基于含氢硅油有机硅衍生物的制备及对PC的阻燃应用研究

【摘要】：火灾安全在现代生活中越来越重要,聚碳酸酯(PC)作为工程塑料以其优异的性能广泛应用在生活的各个领域,为满足环境防火安全,在实际应用中仍需阻燃处理。含硅阻燃剂因其高效、无毒、特别是对环境友好而成为研究热点。 本文以含氢硅油、苯酚、双酚A为原料合成了两种新型含硅阻燃剂。分别是带有苯氧基侧基的线形HSOP聚硅氧烷阻燃剂和支链状HSOBA聚硅氧烷阻燃剂。利用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(13C-NMR,29Si-NMR)、热重分析仪(TGA)测试手段对阻燃剂的化学结构和热稳定性进行了表征与分析。研究表明：含氢硅油能和苯酚及双酚A发生缩合脱氢反应,生成的阻燃剂有很好的热稳定性和成炭能力。阻燃剂HSOP的初始分解温度为390℃(质量损失5wt.%),800℃时炭残余量为45.6wt.%。阻燃剂HSOBA初始分解温度为381℃(质量损失5wt.%),800℃时炭残余量为56.9wt.%。 本文还研究了采用熔融共混法制备了分别含有两种阻燃剂PC复合材料,利用垂直燃烧(UL-94)测试方法、氧指数(LOI)测试方法、力学测试方法、锥形量热仪(CONE)、TGA测试了PC复合材料的燃烧性能、力学性能、热降解行为。研究结果表明：对于HSOP/PC复合材料添加量为5wt.%时UL-94通过V-0级,氧指数达32.5%。冲击强度和断裂伸长率增加48.9%和37.6%。而对于HSOBA/PC复合材料,由于HSOBA支链状的结构的形成有效的抑制烟量、热量的传递抑制溶滴产生。阻燃效果比HSOP的阻燃效果更好。添加量为3wt.%时UL-94就能通过V-0级,氧指数达31.7%。但由于支链状结构分子之间交联度大和母料聚碳酸酯PC相容性下降,力学性能有所下降。此外,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDX)、红外光谱(FT-IR)观察了阻燃PC燃烧前后的炭层元素以及形貌的变化,并初步的讨论了含硅阻燃剂的阻燃机理。