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原材料与配方 赵聪 等·无卤阻燃型 EPDM 材料和 EPDM/PP TPV 复合材料等胶料性能的研究进展

明显下降，表明磷、溴具有较好的协同阻燃作用。 的柔顺性，利用聚合、接枝、交联技术把含硅基团导
2.3 硅系列阻燃剂 人高聚物分子链上。所得含硅阻燃高聚物除具有阻燃、
硅系阻燃剂具有诸多优点，如含硅阻燃聚合物燃 耐热、抗氧化、不易燃烧等特点外，还具有较高的耐
烧热值低，燃烧时少烟无毒，火焰传播速度慢同时还 湿性和分子柔顺性，加工性能也得到改善，因此可以
能改善基体树脂的力学性能和耐热性能等。硅系阻燃 考虑采用少量硅橡胶和 EPDM 共硫化改善橡胶的阻燃
剂分为无机硅阻燃剂和有机硅阻燃剂两种。对无机硅 性。
阻燃剂的研究既有对传统的无机硅填料的阻燃研究， 2.4 聚合物纳米复合阻燃剂
也有对新型材料——聚合物层状硅酸盐纳米复合材料 目前常见的聚合物纳米复合体系包括 ：聚合物层
阻燃性能的研究。对无机硅阻燃材料的研究目的主要 状硅酸盐化合物纳米复合材料、聚合物 / 层状双氢氧
是提高无机硅填料与基体的相容性，并提高其阻燃效 化物纳米复合材料、聚合物 / 氧化石墨纳米复合材料、
率。徐浩挺等人考察了水滑石（LDH）对 EPDM 的影 聚合物 / 层状磷酸盐纳米复合材料、聚合物 / 层状金
响，发现随 LDH 用量增加，氧指数（OI）明显增加， 属氧化物纳米复合材料、聚合物 / 层状过渡金属硫化
但硫化胶拉伸强度、断裂伸长率呈下滑趋势，采用 物纳米复合材料、聚合物 / 碳纳米管（cNT）纳米复
KH570 对其表面处理后，EPDM 的阻燃性能和力学性 合材料、聚合物 / 碳纳米纤维（CNF）纳米复合材料、
能有所提高。有机硅系阻燃剂具有高效、低烟、无毒、 聚合物 / 倍半硅氧烷（POSS）纳米复合材料、聚合物
防熔滴、对基材性能影响小等优点，主要是通过改进 / 氧化物、硅化物纳米复合材料等。
分子结构、提高分子量等来提高阻燃效果、改善成炭 日本学者 Fujiwara 和 Sakamoto（1976）在尼龙
性及基体材料的加工和力学性能。有机硅阻燃聚合物 6 的 PLC 纳米复合材料的专利上首次提到 PLC 纳米复
技术主要有以下几种方法。 合材料在阻燃性能方面存在应用潜力。1998 年 10 月
（1）有机硅 / 聚合物共混阻燃改性技术。将硅橡 美国国家标准和技术研究所（NIST）的建筑和火灾研
胶或者硅树脂与聚烯烃共混。可有效地提高聚烯烃的 究实验室 J.W.Gilman 等率先开展了聚合物 / 黏土纳米
防熔体滴落和阻燃抑烟性能，其力学性能和加工性能 复合材料的阻燃性能的研究。Gilman 称这种纳米复合
也有所改善。美国 GE 公司的硅烷聚合物 SFR—l00 材料是提高聚合物阻燃性能一种新的变革方法。这主
和 SFR—1000 既可单独作为阻燃剂使用，又可和多 要由于纳米复合材料在热分解燃烧过程中，形成碳及
种协同剂并用，用于阻燃聚烯烃，低用量即可满足一 硅酸盐多层结构，起到隔热及阻止可燃气体的逸出 ；
般阻燃要求，同时在加工过程中，润滑性能优异，容 另一方面层状硅酸盐中含有质子酸，对高分子热解过
易充模并降低加工温度。DowCorning 公司推出的 程中交联、成碳起到催化作用。最近研究表明把阻燃
“D.C.RM” 系列阻燃剂，是一种分子上带有环氧基、 与聚合物黏土纳米复合技术相结合，以相对较少的阻
甲基丙烯酸酯和胺基官能团的硅树脂微粉，1%~8% 的 燃剂添加量能有效地提高阻燃性能，可达到 UL94-
添加量即可制得发烟量、放热量、CO 产生量均较低 VO 的阻燃标准使用要求。因此阻燃聚合物纳米复合
的阻燃材料。 材料是一种极具潜力的新型阻燃材料。其优越性表现
（2）有机硅阻燃剂协效阻燃改性聚合物。一般而 在：
言，有机硅单独作为聚烯烃的阻燃剂，其效果并不是 （1）阻燃聚合物纳米复合材料具有较好的力学性
很明显，需要加人一些阻燃剂或化合物以提高其阻燃 能和优良的阻燃性能，与传统的阻燃处理有明显的差
性能。尹云山等人研究了硅橡胶对 EPDM 阻燃性能的 别，是一种新型阻燃技术 ；
影响，结果表明，随着硅橡胶用量增加，EPDM 的力 （2）为无卤体系，减少材料燃烧过程中的 “ 一次
学强度呈下降趋势，硬度稍微有所下降，氧指数也有 危害 ” 和 “ 二次危害 ”，是一种清洁的阻燃材料 ；
所下降。从燃烧产物的形貌看出，加人硅橡胶后材料 （3）它可以替代含卤体系，同时由于使用矿物资
的成炭性并没有得到明显改善。添加大量的氢氧化镁 源丰富的黏土作为改性剂和增强剂，成本要比单独使
后，材料的阻燃性能比较好。 用常规其他阻燃剂低，市场前景广阔。
（3）有机硅聚合物反应阻燃改性技术。含硅基团 2.5 膨胀阻燃体系阻燃剂
具有较高的热稳定性、氧化稳定性、憎水性以及良好 膨胀型阻燃剂（IFR）不仅阻燃效率高，减少添

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2018 第 44 卷 ·33·