硅系阻燃剂
七,硅系阻燃剂的特点
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。
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
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
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）
硅胶与碳酸 钾并用
（6）
接枝反应，在 聚合物链上引 入硅原子或 硅基团
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：
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）
环氧结构中引入硅氧烷，同样可以提高环氧的阻燃性 。 （图1.6）
其中，R基为各种惰性或反应性有机取代基，如芳基、异氰酸醋基、 硅氧烷基、硅醇基、氯硅烷基、丙烯酸醋基等； X为活性基团，因此可与其它聚合物进行接枝、共聚或共混，在分
子水平上对聚合物进行增强，进而提高聚合物的热稳定性和阻燃 性。
硅酮系阻燃剂及其阻燃技术
阻燃材料的冲击强度 , 同时 , 材料的耐热性 、 成型性 以及再循环加工性俱佳 。 由 N EC 和住友・ 道公司共同开发的 、 据称代表 着当今无卤化阻燃 PC 最高水平的新型阻燃 PC “ ” ,即是 应用新型硅酮系阻燃剂的成功范 例 。其艾佐德冲击强度 ( 缺口) 高达 441J / m ,为溴系 阻燃 PC 的 3 倍左右 , 阻燃性达 UL94 V - O 级 , 循 环回收特性亦优 ,见表 1 [ 5 ] 。
表4 硅树脂对 EVA - Mg ( OH) 2 共混物性能的影响
应用于芳香族 PC 或其合金 、 ABS 、 PS 等树脂中 的硅树脂 ,其分子结构 ( M 、 D、 T、 Q 四种结构单元的 比例) 以及分子量的大小均对阻燃材料的性能产生 举足轻重的影响 。因此 ,通过科学的分子设计 ,以保 证其与基础树脂的适度相溶性和适宜的迁移 、 表面 富集性 ,是获得高性能硅酮系阻燃材料的关键 。 【实例 3】 有机硅化合物既是阻燃 ( 增效 ) 剂 , 又 是一 种 良 好 的 加 工 助 剂 和 分 散 剂 。将 其 应 用 于 EVA2Mg ( O H) 2 阻燃体系 , 不但能改善 Mg ( O H) 2 在 EVA 树脂中的分散性 ( 使阻燃材料的力学性能降低 较少) ,而且能够改善加工性能 , 同时还使共混体系 [ 16 ] 的阻燃性能明显提高 ( 表 4) 。
构 ( 芳基含量 、 分子量和功能端基的反应性 ) 进行科 学设计 ,以达到最佳水平 。与聚甲基硅氧烷相比 ,它 在树脂 ( 如 PC) 中有十分良好的分散性 , 对 PC 、 PC/
ABS 合金不但具有高效阻燃性 , 而且能大幅度提高
逸 ,又抑制了高分子材料的热分解 , 达到高阻燃化 、 低发烟量 、 低有害性的目的 。 以新型硅酮系阻燃剂 “XC99 - B5654 ” 为例 , 因 其与 PC 相溶性良好 ,故能均匀分散于基体树脂中 。 ) 则呈熔融态 , 由于阻燃剂的粘度 燃烧时 ( 约 800 ℃ 比 PC 小 ,从而产生相分离 ,硅酮向树脂表面适度迁 移、 富集 ,形成均质的阻燃炭化层 [ 5 ] 。 鉴于硅酮的阻燃作用与其表面富集特性有关 , 所以 ,硅酮阻燃剂与基体树脂的相溶化程度 、 硅酮的 分子结构和分子量大小决定了被阻燃材料的阻燃性 能 。阻燃 PC 材料的氧指数与硅酮化合物的结构和 分子量的关系见图 2 。
硅胶阻燃剂主要成分
硅胶阻燃剂主要成分
硅胶阻燃剂是一种常用的阻燃材料，其主要成分是硅胶。
硅胶是一种无机高分子材料，由二氧化硅（SiO2）和水
（H2O）组成。
它具有许多优异的性能，如高温稳定性、耐
化学腐蚀性、电绝缘性和阻燃性等。
硅胶阻燃剂主要通过在材料中添加硅胶来提高其阻燃性能。
硅胶具有良好的隔热性能，可以有效地减少火焰传播
速度和火灾蔓延范围。
当遭受高温时，硅胶会释放出水分，形成水蒸气屏障，从而降低火焰温度并抑制火势的发展。
此外，硅胶还具有优异的电绝缘性能。
在电子产品中使
用硅胶阻燃剂可以有效地减少电路板发生火灾的风险。
由
于其低导电率和高耐压性能，硅胶可以有效地隔离电路板
上的电流，并防止因电弧或过载引起的火灾。
除了以上优点外，硅胶阻燃剂还具有良好的耐化学腐蚀
性能。
它可以抵抗酸、碱、溶剂等化学物质的侵蚀，从而
保护材料的完整性和稳定性。
这使得硅胶阻燃剂在各种恶
劣环境下都能发挥出良好的阻燃效果。
总之，硅胶阻燃剂作为一种常用的阻燃材料，其主要成
分硅胶具有许多优异的性能。
它不仅具有高温稳定性、耐
化学腐蚀性和电绝缘性等特点，还可以有效地减少火焰传
播速度和火灾蔓延范围。
因此，在各个领域中广泛应用硅
胶阻燃剂是一种明智的选择。
河南奥嘉硅系阻燃剂项目竣工
使复合材料 的摩擦系数降低 ２ ８ ． ５ ７ ％。 （ ３ ） 复合材料 的磨损率 随载荷 的增 大而增大。 而 酸 化 ＭＷＣ Ｎ Ｔ ｓ 能 够有效地提 高 Ｅ Ｐ ／ Ｂ Ｆ复 合 材料 的耐磨 损性 能。当载荷为 ２ ０ ０ Ｎ时， 与Ｅ Ｐ ／ Ｂ Ｆ复合 材料 相 比， 填充 质量 分数 为 １ ． ５ ％ 的酸化 ＭＷＣ Ｎ Ｔ ｓ ， 能够使 Ｅ Ｐ ／ Ｂ Ｆ复合材料 的磨损率 降低
耿健 ： 酸化 ＭＷＣ Ｎ Ｔ ｓ 填充 Ｅ Ｐ ／Ｂ Ｆ复合材料的摩擦磨损性能
１ ０ｌ
３ 结论
ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｎ ａ ｎ ｏ ｔ ｕ ｂ ｅ ｓ ａ ｎｄ ｎ ａ ｎ ｏ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ ｓ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ
ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ ｓ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｏ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ａ ｌ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｎ ｎｏ ａ ｔ ｕ ｂ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｅ ｓ ［ Ｊ ］ ． Ｎａ ｎｏ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， ２ ０ ０ ５ ， １ ６ （ ４ ） ： ３ ５ ０ — ３ ５ ３ ． ［ ７ ］Ｌ ｉ Ｙ ｕ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｘｉ ａ ｏ ｂ ｉ ｎ ， Ｌ ｕ ｏ Ｊ ｕ ｎ ｈ ａ ｎ ｇ ， ｅ ｔ ａ １ ． Ｐ ｕ ｒ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃ ＶＤ
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。
塑料阻燃剂分类
塑料阻燃剂分类
塑料阻燃剂是一种添加剂，可以使塑料材料具有阻燃性能，防止火灾发生和扩散。
根据其化学成分和作用原理，可以将阻燃剂分为以下几类：
1. 溴系阻燃剂：含溴化合物，通过在燃烧过程中生成溴化氢和氧化溴来阻止火焰蔓延。
常见的溴系阻燃剂包括八溴环十二烷(BDE-209)、聚溴联苯醚(PBDE)等。
2. 磷系阻燃剂：含磷化合物，通过在燃烧过程中生成磷酸盐和磷酸来抑制火焰的蔓延。
常见的磷系阻燃剂包括三聚磷酸酯(TCPP)、三聚磷酸脂(TCP)等。
3. 氮系阻燃剂：含氮化合物，通过在燃烧过程中释放出氮气和水蒸气来抑制火焰的蔓延。
常见的氮系阻燃剂包括尿素和腈类化合物等。
4. 硅系阻燃剂：含有机硅化合物，通过在燃烧过程中生成硅酸盐和二氧化硅来抑制火焰的蔓延。
常见的硅系阻燃剂包括氧化硅和氢氧化硅等。
不同的阻燃剂在不同的塑料材料中应用，并且具有不同的优缺点。
选择适当的阻燃剂可提高塑料制品的安全性能，降低火灾发生的风险。
- 1 -。
阻燃剂的分类
阻燃剂的分类阻燃剂是一种能够降低或阻止材料燃烧的物质。
根据其化学性质和作用机制的不同，阻燃剂可以分为几个主要的分类。
1. 水合物阻燃剂水合物阻燃剂是指在材料中引入一定量的水合物，通过吸热蒸发的方式来抑制燃烧。
水合物阻燃剂主要包括氢氧化铝、氢氧化镁等。
这些水合物在高温下分解释放出水分，从而吸收大量热量，降低材料的燃烧温度，延缓火势蔓延。
2. 氮磷阻燃剂氮磷阻燃剂是指含有氮元素和磷元素的化合物，通过生成惰性气体和形成炭化层来抑制燃烧。
氮磷阻燃剂可以分为有机氮磷阻燃剂和无机氮磷阻燃剂两大类。
有机氮磷阻燃剂主要包括氰酸酯、三聚氰胺磷酸盐等，而无机氮磷阻燃剂主要包括氮磷酸铵、氮磷酸铵铵盐等。
这些阻燃剂在高温下分解生成惰性气体，形成炭化层覆盖在材料表面，从而隔绝氧气，防止燃烧的继续进行。
3. 溴系阻燃剂溴系阻燃剂是指含有溴元素的化合物，通过阻止自由基链反应来抑制燃烧。
溴系阻燃剂主要包括溴化物、溴代聚苯醚等。
这些阻燃剂在高温下分解生成溴自由基，通过与燃烧过程中产生的自由基反应，抑制燃烧链反应的进行，从而达到阻燃的目的。
4. 磷氮阻燃剂磷氮阻燃剂是指含有磷元素和氮元素的化合物，通过生成磷氮炭层来抑制燃烧。
磷氮阻燃剂主要包括磷氮酸酯、磷氮酸铵等。
这些阻燃剂在高温下分解生成磷氮炭层，覆盖在材料表面，形成物理屏障，阻止燃烧的进行。
5. 硅系阻燃剂硅系阻燃剂是指含有硅元素的化合物，通过形成硅化层来抑制燃烧。
硅系阻燃剂主要包括硅酸盐、硅酸铝等。
这些阻燃剂在高温下分解生成硅化层，覆盖在材料表面，起到隔热和隔氧的作用，从而减缓燃烧速度。
6. 氯系阻燃剂氯系阻燃剂是指含有氯元素的化合物，通过生成惰性气体和减慢燃烧速度来抑制燃烧。
氯系阻燃剂主要包括氯化铝、氯化锌等。
这些阻燃剂在高温下分解生成氯化氢等惰性气体，从而稀释燃烧气体，减缓燃烧速度。
7. 碳氮阻燃剂碳氮阻燃剂是指含有碳元素和氮元素的化合物，通过生成炭化层和惰性气体来抑制燃烧。
新型环保有机硅阻燃剂
上海锶铭橡塑科技有限公司
新型有机硅阻燃剂
FS-2049 / FS-2070
产品特点：
FS-2049/FS-2070是我公司开发的特殊结构的纯有机硅结构化合物阻
燃剂，具有良好的热稳定性、成碳性和阻燃性能，在PC中具有良好的
分散性能，阻燃性能更持久稳定。
FS-2049/FS-2070可替代KSS，HES及2025等阻燃剂，与我公司硅系抗
滴落剂复配具有更好的阻燃效果。
产品性能
外观：可流动性白色粉末
热分解温度/ N2/5% ： >300°C
有效成分： 99 %
使用方法
FS-2049/FS-2070主要适用于半透明PC材料的阻燃，建议添加量为
0.1%～0.5wt%，依据增韧剂、抗滴落剂、制品厚度等不同，进行试验，
确定合适的添加量。
应用举例：
物料配比 1.6 mm 1.2 mm 1.0 mm PC: FS2070 : FR3300=99:0.5:0.5V0- - PC: FS2070 : FR3300=98.5：0.5:0.8-1.0V0V0V0 4. 注意事项
本产品属于消防法非危险物。
需放置与阴暗干燥的场所。
因是流动性粉
末，操作时须戴口罩。
进入眼睛时，请立即用流水冲洗20分钟以上，
接受医生诊断。
5. 包装
200g（密封袋）、20kg/25kg（纸板桶或纸箱）。
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SFR-100+APP+季戊四醇
• SFR-100与APP及季戊四醇并用时，能改善 PP的阻燃性，使之能达到UL94V-0阻燃级， 而且即使阻燃剂用量较低时，材料氧指数也较 高。 • APP通常作用具有自熄性材料的阻燃剂或膨胀 型阻燃涂料的添加剂。尽管APP的阻燃性甚佳， 但由于它的热稳定性较低，故塑料在熔融状态 甚至在较低温度下加工时，它即能在塑料中产 生泡沫。所以它在阻燃材料中应用受到限制。
SFR-100+氢氧化铝（ATH）
在乙烯共聚物中，例如乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物（EVA）中，SFR-100作为阻燃剂可以与 ATH并用。 对于那些阻燃要求特别严格的场所，可采用 SFR-100阻燃ATH含量很高（超过60%）的 EVA，此时材料仍可熔融加工。
ATH是一个非卤无机填料，通常作用价廉的阻 燃剂，且广泛用于热塑性弹性体。当ATH含量 很高时，EVA是一个比PE较优的基材，因为 前者中所含 的VA能较好地与ATH粘结。 以SFR-100及ATH改性的聚合物，可用于制造 对阻燃要求十分苛刻的构件，也适用于注塑加 工。此外，SFR-100+ATH也可用于阻燃电线 及电缆包覆层。
SFR-100树脂的应用
• SFR-100+硬脂酸镁 • SFR-100+氢氧化铝（ATH） • SFR-100+APP+季戊四醇
SFR-100+硬脂酸镁
• SFR-100与硬脂酸镁相结合，可提高PP、 LDPE及HDPE的抑烟性及阻燃性。 • 硬脂酸镁是一种有机金属皂，通常用作聚烯烃 的润滑剂，但不与PP或PE互溶。不过，在 SFR-100存在下，硬酯酸镁能均匀分散于聚烯 烃基材中，并与之形成均相结构，为了防止熔 滴，还可在配方中加入滑石粉。
• SFR-100可通过类似于互穿聚合物网络（IPN） 部分交联机理而结合入基材聚合物结构中，这 种机理可大大限制硅添加剂的流动性，因而使 它不致于迁移至被阻燃聚合物的表面。 • 以SFR-100为基的添加系统还能够改善聚烯烃 表面的光滑性，但不改变其它表面性能。例如， 它对基材的粘附性能没有影响。
• 尽管SFR-100在各种聚烯烃配方中均能改善材 料的加工性，但其改善的程度则与很多因素有 关，如材料，添加剂及加工设备等。
• 可以预见，SFR-100将在要求优异阻燃性和抑 烟性但不宜使用含卤阻燃剂的领域中获得更广 泛的应用。而这种采用SFR-100为添加剂的有 机高聚物会开辟新的市场。
以SFR-100树脂为阻燃剂时，只需低用量即可 满足一般阻燃要求，并能保持基材原有的性能； 而若提高用量，则可赋予基材特别优异的阻燃 性和抑烟性，使这类阻燃材料能用于防火安全 要求非常严格而以前的阻燃体系又不能适用的 场所。 对于加有填料和未加填料的聚烯烃，由于燃烧 时SFR-100能与它们形成炭层，所以既能提高 其氧指数，又能降低UL94标次所规定的火焰 传播速度。而所能达到的实际阻燃效果，则取 决于聚烯烃与阻燃剂的结合情况。
• 实验表明，SFR-100能改善聚烯烃在低 温下的Gardner和V型缺口抗冲强度，在 某些情况下，硅树脂还能降低聚烯烃的 玻璃化温度。这说明，硅树脂与聚烯烃 基材相容。此外，SFR-100对弹性聚烯 烃（如EEA）机械性能的改善比对刚性 聚烯烃（如PP）大。
• 当正确混配时，SFR-100不会降低聚烯烃的熔 融性能，而且在大多数情况下，的确能改善其 熔融性能（SFR+硬脂酸镁）。 • 在任何情况下，SFR-100均能改善聚烯烃的加 工性能。SFR-100应在所有固体组分完全熔化 和彻底混合均匀后再加入。
阻燃科学与技术
主讲教师：邓鑫 讲师
硅系阻燃剂
• • • • 硅系阻燃剂简介 SFR-100树脂性能和阻燃机理 SFR-100树脂的应用 对SFR-100树脂的综合评价
硅系阻燃剂简介
• 阻燃剂在大多数情况下都会恶化树脂基材的物 理-机械性能，尤其是抗冲击强度。在众多的 非卤体系中，硅化合物正异军突起，在阻燃家 族中倍受青睐。现已证明，至少在聚烯烃中采 有硅阻燃剂，不仅可大大改善材料的阻燃性能 及抑烟性能，而且可提高树脂基材所需的性能。 如American GE公司生产的硅阻燃剂SFR-100 树脂的性能及在聚烯烃中的应用效果。
在APP中加入SFR-100时，它的热稳定性可提 高17-31℃，从而可将其用于聚烯烃。 季戊四醇是一个常用于塑料和涂料的增强剂， 当它与APP并用时，遇火形成膨胀炭层。 用SFR-100改性的PP可用于制造烟检测器、 绝缘和包覆材料及某些小型构件。
对SFR-100树脂的综合评价
• 除了能提高材料的阻燃性及抑烟性外，SFR100与其它特殊添加剂并用，还可改善聚烯烃 的机械性能和流变性能 • SFR-100能提高含有填料和不含填料的聚烯烃 在高温，特别是在低温下的抗冲击强度。 • 由于硅树脂的惰性和稳定性，以及极低的玻璃 化温度（根据组成为-54℃~-87℃），所以它 即使长期处于高温或低温下均能保持其弹性。 除非非常接近玻璃化温度，硅树脂的物理机械 性能不会有什么变化。而一般的有机材料，在 远高于玻璃化温度时，其性能即发生明显改变， 因而限制了它们在低温下的应用范围。
SFR-100与硬脂酸镁相结合，也能改善聚合物 的加工性能。例如，能使吹塑在较低温度、较 低粘度及较低剪切速度下进行，但又保持较高 的R-star值（该值越高，说明材料的吹塑性越 好）。此外，这种混合阻燃剂也能降低模塑所 需的压力、温度和剪切速度，因而有助于降低 能耗，减轻模的内应力。 由于SFR-100能改善聚合物的加工性和降低生 产成本，所以它对PP薄膜纤维制造商及电气、 电子包装材料商也将具有吸引力。
SFR-10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ树脂性能 和阻燃机理
• SFR-100树脂是一种透明、粘稠的硅酮聚合物， 通常与一种或多种协同剂并用。 • ⅡA族有机金属盐（如硬脂酸镁），聚磷酸铵 （APP）与季戊四醇的混合物，氢氧化铝等。 它们既能与基材聚合，又能与SFR-100树脂发 生协同效应；它们不仅能提高这两种聚合物的 互渗性，而且能促进炭层的生成，进而阻止烟 和火焰的发展。