即硅酮粉应该是70%硅氧烷（硅油）+30%二氧化硅和其他助剂，硅酮粉分子量越高分子之间的吸附力越强，应用于高分子材料体系中时是物理分散，高温下不熔融，所以对加工工艺有一定的要求，高速搅拌混合，强剪切力分散。硅酮粉最好的分散方法是母粒法（二次分散），硅酮粉本身是惰性的，耐酸耐碱耐高温，不和任何其他混合助剂发生化学反应，所以硅酮可应用于绝大多数高分子材料中。（润滑体系，阻燃体系，耐磨体系）

1.耐温特性

硅酮是以硅－氧（Si－O）键为主链结构的，C－C键的键能为82.6千卡/克分子，Si－O键的键能在有机硅中为 121千卡/克分子，所以有机硅产品的热稳定性高，高温下（或辐射照射）分子的化学键不断裂、不分解。有机硅不但可耐高温，而且也耐低温，可在一个很宽的温度范围内使用。无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。

2.耐候性

硅酮的主链为－Si－O－，无双键存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力。有机硅中自然环境下的使用寿命可达几十年。

3.电气绝缘性能

硅酮具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。因此，它们是一种稳定的电绝缘材料，被广泛应用于电子、电气工业上。有机硅除了具有优良的耐热性外，还具有优异的拒水性，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。

硅酮粉同硅烷偶联剂的区别：偶联剂一般由两部分组成，一部分是亲无机基团，可与无机填充剂或增强材料起作用；另一部分是亲有机基团，可与合成树脂起作用。在塑料配混中，改善合成树脂与无机填充剂或增强材料的界面性能的一种塑料添加剂，又称表面改性剂。而硅酮粉里面有无机的成分，就是我们讲的硅（这里是指硅或硅酸盐，就是硅酮粉里的硅和玻纤或者无机填料里的硅酸盐，高份子里的填充料几乎都是硅酸盐），它是以成核的结构包覆在高分子材料（聚硅氧烷）里面的，其分子间的作用力强于高分子和无机物，另一端是高分子与烷烃的结合，在界面层起承上启下的作用，一边拉住无机物，一边融合高分子，比偶联剂单纯的改善界面极性强度要高很多。偶联剂有很多种都是硅烷类的也就是利用了硅分子之间作用力较强的原理。所以在某些方面偶联剂同硅酮粉比，他是一种较低端的产品。

我们着重了解一下硅酮粉应用于阻燃剂体系的阻燃协效作用。高分子材料在加工过程中往往会添加很多不同的添加剂（润滑剂、抗氧剂、阻燃剂等）、填充剂，从而形成一个多相体系，各相之间的均衡就显得尤为重要，会对材料的物性有直接影响，硅酮粉可以在体系中承上启下，一边拉住添加剂，一边融合高分子，使得各相之间达到一个平衡状态，充分保证各种添加剂填充料在塑化过程中和树脂的充分混合。

以硅酮粉在无卤电缆体系中的应用为例，金属水化物的阻燃体系（氢氧化镁、氢氧化铝）应用广泛，想要获得更好的阻燃效果往往需要更大的添加比例，但是添加比列越高，对材料本身的机械性能的影响越大，韧性缺失、发脆，适得其反。所以在不影响材料本身机械性能的前提下用较少的阻燃剂添加比列获得高的阻燃效果就成为需要解决的一个难点。解决的办法之一就是用硅酮粉作为阻燃剂的协效剂。硅酮粉作为阻燃协效剂被广泛应用于很多电线线缆生产厂家和电线电缆料的改性厂家，以及车用塑料，家用电器外壳生产和改性厂家。首先，硅酮粉惰性，不与强碱发生反应，其次硅酮粉的偶联效应能促进镁铝阻燃体系的分散均匀和树脂的结合，再者硅酮系的阻燃剂在高温燃烧时粘度比高分子材料小，产生相分离，硅酮系阻燃体系会在高分子材料受热燃烧时的表面形成硅酮富集层，在燃烧的时候就会生成硅酮特有的-Si-O-和-Si-C-键的无机隔氧绝热保护层和阻燃碳化层，既阻止了燃烧分解产生的分解产物外溢，又抑制了高分子材料的分解，从而达到高阻燃低发烟低有害的目的。鉴于硅酮的阻燃作用于其表面的富集程度有关，所以分子量的大小 硅氧烷含量的大小就精密关联。同时硅酮粉在结晶性树脂中能起到成核剂的作用，能够提高材料表面的结晶性，增强表面硬度，燃烧之后的保护层相比常规碳层结构更紧密、更稳定，从而进一步提升阻燃效果。