有机硅阻燃PPT.
学习课件(有机硅)
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有机硅的未来发展与挑战
有机硅的发展趋势
01
02
03
环保化
随着环保意识的提高，有 机硅行业将更加注重环保 生产，减少对环境的污染。
高性能化
有机硅材料不断向高性能 化发展，提高其耐温、耐 腐蚀、抗氧化等性能。
多元化
有机硅产品种类不断增多， 应用领域不断拓展，以满 足不同行业的需求。
有机硅面临的挑战与问题
有机硅在汽车制造领域的应用
总结词
提高汽车性能
详细描述
总结词
有机硅在汽车制造中主要用于 生产高性能的密封件、减震件 和涂层。这些产品可以提高汽 车的舒适性、稳定性和耐久性 ，并增强汽车的外观效果。
轻量化材料
详细描述
有机硅材料相对较轻，可以替 代部分金属材料，降低汽车的 整体重量。轻量化设计是汽车 节能减排的重要手段之一，有 利于提高汽车的燃油经济性和 排放性能。
学习课件(有机硅)
• 有机硅简介 • 有机硅的种类与合成 • 有机硅材料的性能与改性 • 有机硅在各领域的应用 • 有机硅的未来发展与挑战
01
有机硅简介
有机硅的定义
有机硅
是指含有硅元素的有机化合物， 也称为硅基有机化合物。
定义解释
有机硅由碳和硅两种元素组成， 其分子结构中碳-硅键的键能高， 使其具有独特的物理和化学性质 。
19世纪
有机硅化合物的研究开始起步。
20世纪40年代
出现商业化的有机硅产品，如 硅橡胶和硅树脂。
21世纪
有机硅材料在各领域的应用更 加广泛，成为现代工业和科技 发展的重要支撑材料之一。
02
有机硅的种类与合成
有机硅单体的合成
01
02
03
硅橡胶理论知识介绍 PPT
（二）丁腈橡胶（NBR）
丁腈[jing]橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制 得的，丁腈橡胶主要采用低温乳液聚合法生产。
优点：耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接 力强。
缺点：是耐低温性差、耐臭氧性差，电性能低劣，弹 性稍低。
主要用途：丁腈橡胶主要用于制作耐油制品，如耐油 管、胶带、橡胶隔膜和大型油囊等，常用于制作各类 耐油模压制品，如O形圈、油封、皮碗、膜片、活门、 波纹管等，也用于制作胶板和耐磨零件。
主要应用于要求耐老化、耐水、耐腐蚀、电气绝缘几 个领域，如用于耐热运输带、电缆、电线、防腐衬里、 密封垫圈、建筑防水片材、门窗密封条、家用电器配 件、塑料改性等。
氟橡胶（FPM）
（五）三元乙丙橡胶（EPDM）
三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元 共聚物，1963年开始商业化生产。
优点：耐热耐老化，耐化学腐蚀等性能优于一般通用 橡胶品种。此外还具有优良的耐臭氧，和卓越的耐水 性能。
缺点：是硫化速度慢，与其它不饱和橡胶并用难，自 粘和互粘性都很差（和其它材料粘结性能差），故加 工性能不好。
橡胶的最大特征首先是弹性模量非常小，而伸长率很 高。其次是它具有相当好的耐透气性以及耐各种化学 介质和电绝缘的性能。
某些特种合成橡胶更具备良好的耐油性及耐温性，能 抵抗脂肪油、润滑油、液压油、燃料油以及溶剂油的 溶胀；耐寒可低到－10℃至－80℃，耐热可高到＋ 60℃至＋350℃。
橡胶的第三个特征在于它能与多种材料进行并用、共 混、复合，由此进行改性，以得到良好的综合性能。 橡胶的这些基本性能，是它成为工业上极好的减震、
硅橡胶理论知识介绍
课程大纲內容
一.橡胶概述
二.橡胶基本特性
三.常用橡胶性能介绍
第8章阻燃剂PPT课件
HH
CC n
H
HH C Cn
聚合物燃烧时通常也生成水，聚合物燃烧时若生成无色的低 分子化合物微粒，则可能与水蒸气相聚而冒白烟。
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3. 聚合物燃烧的发烟性与分子结构的关系 聚合物燃烧时的发烟性不是聚合物的固有性质。聚合物
燃烧时所产生的烟雾的成分和浓度主要取决于燃烧条件(如热 流量、氧化剂供应、材料形状、有无火焰等)以及燃烧环境状 况(如周围温度、燃烧空间的容积、通风情况等)。但聚合物燃 烧时的发烟性也与聚合物的分子结构有关。
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例如，聚氯乙烯燃烧时产生的碳粒子，据认为是通过下列反应 形成的：
HHHHHH CCCCCC H Cl H Cl H Cl
-HCl
断链、环化
CC CC
CC
聚合
HHHHHH CCCCCC
OH
碳粒子
CH3
O
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象聚苯乙烯这样带苯基的聚合物燃烧时发烟量较大，据认为， 其原因在于它们在燃烧时很容易生成共轭双键：
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热源 燃 烧
氧化反应场
辐射
传热 热分解
聚合物材料
O2
气相扩散 固相扩散
聚合物燃烧过程示意图
8
二、聚合物燃烧反应
聚合物热分解产物的燃烧是按自由基链式反应进行的，其机
理与聚合物热氧降解类似，包括下述四步：
(1)链引发 (2)链增长
R H h v/Δ R · +H ·
(3)链支化
R·＋ O2 → RO2· RO2·＋ RH → ROOH ＋ R·
聚合物
聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯 聚异丁烯
常用聚合物的火焰温度
火焰温度/ ℃
聚合物
2120 2120 2210 1960 2130
阻燃型有机硅表面活性剂及其应用
有机硅阻燃剂通过优化分子结构、提升相对分子质量 实现阻燃抑烟目的。当前，凝聚相阻燃机理为阻燃功效发 挥提供有力条件，燃烧状态下生成无机隔氧绝热保护层 （如图3），进而降低毒烟危害。
阻燃型有机硅表面活性剂及其应用
结构 性能 应用
1
阻燃型有机硅表面活性剂的结构
定义：有机硅表面活性剂是以聚二甲基硅氧烷为其疏水 主链，在其中间位或端位连接一个或多个有机硅极性基团 而构成的一类表面活性剂。
图1 聚二甲基硅氧烷
图2 有机硅表面活性剂结构通式
有机硅表面活性剂按其化学结构中亲水基团R的化学性质可分为阴离子 型、阳离子型、非离子型、和两性离子型4大类，其中以非离子型表面活性 剂研究得最多、应用得最广泛。
超润湿性
乳液稳定性
• 超润湿性良好的活性剂当属 三硅氧烷表面活性剂，它在 溶液中具有较高适存性。极 性表面分子在氧键作用下形 成单分子层，构成伸展链， 并在极性表面伫立，这与一 般表面活性剂存在明显差别。 当基团空间位阻变化时，铺 展速度和范围会受到影响， 最终影响极性表面定向效果。
• 一般来说，常规碳氢表面活 性剂在乳液稳定方面的作用 力缺失，借助 AFM 设备观 察界面位置硅表面活性剂力 的作用情况。据研究可知， 聚二甲基硅氧烷自身隔水性 显著，用量增加的同时，在 有机溶剂环境中呈现非溶解
• 因植物表皮普遍存在抗湿润性、负电荷性，将其用 于植物表皮，既能提高药效，又能借助渗透作用将 害虫致死。
有机硅的阻燃性能与机理
有机硅的阻燃性能与机理随着科技的不断发展，有机硅作为一种新型的高分子材料被广泛应用于各个领域。
相比于传统的有机材料，有机硅具有许多优异的性能，例如耐高温、耐腐蚀、耐候性好等。
然而，由于其材料结构的特殊性质，有机硅也存在着一些缺陷，其中之一就是其较差的阻燃性能。
为了提高有机硅的阻燃性能，科学家们开展了大量的研究，取得了一些积极的进展。
本文将探讨有机硅的阻燃性能与机理。
有机硅的阻燃性能不足阻燃性是评价一种材料抵抗火灾能力的重要指标。
在发生火灾时，如果材料没有良好的阻燃性能，就容易引起火势迅速蔓延，给人民生命财产造成不可预估的损失。
然而，有机硅的阻燃性能却不是很理想。
有机硅中的硅元素能够提供优异的热稳定性和机械强度，但是由于其C-Si键及Si-O键的极性小，化学键的活性低，导致其材料本身难以燃烧并且难以吸附住大量的自由基和不稳定的分子，从而无法有效地燃烧过程进行阻断。
有机硅的阻燃机理为了解决有机硅的阻燃性能问题，科学家们对其阻燃机理进行了深入的研究。
首先，目前学界认为有机硅的阻燃机理主要包括两类：一类是在有机硅中加入阻燃剂，使其具有更好的阻燃性能；另一类是直接利用有机硅分子中的官能基和杂原子进行改性。
一、加入阻燃剂目前，磷系、氮系、卤系等阻燃剂已被广泛地应用于有机硅的阻燃改性中。
在加入这些阻燃剂之后，可以增强有机硅材料的阻燃性和延迟燃烧作用，有效地遏制火灾的蔓延。
1.1 磷系阻燃剂磷系阻燃剂是一种常用的有机硅阻燃添加剂。
这些阻燃剂在高温下可以分解和去质子化，在分解产物中生成含磷的中间体，进而与火灾反应产生破坏自由基，抑制火焰蔓延。
1.2 氮系阻燃剂氮系阻燃剂也是一种常用的有机硅阻燃添加剂，其中以三聚氰胺和Melamine最为常用。
这些阻燃剂能够提供大量的氮原子，抑制一氧化碳和氢气等可燃气体的生成，从而控制火灾的发展。
1.3 卤系阻燃剂卤系阻燃剂包括氯、溴等元素。
这些元素能够在高温下产生可燃气体，从而干扰反应中的化学平衡，以达到抑制火焰蔓延的目的。
有机硅阻燃协效剂
有机硅阻燃协效剂
随着现代化生产制造的不断发展，阻燃材料的需求不断增加。
而硅基材料由于其良好的力学性能、化学性能和高温耐性能备受关注。
有机硅阻燃协效剂便是应用于硅基材料的一种阻燃材料。
本文将介绍有机硅阻燃协效剂的相关知识与应用。
第一步，介绍有机硅阻燃协效剂的基本概念。
有机硅阻燃协效剂是一种既有机又有无机的阻燃材料。
它是一种由有机硅化合物和阻燃剂组成的复合材料，可使聚合物材料具有优异的阻燃性能。
与单一阻燃剂相比，有机硅阻燃协效剂改善了硅基材料的综合性能。
第二步，着重介绍有机硅阻燃协效剂的原理。
有机硅阻燃协效剂的原理是在有机硅基材料中引入阻燃剂作为配合剂。
阻燃剂引入后，在加热和燃烧时释放出阻燃气体，并形成具阻燃功能的炭层。
而有机硅基材料则可以作为阻燃剂的载体，从而发挥协同作用，提高阻燃效果，亦能提升硅基材料的力学性能和化学性能。
第三步，详细介绍有机硅阻燃协效剂的应用。
有机硅阻燃协效剂广泛应用于电气电子、汽车、军工、航空航天等行业中。
例如，在电子行业中，有机硅阻燃协效剂可以用于制造电脑主板等产品；在汽车行业中，有机硅阻燃协效剂则可用于制造汽车仪表板等产品。
在军工和航空航天行业中，有机硅阻燃协效剂则是制造阻燃材料的重要原材料，可用于制造导弹、卫星等阻燃材料。
总之，有机硅阻燃协效剂是由有机硅化合物和阻燃剂组成的阻燃材料，在现代化生产制造中得到了广泛应用。
它的优异性能赋予了硅基材料更广泛的用途，为人们生产生活带来了巨大的贡献。
七、硅系阻燃剂的特点
（6）
接枝反应，在 聚合物链上引 入硅原子或 硅基团
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5
目前应用最为广泛的含硅阻燃剂是聚硅氧烷阻燃硅树脂体系：
G.Camino等基于对其在空气中的TG-FTIR以及TG-MS等的 测试结果提出了有机硅在空气中提高炭层热稳定性的机理如下 图所示：
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不同结构的硅氧烷对PC阻燃性的影响：
A的分子结构以甲基为主硅氧烷， B以甲基和苯基为主， c是 PC和 si的特殊共聚物
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有机硅阻燃剂： 主要是聚硅氧烷，包 括硅油、硅树脂、硅 橡胶以及多种硅氧烷 共聚物等
2
硅系阻燃剂改善材料阻燃性的方法：
目前实用化的含硅化合物阻燃技术
无机硅
有机硅
（1）
加入硅酸盐
（2）
Hale Waihona Puke （3）添加硅树脂 粉末加入高分子 量硅油与有 机金属 化合物
（4）
硅橡胶与 金属化合物 并用
（5）
硅系阻燃剂
概念：含有硅元素，可应用于阻燃的材料。
阻燃机理：阻燃剂在材料表面形成炭保护层，并生 成游离基捕获活性中间体，从而达到阻 燃效果。
优点：是一种成炭型抑烟剂，与其他阻燃剂相比， 其表现出优异的阻燃性、加工性能、力学性 能及环境友好性。
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1
分类：
硅系 阻燃剂
无机硅阻燃剂： 硅酸盐（如蒙脱土） 硅胶 滑石粉等
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实例：
PU弹性体中加入5%粉末状的环氧和甲基丙稀酸酯功能化的 硅氧烷，可以很明显的提高PU的阻燃性能。羟基封端的聚 二甲基硅氧烷（PDMS）可以直接用在环氧树脂的分子结构 中，固化环氧。（图1.5）
硅基材料的阻燃性
硅基材料的阻燃性摘要：本文综述了相关的有机硅弹性体和/有机硅的应用，在其他聚合物阻燃剂的阻燃性的发展的一些近期的作品。
首先，对硅氧烷本身的热劣化进行了讨论，集中在解聚的机制，结构的作用，以及有机硅在加热条件和添加剂（即少于5重量％的填料）下的热降解作用。
然后，呈现多种类型的无机填料（高达80％（重量）含量的）作为有机硅的陶瓷化剂的影响。
最后，引进（功能化）有机硅作为阻燃剂为其他聚合物进行描述。
1引言合成的聚合物是今天的生活的一个重要组成部分，可以发现几乎无处不在。
今天，合成高分子材料正在迅速取代传统的材料如金属，陶瓷，聚合物和天然聚合物，如木材，棉，天然橡胶等。
但是，一个薄弱环节，合成高分子材料与其他材料相比，聚合物燃烧时间。
因此，含聚合物大多数最终产品（例如，电缆，地毯，家具橱柜，等）必须有一个良好的耐火度以确保公众安全消防。
有机硅材料已商业化生产自20世纪40年代开始的。
在过去的60年中，硅材料已成长为十亿美元的产业，并被用于许多应用在土木工程，建筑，电力，交通，航空航天，国防，纺织品，化妆品行业[ 1 ]。
在有机硅行业占主导地位的聚合物是聚二甲基硅氧烷（PDMS）。
聚硅氧烷的结构要素有直接或间接的对其在高温下的稳定性的影响，包括：硅氧烷的固有强度（SI - O）键，显著的灵活性- [Si-O ]×链段，和低分子量的环氧化硅烷稳定性熵高于自己的高分子量的线性对热降解[ 2 ]。
有机硅具有较低的热释放速率（HRR）1，外部的热通量和一氧化碳释放低收益率最低的敏感性。
对于大多数硅酮HRR落在60–150 KWM-2范围[ 3 ]。
有机硅也呈现缓慢燃烧速率且无火滴，无其他杂质时也不会排放有毒烟雾。
基于这些防火性能，硅树脂的阻燃剂的应用提供显着的优势。
由于其性能与火焰，这并不奇怪，PDMS已经放在聚合物的名单在高温如电线电缆中的应用。
不同于有机聚合物，暴露于升高的温度下氧气留下无机二氧化硅在硅氧烷残留。
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结果与讨论
4、有机硅树脂和有机硅阻燃剂对PP力学性能影响
结果与讨论
可以看出，PP基体加入有机硅树脂和有机硅阻燃剂后，拉伸性 能和断裂伸长率明显降低，并且并添加量越大，下降越严重， 而其中添加有机硅树脂的PP混合体系力学性能下降更明显
结果与讨论
5、有机硅树ห้องสมุดไป่ตู้和有机硅阻燃剂对PP冲击性能影响
结果与讨论
由表3-9和图3-7看出，随着两种阻燃成分的增加，共混体系的 冲击强度组件降低，有机硅树脂冲击强度下降更大。根据文献， 理论上有机硅聚合物能改善材料冲击性能，但结构中苯环为刚 性结构，导致了冲击强度的降低。
结果与讨论
总结 1、PP混合体系其阻燃性能随着阻燃剂加入量的增大而增加，而 有机硅阻燃剂的阻燃性能优于有机硅树脂。 2、两种阻燃剂的加入一定程度上都会降低PP基体材料的力学性 能，有机硅树脂下降的比例更大，因为有机硅树脂中含有苯基， 与基材相容性差；而有机硅阻燃剂的中间体DOPO-丙烯酸与PP相 容性较好，所以它对PP混合体系力学性能下降较小
实验部分
b、阻燃性能测试（LOI法） 根据国标GB/T2406-93规定，测定氧指数时，先将塑料等阻燃材 料切割成6.5mm*100mm*3mm的标准样条，相同条件下，每组样品 重复测试三次，取平均值作氧浓度值。 LOI计算公式：
氧指数测定仪：
实验部分
c、阻燃PP热性能测定 热重分析仪，氮气做保护气体，气流速率为100mL/min，选择温 度为10℃/min。由计算机程序控制温度，测量物质随温度变化 而变化的情况，得到热重曲线，用于分析化合物热稳性。
热重分析仪图：
实验部分
d、阻燃PP力学性能测试 根据国标GB/T1040-96规定，试验速度为20mm/min。将样品条放 于万能试验机的两片夹具中，松紧程度适中。测试开始，直至 待测样断裂，系统自动显示拉伸强度的测定值、断裂伸长率值， 根据所得值平均化处理，得到材料拉伸性能的测定值。试验共 测定5个样条，得平均值 电子万能试验机：
Thank you
有机硅树脂和有机硅阻燃剂对PP性能的研 究
汇报人：XXX
目录
Contents
1
阻燃剂简介
2 3 4
准备部分
实验部分 结果与讨论
阻燃剂简介
阻燃剂：一种可以改善材料抗燃性能的助剂，可以阻止材料的 持续燃烧和抑制火焰向四周传播，主要用于阻燃天然高分子材 料和有机合成高分子材料。
阻燃剂简介
阻燃机理： 1、凝聚相阻燃机理：高温下阻燃剂在聚合物表面形成凝聚相， 隔绝空气，阻止热传递，降低可燃性气体的释放量，达到阻燃 目的。 2、自由基捕获机理：聚合物燃烧时，生成大量游离基促进气相 燃耗，如能设法捕获并消灭游离基，切断自由基连锁反应即可 控制燃烧。 3、冷却机理：高温下，阻燃剂吸热脱水分解，降低聚合物表面 和燃烧区域的温度，防止进一步热降解，减少可燃气体挥发， 达到阻燃目的。 4、协同作用机理：将几种阻燃剂进行复配，使各种作用机理共 同作用，达到降低阻燃剂用量并起到更好的阻燃效果。
阻燃剂简介
有机硅阻燃剂：分子中含有硅氧烷链段结构，这种结构能提 高材料氧指数，体系燃烧后成碳量也会增加，这样有效降低材 料的热释放量。主要包括有机硅氧烷、聚硅氧烷、硅氧烷共聚 物、聚硅硼烷以及硅树脂等。该系列没有卤素，效率高、低烟、 生态友好，是未来阻燃剂发展的重要方向。 通常认为，凝聚相阻燃机理是有机硅阻燃剂的阻燃原理，即 使材料表面形成裂解碳层，提高裂解碳层的抗氧化性，达到阻 燃的目的。
结果与讨论
2、有机硅阻燃剂在PP中的阻燃性能
结果与讨论
可以发现，9：1有机硅阻燃剂阻燃性能也是优于8：2有机硅阻 燃剂，将表3-5、3-6数据与表3-3、3-4对比，有机硅阻燃剂的 阻燃性能优于对应组成的有机硅树脂。
结果与讨论
3、有机硅树脂和有机硅阻燃剂与PP共混体系热性能测试
总的来说，有机硅树脂和有机硅阻燃剂的加入都提高了PP燃烧 温度，并且提高了PP的成碳性，提高了残余量。
结果与讨论
1、有机硅树脂在PP中的阻燃性能
结果与讨论
表3-1，3-3，3-4是PTES和Si-602单体摩尔比分别为9：1和8：2时合成的有 机硅树脂添加到PP中，与PP共混的具体配方比以及测得的LOI值随有机硅树 脂添加量变化曲线。可以看到，随着阻燃成分有机硅树脂添加量的增加， PP/有机硅树脂共混体系LOI值也越大，表明阻燃效果越好.9:1的LOI大于8： 2是因为苯基含量更高，阻燃效果自然更好
准备部分
制备有机硅树脂：
准备部分
制备有机硅阻燃剂：
准备部分
实验部分
主要原料：PP、9：1和8：2的有机硅树脂、9：1和8：2的有机 硅阻燃剂 主要设备：塑料注塑成型机、高速粉碎机、氧指数测定仪、电 子万能试验机、悬臂梁冲击试验机
PP与阻燃剂共混合成工艺
实验部分
a、阻燃PP样品制备 1、预处理：对阻燃剂和PP进行干燥处理。 2、密炼：将PP母粒加入密炼单元，调节转速，待PP母粒融融均 匀后按配比加入助燃剂，两者混合均匀后，取下密炼产品，用 高速粉碎机粉碎。 3、注塑成型：预热机器，加入磨碎的阻燃材料，合模→注座进 →塑化→注塑→二次塑化→开模→顶杆进→取出。