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漲姿勢!硅灰石對陶瓷化硅橡膠性能的影響

來源:江西奧特     發布日期:2019-02-19   |    加入收藏

陶瓷化聚合物作為一種新型阻燃資料,于2004年在澳大利亞停止了商業使用并取得了專利受權,這種資料可以在低溫熄滅后轉變為具有一定強度的陶瓷化殼體,并堅持材料的阻燃性。硅橡膠自身不易撲滅,熄滅時熱釋放速率低、熄滅速度慢,主鏈的Si—O鍵可以轉變為延續且抗氧化的網絡狀構造,熄滅進程中無有毒氣體發生,可以作為陶瓷化聚合物的基體資料。近幾年國際學者探究了云母、硅灰石等無機粉體在陶瓷化硅橡膠中的使用,并研討了其熱行為和微觀構造以及在電線電纜中的運用效果。

上面我們在硅橡膠中參加硅灰石制備陶瓷化硅橡膠,研討硅灰石的長徑比和用量對硅橡膠物理功能、燒結體的三點彎曲強度和阻燃功能等的影響,并剖析硅橡膠的熱波動性和成瓷機理。根本配方工藝:硅橡膠混煉膠 100,硅灰石 0~75,硅烷偶聯劑KH550 1,硫化劑25  1. 2。將開煉機輥距調至1 mm左右參加硅橡膠混煉膠,待包輥后順次參加硅烷偶聯劑KH550、硅灰石和硫化劑25,混煉平均后調大輥距出片。膠料放置12 h以上返煉,出片硫化,一段硫化條件爲170 ℃×15 min,二段硫化條件爲200℃×4 h。硅橡膠燒結體:將硅橡膠試樣裁成一定外形放入馬弗爐中,從室溫疾速升溫至800 ℃,恒溫1 h,冷卻至室溫取出。后果與討論硅灰石的微觀構造普通和針狀硅灰石的SEM照片如圖1所示。(a)普通硅灰石(b)普通硅灰石呈片狀和短纖維狀,長徑比為1∶1~4∶1,均勻粒徑為11μm;針狀硅灰石呈長纖維狀,長徑比為10∶1~20∶1,均勻粒徑為23 μm。物理功能硅灰石長徑比和用量對硅橡膠拉伸功能的影響。 硅灰石長徑比和用量對硅橡膠拉伸功能的影響從圖2可以看出,隨著硅灰石用量的增大,硅橡膠的拉伸強度和拉斷伸長率減小,且根本屬于線性關系,由于含有白炭黑的硅橡膠構成了三維網狀構造,硅灰石的參加使得網狀構造的無效數量減小。硅橡膠的拉伸功能隨兩種硅灰石用量的變化趨向相反,硅灰石用量相反時,添加針狀硅灰石的硅橡膠的拉伸強度和拉斷伸長率略低于添加普通硅灰石的硅橡膠。燒結體的三點彎曲強度硅灰石長徑比和用量對硅橡膠燒結體三點彎曲強度的影響。硅灰石長徑比和用量對硅橡膠燒結體三點彎曲強度的影響  針狀硅灰石

隨著硅灰石用量的增大,硅橡膠燒結體的三點彎曲強度逐步增大,未添加硅灰石的硅橡膠在熄滅后的產物為沒有強度的粉末狀,而參加15份普通硅灰石的硅橡膠在熄滅后的燒結體為陶瓷狀硬殼,三點彎曲強度為0. 91 MPa,標明硅灰石的參加是硅橡膠在燒蝕后可以成瓷的次要緣由。硅橡膠燒結體的三點彎曲強度隨兩種硅灰石用量的變化趨向相反,硅灰石用量相反時,添加普通硅灰石的硅橡膠燒結體的三點彎曲強度高于添加針狀硅灰石的硅橡膠燒結體,能夠是由于普通硅灰石的均勻粒徑較小,在硅橡膠基體中的散布較為平均。 阻燃功能硅灰石長徑比和用量對硅橡膠氧指數的影響。 硅灰石長徑比和用量對硅橡膠氧指數的影響:隨著硅灰石用量的增大,添加普通硅灰石的硅橡膠的氧指數先疾速增大,之后趨于不變;而添加針狀硅灰石的硅橡膠的氧指數不斷增大。當硅灰石用量超越30份后,添加針狀硅灰石的硅橡膠的氧指數開端分明高于添加普通硅灰石的硅橡膠,硅灰石用量均為75份時,添加針狀硅灰石的硅橡膠的氧指數爲為39.3,比添加普通硅灰石的硅橡膠高5. 4。針狀硅灰石粉

可以看出,硅灰石的參加可以分明進步硅橡膠的阻燃功能,而針狀硅灰石的阻燃功能愈加優異。熱波動性硅橡膠的TG曲線如圖5所示,硅灰石長徑比和用量對硅橡膠熱波動性的影響。 硅橡膠的TG曲線表1 硅灰石長徑比和用量對硅橡膠熱波動性的影響 :未添加硅灰石的硅橡膠的熱波動性很差,在468 ℃時開端分解,剩余物質量分數為0. 226;參加30份普通硅灰石,硅橡膠的初始分解溫度根本不變,最大分解速率下降,最大分解速率溫度降低,剩余物質量分數為0. 592,是未添加硅灰石的硅橡膠的2. 6倍;持續增大普通硅灰石用量,最大分解速率溫度下降;普通硅灰石用量增大到60份時,剩余物質量分數到達0. 637。添加30份針狀硅灰石,硅橡膠的初始分解溫度進步到491 ℃,最大分解速率遠低于未添加硅灰石和添加30份普通硅灰石的硅橡膠,最大分解速率溫度到達690 ℃,同時熄滅后的剩余物質量分數增大;持續增大針狀硅灰石用量,硅橡膠的熱波動性改善效果并不分明。硅灰石的參加可以分明進步硅橡膠的熱波動性,使硅橡膠的分解溫度降低,分解速率降低,剩余物質量分數增大。針狀硅灰石的改善效果優于普通硅灰石,隨著硅灰石用量的增大,硅橡膠的熱波動性有所進步,但變化不大。燒結體的微觀構造硅橡膠燒結體斷面的微觀構造如圖6所示。(a)未添加硅灰石(b)60份普通硅灰石(c)60份針狀硅灰石圖6 硅橡膠燒結體的斷面SEM照片(800 °C燒蝕),未添加硅灰石的硅橡膠的斷面出現分散的聚會體,為硅橡膠基體低溫下分解生成的二氧化硅粉末,標明單純的硅橡膠在低溫燒蝕下不能構成陶瓷化轉變。針狀硅灰石

在添加硅灰石的硅橡膠斷面中能察看到分明的硅灰石顆粒,這些顆粒平均地分散在延續的硅橡膠基體中,標明添加硅灰石的硅橡膠可以在低溫燒蝕下構成延續、致密的陶瓷狀物質。關于硅橡膠陶瓷化轉變的機理,以為是硅橡膠基體在低溫下發作分解,生成的二氧化硅可以和硅灰石發作共晶反響,在硅灰石顆粒的邊緣構成一種液相共熔體,隨著燒蝕溫度的降低和工夫的延伸,共熔體不時分散,在二氧化硅顆粒和硅灰石顆粒之間起橋接作用,冷卻后在硅橡膠基體外表構成致密的陶瓷狀硬殼。隨著硅灰石用量的增大,燒蝕后構成的液相共熔體增多,銜接的二氧化硅顆粒和硅灰石顆粒也會增多,使得燒結體的硬度更大。隨著硅灰石用量的增大,硅橡膠的阻燃功能和熱波動性進步,分解溫度降低,剩余物質量分數增大,分解速率降低,低溫下構成的燒結體的彎曲強度增大,致密性改善。硅灰石用量相反時,添加針狀硅灰石的硅橡膠的阻燃功能和熱波動性愈加優異。針狀硅灰石用量爲60份時,硅橡膠的綜合功能最佳。

 
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