文摘

影响火在许多情况下的扩散与密封材料具有重要意义。一系列与室温硫化硅橡胶泡沫材料的准备和发泡反应。形态学、化学结构、细胞结构和热稳定性进行了调查和结果证明合成硅橡胶是成功的在一个广泛的饲料比率。阻燃测试进行了研究复合材料的防火性能和优秀的性能显示一个有前途的密封材料广泛的应用前景。

1。介绍

大规模的火焰传播通过管道周围的孔和缝隙,电缆战壕,当意外发生火灾。火的径流会导致灾难性的结果。应急管理部门发布的数据显示中国消防救援局196000火灾事故报告从1月到10月,在2020年,造成889人死亡,583人受伤,直接财产损失25.5亿元。悲剧可以最小化的概率只与特定的预防措施。,影响建筑火灾的扩散与密封材料是重要的和拯救生命。

领域的阻燃材料,工业化生产繁忙是因为市场需求。一系列的聚合物基复合材料,如丁苯橡胶(1- - - - - -3),天然橡胶(4,5]等等往往用作防火密封材料延迟火焰(6),特别是在核电站、铁路交通,穿过墙壁有线电视频道和其他领域。一般来说,根据复合材料分为两个类型之间的关系阻燃高分子材料,反馈式和添加剂型(7]。近年来,硅橡胶泡沫一直是最成功的商业化添加剂型防火产品(8,9),由于硅树脂的热稳定性相对高于聚合物同行,提供的屏蔽效应残留硅灰在热解形成,polysilicone优良的抗老化性能,出色的抑烟能力,质量密度低、无毒性,电气绝缘性能,等等9]。虽然硅胶橡胶燃烧的热量低于其他聚合物,它们仍然易燃和可燃的。因此,无机阻燃剂,如 ,赤磷, ,和 ,通常纳入硅胶橡胶制造耐火产品(10,11]。

然而,聚合物基质之间的协同作用和无机阻燃和总性能的复合材料有时太复杂的评估。例如,一些无机阻燃添加剂本身是有争议的足够的释放有毒气体和烟雾是极其有害的,尽管卓越的阻燃性能(12]。此外,无机填料的内容作为阻燃剂的函数是有限的橡胶的化学和物理性质的矩阵。因此,silane-modified聚醚可以添加到橡胶矩阵,为低粘度可以添加更多的阻燃添加剂。

固化反应时很难控制无电抗组件中掺杂材料。,在这个工作中,我们提出的合成阻燃room-temperature-vulcanized硅橡胶泡沫的面部,并作为阻燃剂氢氧化铝成立。广泛的实验饲料比率,和阻燃性,压缩应力-应变性能的硅橡胶泡沫系统研究。这些无毒、无烟、无卤硅橡胶泡沫可以应用作为优秀的防火密封材料。

2。实验

2.1。材料

, - - - - - -dihydroxypolydimethylsiloxane (HO-PDMS-OH,纯度≥98%,粘度750 mPa,山东大邑化工有限公司有限公司),divinylpolydimethylsiloxane (Vi-PDMS-Vi,纯度≥99%,粘度3500 mPa,乙烯含量0.43 wt %,山东大邑化工有限公司有限公司),polymethylvinylsiloxane (pmv,纯度≥99%,粘度3500 mPa,乙烯含量0.7 wt %,山东大邑化工有限公司有限公司),polymethylhydrosiloxane (pmh,纯度≥98%,粘度20 mPa,活性氢含量wt %≥1.5,山东大邑化工有限公司有限公司),和硅烷改性聚醚(SMP,粘度36000 - 42000 mPa,理想之光聚合物)直接购买和使用。氢氧化铝( ,郑州北方铝业有限公司)硅(瓦克国际集团有限公司)、铂催化剂(山东大邑化工有限公司),和炭黑(安阳为炭黑有限公司)被用作添加剂。

2.2。制备有机硅泡沫材料

Vi-PDMS-Vi和pmv的重量比为1:1首先涨跌互现,然后,HO-PDMS-OH, SMP,效益、催化剂、阻聚剂,和其他掺杂物被添加,搅拌形成均匀混合物,与体重比率见表1。粘性液体在室温下仍然保持在一个合适的模具,直到完全硫化,和有机硅泡沫材料。硫化与发泡反应如图1。

表1
原材料的组成(单位:克)。

图1
发泡()和硫化反应(中、下)。
2.3。描述

硅橡胶的表观密度的计算是通过方程(1),指的是ISO 845 - 2006: 在哪里 在克样品的质量, 样品的体积在立方毫米。每个样本是一立方大小的减少 ,每个样品的表观密度是由五个样品的平均值决定。膨胀率计算的体积比硅酮橡胶硫化反应之前和之后,根据方程(2) 在哪里 试样的几何量, ,和 测试试样的体积,水不能进出。来衡量 ,一定量的水放入量筒和记录 。然后,标本的大小 把浸,总成交记录 ,因此, 。场发射扫描电镜的微观结构进行了研究(蔡司梅林紧凑)。

细胞密度的样品进行了下列方程,引用文献[13,14]。 在哪里 , , ,和 代表了孔隙数量在SEM图像,放大系数,SEM图像的面积,以及膨胀比。硅胶的化学结构与ATR-FTIR泡沫了,那些时光是10,Nicolet设备的波数范围4000 - 500 。有机硅泡沫的热稳定性进行了研究与热重量分析设备(PerkinElmer Pyris钻石TG-DTA),从室温到900°C,以斜坡10°C的速度最小1在空气中。应力-应变曲线测量用万能试验机(帕/ wew - 1000 d, Jinanshidai试验机有限公司有限公司)和记录根据GB / T 8168 - 2008。样本的大小 ,和三个标本检测每个样品2 N的预加载。负载的压缩板试样沿着厚度方向逐渐增加的速度12 直到样品被完全打破。计算了压缩应变方程(4) 在哪里 压缩变形(%), 前原高度压缩,然后呢 是压缩后的高度。和之后的压应力计算公式 在哪里 是按压力(Pa), 是加载力(N), 标本的根据地( )。研究了复合材料的阻燃性能根据ul - 94垂直燃烧测试方法(15,16),材料被归类为V0, V1、V2。标本的大小 与甲烷点燃。10秒后,甲烷被第一个续焰的标本被记录 。一旦第一个续焰熄灭,标本又点燃了10秒,第二个续焰时间( )和余辉时间( )被指出。一块棉花放在标本,如果棉花被点燃燃烧的下降,结果应该记录下来。

3所示。结果与讨论

3.1。制备的复合材料

样品在室温下合成硫化与发泡反应。如图1之间,硫化反应Vi-PDMS-Vi、pmv和效益的骨架交联形成复合材料,以及HO-PDMS-OH之间的反应和发泡结构造成的效益。72小时后,所有的样品都凝固。

ATR-FTIR进行研究样品的化学结构和结果如图2。高峰在3620 债券的剩余HO-PDMS-OH颗粒的信号,和3500多个山峰附近吗 颗粒的信号是债券。在所有四个样品,Si - 债券约1620 没有检测到,这说明反应是完成。弱者在2150年达到顶峰 是Si-H的特征信号,宣布pmh的完成消费。硫化反应的程度影响的固化参数泡沫橡胶的机械强度矩阵。强烈的在1250年达到顶峰 是由Si - ,和Si-O-C高峰出现在1000到1080的范围 (17]。ATR-FTIR结果证明了样本成功合成。


图2
ATR-FTIR光谱的复合材料。

制备复合材料的形态与SEM记录,如图3。细胞直径的四个复合材料,在发泡过程中形成的,是亲密的,0.1 - -0.8毫米。所包含的添加剂均匀地分布在硅橡胶和细胞壁的粗糙度引起的。细胞结构确保了硅橡胶硫化后膨胀率高,以及良好的应力-应变能力,有利于有效的密封。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图3
复合材料的扫描电镜照片。(模拟)对应于样品1 - 4。
3.2。复合材料的热稳定性

防火密封材料的热稳定性是至关重要的,和热重量分析法应用于调查的四个样本,如图4(一)和(b),所有样本有经验的多步分解反应。样品1的分解过程开始于280年 C,剩余样品1的重量百分数为95%。示例2的热稳定性是接近示例1。样品3的热稳定性相对比其他三个类似物穷,分解过程开始于200年 c第一降解反应的样品4的更高 从380年开始 C,这是100年 C高于样品1。它可以找到相关TGA数据(图4 (b)),第一个热解的峰值温度是303年和388年 样品1和样品4 C,分别。添加 硅橡胶的热稳定性增加,有利于阻燃材料。分解后,只 和 依然,样品1 - 4的左重量百分比分别为66%,67%,57%,和69%,分别。左边不燃烧的 和 可以作为屏蔽阻止火灾蔓延,这是硅胶的优势使用橡胶型阻燃复合材料。示例2 - 4比较样本1的残留物增加是由于添加量的无机成分 。

(一)
(一)
(b)
(b)
图4
复合材料的热重量分析法。
3.3。力学性能的复合材料

复合材料的力学性能是至关重要的阻燃材料中的应用,和表观密度,扩张率、疏密度的复合材料如表所示2。表观密度的值从0.456到0.483不等 ,差异是不显著的。测量膨胀率在2.73和2.79之间,赋予复合材料作为密封材料的孔和裂缝。计算四个样本的细胞密度 , , ,和 毛孔每厘米3。毛孔的大小并不是均匀分布的。这些数据表明,硅橡胶泡沫可以被成功地合成在一个广泛的饲料比率。

表2
制备复合材料的属性。

复合材料的应力-应变曲线与万能试验机记录,呈现在图5。结果符合传统泡沫的模式提出的吉布森和阿什比18,19]。随着应变的增加从零到一定值,应力-应变关系是近似线性,压力的上升趋势是渐进的和光滑的。平的趋势可能是由于细胞壁的弯曲或最低泡沫结构的崩溃,对应于抗压弹性区域。然后,应力与应变急剧上升,由于大规模的细胞结构崩溃。示例1 - 4,开始紧张的泡沫结构开始瓦解了28%,23%,32%,和22%,分别。显示的四个样品好耐力压力,这是非常有用的,因为重要的机械应力的发泡材料应该抵制气流的热失控和爆炸。


图5
复合材料的应力-应变曲线。

当发泡复合材料用作防火密封材料、其他材料的表面粘合性能也至关重要,特别是对于塑料材料。然而,常规硅橡胶的表面能较低,所以一般来说,常规硅橡胶的附着力很差。在实际应用中,密封材料应该坚持塑料或金属管道的墙壁和差距尽可能长。粘合剂性能的样品表面的商业塑料杯图所示6。钟声后,内壁上附件保持塑料墙壁,宣布复合材料的粘性塑料材料。因此,样品都适用于防火密封材料。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图6
复合材料的光学图像。
3.4。阻燃性能的复合材料

ul - 94复合材料表中列出的测试3。首先,续焰时间( 或 )为每个单独的标本还不到10秒。其次,总续焰时间( )对于任何条件设置为每个标本还不到50岁。第三,每个标本的续焰加上余辉时间在第二次火焰应用还不到30岁。同时,续焰或任何样品的余辉控股夹没有观察到,还是被燃烧的粒子或点燃棉花指标下降。因此,所有样本评级在半15,16,20.]。优良的阻燃性能赋予硅橡胶的阻燃添加剂的协同作用的效果,确保防火密封的复合材料的实际应用前景。

表3
阻燃测试结果。

4所示。结论

在这个工作中,一系列的硅橡胶泡沫材料制备室温硫化与发泡。表征结果证明了复合材料已成功地合成了多种饲料比率,和细胞结构和其他力学性能适用于防火应用程序。复合材料表现出良好的热稳定性。证明优秀的防火阻燃测试属性的所有四个样品。总之,复合材料表现出良好的阻燃材料的整体性能。

数据可用性

在研究过程中使用的所有数据和模型生成或出现在提交文章。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。