解析硅橡膠的燃燒試驗(yàn)機(jī)理

物質(zhì)在空氣中燃燒需具備３個(gè)要素：足夠的熱量、氧氣和可燃性物質(zhì)。硅橡膠是一種可燃物，在被加熱到一定溫度時(shí)會(huì)裂解生成低分子量環(huán)狀聚硅氧烷。在氧氣存在下燃燒，生成的氣體主要是氫氣、一氧化碳、二氧化碳及甲烷，殘余物是二氧化硅和其他無機(jī)填料。不同分子結(jié)構(gòu)的硅橡膠生膠及其硫化膠的燃點(diǎn)是不同的，燃點(diǎn)的高低和硅橡膠的分子結(jié)構(gòu)及其混煉膠的配方有關(guān)。所以，阻燃性硅橡膠材料研究的焦點(diǎn)是如何減弱支持燃燒的３個(gè)要素。硅橡膠的阻燃改性方法主要有：添加阻燃劑；對(duì)硅橡膠生膠進(jìn)行化學(xué)改性；與其他阻燃高分子材料共混。其中添加阻燃劑是提高硅橡膠阻燃性能的一種有效也是簡(jiǎn)單的方法［１］。

阻燃劑的阻燃機(jī)理一般有３種［２］：氣相阻燃機(jī)理，凝聚相阻燃機(jī)理和中斷熱交換阻燃機(jī)理。

氣相阻燃是指在氣相中抑制促進(jìn)燃燒反應(yīng)鏈增長(zhǎng)的自由基，使燃燒中斷。氣相阻燃作用方式：（１）阻燃劑受熱或燃燒時(shí)產(chǎn)生自由基抑制劑，促使燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中斷；（２）阻燃劑受熱生成細(xì)微粒子，該粒子促進(jìn)自由基相互結(jié)合以終止鏈?zhǔn)饺紵磻?yīng)；（３）阻燃劑受熱分解釋放出大量惰性氣體以稀釋可燃?xì)怏w，并降低可燃?xì)怏w的溫度；（４）阻燃劑受熱釋放出高密度的蒸氣以覆蓋于可燃?xì)怏w之上，隔絕與空氣接觸。

凝聚相阻燃機(jī)理又稱固相阻燃機(jī)理，指在固相中延緩或阻止高聚物熱分解以達(dá)到阻燃的效果。作用特點(diǎn)：（１）阻燃劑在固相中延緩或阻止材料的熱分解，減少或中斷可燃物的來源；（２）阻燃材料燃燒時(shí)在其表面生成多孔炭層，起到隔熱、隔氧的作用，又可阻止可燃?xì)怏w進(jìn)入氣相；（３）阻燃劑受熱分解，從而吸收熱量，阻止被阻燃材料溫度升高。

中斷熱交換阻燃機(jī)理是指阻燃劑加入聚合物后，帶走聚合物燃燒時(shí)產(chǎn)生的部分熱量使聚合物溫度降低，不能維持熱分解狀態(tài)，進(jìn)而使燃燒中斷。

阻燃劑在材料燃燒過程中發(fā)揮阻燃作用的過程非常復(fù)雜，往往是幾個(gè)機(jī)理共同作用的結(jié)果［３］。

２　硅橡膠阻燃體系的應(yīng)用研究

從２０世紀(jì)４０年代開始，各國(guó)開始重視阻燃劑的開發(fā)應(yīng)用，近代阻燃劑的發(fā)展經(jīng)歷了二戰(zhàn)時(shí)期的氯化石蠟／氧化銻阻燃系統(tǒng)、反應(yīng)型阻燃劑、添加型阻燃劑、膨脹型阻燃劑、無鹵阻燃劑、本質(zhì)阻燃高聚物及聚合物／無機(jī)納米復(fù)合材料等幾個(gè)階段［４］。硅橡膠常用的阻燃劑主要分為反應(yīng)型阻燃劑和添加型阻燃劑。

硅橡膠是一種耐高低溫、耐臭氧、耐候，并具有優(yōu)良電絕緣性的特種橡膠，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子和醫(yī)療等領(lǐng)域。和其他碳鏈結(jié)構(gòu)的橡膠一樣，硅橡膠也存在可燃的缺點(diǎn)。目前應(yīng)用于電線電纜、電子電氣及宇航等方面的硅橡膠都要求具有良好的阻燃性能。因此，國(guó)內(nèi)外針對(duì)硅橡膠用阻燃劑、阻燃性硅橡膠配方和工藝開展了廣泛的研究。