硅橡胶通过卤系阻燃剂等复合方式来提高阻燃性
硅橡胶的阻燃性可以通过添加阻燃剂来提高,如众所周知的卤系阻燃剂和金属水合物,或不太为人所知的铂、铑和铱配合物。膨胀型或陶粒化添加剂实际上并不具有阻燃性,但它们可以作为一种被动阻燃形式。多种方法可以复合成一个单一的产品,以达到最高水平的阻燃性可能。
卤系阻燃剂
卤系阻燃剂是最著名和最受关注的阻燃剂之一。关于限制有害物质的指令2002/95/EC (RoHS),限制了溴化阻燃剂在某些材料中的使用,因为这会对环境产生负面影响。溴系和氯系阻燃剂在气相中起中和自由基的作用,自由基是导致材料降解和易燃副产品形成的原因。卤系阻燃剂在中等负荷下是有效的(通常是10%w),因为卤素自由基在燃烧过程中再生。溴系阻燃剂比氯系阻燃剂更有效。与氯自由基相比,溴自由基在更窄的温度范围内释放,从而在火焰前沿产生更高浓度的溴。
金属水合物
氢氧化铝(ATH)和氢氧化镁(MDH)是两种金属水合物,用于增强阻燃性。金属水合物在热分解过程中释放水。在燃烧过程中,释放出来的水吸收热量,挥发并冷却燃烧的材料。挥发出的水稀释了材料表面的降解产物和氧气。另外,金属水合物脱水后变成金属氧化物,不可燃,并使零件绝缘。
过渡金属配合物
铂、铑和铱配合物可提高硅橡胶在低负荷下的阻燃性能(通常重量<1%)。铂特别有用,因为它既是阻燃剂,又是硫化硅橡胶的催化剂。铂的催化作用使硅橡胶成为强力阻燃剂。在热氧化过程中,铂化合物催化亚甲基间和分子内桥的形成,降低了热降解的可能性。这可以在TGA扫描硅橡胶时看到,无论是否加入了ppm的铂络合物。通过添加铂络合物降低了热降解,直接转化为改进的阻燃性。
陶粒化添加剂
膨胀型硅橡胶配方包含粘合剂、发泡剂和酸性源,其设计目的是形成牺牲表面,隔离底层部件。粘结剂的设计是在材料的降解温度以下熔化。发泡剂释放出一种不可燃气体,如水蒸气、二氧化碳、氮气或氨气,使熔化的粘合剂起泡。酸源释放出一种酸,这种酸与高熔点的温度发生反应。泡沫结构通过使材料与外部热源绝缘来保护材料 。泡沫结构还可以防止降解产物的逸出和与氧的相互作用。膨胀需要热量才能起作用。所需的热量可以来自材料的燃烧,也可以来自外界。阻燃材料用于钢结构支撑的防护涂层和防火材料中,以防止火灾从一个区域蔓延到另一个区域。