有机硅耐烧蚀材料的研究进展

对有机硅耐烧蚀材料发展现状,影响性能的因素及应用前景作了较全面的综述。     

石棉纤维对环氧基耐烧蚀涂料性能影响研究

论述了烧蚀涂料的功能和烧蚀机理。研究了在以环氧为基体材料的烧蚀涂料中,石棉纤维的各种状态（种类,粒径,含量,纯度以及处理工艺）对烧蚀材料的耐烧蚀性能和机械性能的影响。     

有机硅耐烧蚀材料的研究进展

综述了有机硅耐烧蚀材料的概况并对有机硅耐烧蚀材料的类型,使用原则和评价方法作了说明。详细介绍了有机硅耐烧蚀材料配方设计中各重要组成部分的选择、功能和作用原理,并对未来有机硅耐烧蚀材料的发展作了预测。     

稻壳二氧化硅对含膦环氧树脂的协效阻燃作用

将稻壳Si O2与含膦阻燃剂甲基环己基次膦酸铝[Al(MHP)]应用到环氧树脂(EP)中,着重研究了Si O2的添加量对Al(MHP)/EP体系的阻燃协效作用。结果显示,热分解过程的产物主要是含磷和硅的化合物,证实了富含磷、硅的化合物主要通过凝相机理发挥阻燃作用。稻壳Si O2显示出比较优异的协效作用和成碳性。     

有机硅改性高分子材料阻燃及耐烧蚀性能研究进展

从阻燃和烧蚀机理、加工改性方法和具体应用3个方面对于有机硅改性高分子材料阻燃耐烧蚀性能的研究进行了总结,着重综述了直接共混、与其他阻燃剂协同作用以及合成含硅聚合物3种最主要的加工改性方法,指出了目前有机硅改性高分子材料阻燃耐烧蚀性能研究中存在的问题,并进行了总结和展望。     

有机硅基耐烧蚀材料的研究

以室温硫化硅橡胶为基材,采用联二脲、芳纶纤维作为配合剂制成了固体火箭发动机用耐烧蚀材料,讨论了联二脲和芳纶对材料烧蚀率和机械性能的影响。结果表明,联二脲、芳纶纤维单独和混合使用都能够降低烧蚀材料的烧蚀率。当以7．5／0．5的比例混合使用时,能够获得最低的烧蚀率（线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0．146mm/s和0．153g/s)。由于联二脲、芳纶纤维与室温硫化硅橡胶的相容性较差,材料的机械性能有所下降。     

环氧树脂的烧蚀性能及ZB的阻燃作用

本文研究了E51环氧树脂和咪唑固化体系的烧蚀性能,探讨增韧剂和阻燃剂对于烧蚀性能的影响,得出单独使用ZB阻燃剂的明显阻燃作用以及ZB与其他阻燃剂共用时大大降低线性烧蚀率和质量烧蚀率的结论。     

硼-磷-氮协效膨胀型阻燃剂的合成与性能研究

以三聚氰胺(MEL)、磷酸(PA)、硼酸(BA)等为原料,合成了三聚氰胺磷酸盐(MP)和三聚氰胺硼酸盐(MB)中间体,以及三聚氰胺磷酸硼酸盐(MPB)硼-磷-氮协效三位一体膨胀型阻燃剂,用红外光谱和元素分析等方法对合成产物的结构和组成进行了表征,确定了阻燃剂合成的最佳条件。探讨了MPB的元素组成对MPB阻燃环氧树脂复合材料氧指数的影响,以及MPB的协同阻燃机理。结果表明:合成MP时,三聚氰胺和磷酸的最佳摩尔比为1:0.5;合成MB时,三聚氰胺和硼酸的最佳摩尔比为10:1;合成MPB-1(以MP为中间体)的最佳质量比为w(MP):w(BA)=3:1;合成MPB-2(以MB为中间体)的最佳质量比为w(MB):w(PA)=0.92:1。MPB-2对环氧树脂的阻燃性能优于MPB-1,这是由于MPB-2中元素组成均衡,使得B-P-N协效作用明显。     

耐烧蚀EPDM胶料配方的研究

以耐烧蚀树脂和阻燃剂的配合为主，探讨固体火箭燃烧室用耐烧蚀EPDM胶料的配方设计。用正交试验法确定的胶料优化配方为；EPDM 100，白炭黑15-25，氧化锌5，硬脂酸0．6，纤维5，耐烧蚀硼树脂10，硼酸锌9，三氧化二锑15，固体氯化石蜡30，增塑剂DOS 8，硫化剂DCP 5。该配方胶料耐烧蚀性能和拉伸性能好，满足使用要求。     

分子间磷杂菲与磷腈双基协同阻燃环氧树脂研究

将六苯氧基环三磷腈(HPCP)和9,10–二氢–9–氧杂–10–磷杂菲–10–氧化物(DOPO)复合应用于阻燃环氧树脂(EP),通过极限氧指数和垂直燃烧性能测试、热失重分析、锥形量热分析等研究了其协同阻燃EP的性能,探讨了协同阻燃机理。结果表明,当DOPO在HPCP/DOPO复合阻燃剂中所占比例达到80%时,样品的阻燃级别达到UL94 V–0级,总热释放量降低,优于两种阻燃剂单独使用条件下对EP的阻燃效果,表明磷腈和磷杂菲两种阻燃剂之间存在着协同阻燃效应。     

环氧改性有机硅树脂的制备及其性能研究

采用化学方法制备了环氧改性有机硅树脂。通过红外分析表明,环氧树脂与有机硅树脂发生了化学反应。研究发现：环氧改性有机硅树脂的水接触角、瓦均有变化,微观形态仍呈均相结构。研究还发现：随环氧树脂用量增大,改性有机硅树脂微观结构的粗糙度提高,水接触角增大。     

有机硅改性环氧树脂的制备及性能

以自制的乙酰丙酮钛为催化剂,有机硅树脂TSR144为改性剂,通过化学改性的方法制备了一系列有机硅改性环氧树脂.探讨了有机硅加入量对改性环氧树脂固化物结构及性能的影响,采用IR、TGA/DTG技术对改性环氧树脂进行了表征及分析,并利用扫描电镜( SEM)观察断面的微观形貌.结果表明:随着有机硅含量增加,样品最大分解速率时的温度(T1max)呈S型曲线变化趋势;当有机硅的含量为16.7％时,复合体系的力学性能显著改善,其拉伸强度、断裂伸长率分别达到54.86 MPa,9.43％,比未改性的纯环氧树脂分别提高了8.54 MPa,2.71％.     

聚丙烯膨胀成炭行为对裂解燃烧过程的影响

对膨胀阻燃聚丙烯材料在锥形量热仪试验条件下的燃烧过程进行了研究，分析了材料膨胀成炭行为对裂解燃烧过程的影响。测量了纯聚丙烯及膨胀阻燃聚丙烯在膨胀燃烧过程中的质量损失速率、热释放速率和炭层膨胀高度随时间变化规律。分析了膨胀高度、膨胀速度、炭层结构对裂解燃烧的影响。结果表明，随着膨胀阻燃剂添加量的增加，膨胀升高的速度有加快的趋势；随着外部辐射功率的加大，膨胀速度加快。聚丙烯材料的炭层整体性越强，炭层结构越致密，阻隔效果越好，热释放速率越低。通过对材料膨胀成炭过程的理论分析也验证了膨胀高度（或膨胀速度）和炭层的结构都对裂解燃烧过程有很大的影响。     

DOPO基低聚物与介孔二氧化硅协同阻燃环氧树脂

采用介孔二氧化硅(MS)与9,10–二氢–9–氧杂–10–磷杂菲–10–氧化物基低聚物(PDAP)对环氧树脂(EP)进行阻燃,制备阻燃环氧固化物。通过热重分析、极限氧指数(LOI)和UL–94测试对固化物的热稳定性和阻燃性能进行研究,并利用红外光谱、裂解–气相色谱/质谱联用仪和扫描电子显微镜对MS与PDAP的协同阻燃机理进行研究。结果表明,PDAP与MS存在较好的协同阻燃作用,当4%的PDAP和0.5%的MS添加至EP中,得到的固化物在燃烧时出现剧烈的吹熄现象,其LOI值高达34.3%,并通过UL–94的V–0级测试。在凝聚相,PDAP降解产生的磷酸类物质与MS反应生成磷硅酸盐,促进生成富磷、硅的致密炭层。在气相的阻燃机理主要是含磷自由基的猝灭作用和难燃气体的稀释作用。     

膨胀石墨(EG)协同新型磷系膨胀阻燃环氧树脂的制备及阻燃性能研究

经六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷腈(DOPOMPC)和聚磷酸铵(APP)处理环氧树脂(EP)的基础上加入可膨胀石墨(EG),制备新型膨胀阻燃环氧树脂复合材料(DOPOMPC/APP/EG/EP)。通过极限氧指数(LOI)、水平垂直燃烧(UL-94)、锥形量热(CONE)、扫描电镜(SEM)等方法,研究了协效剂EG加入对复合材料阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,适量EG与DOPOMPC/APP体系有良好的协同阻燃作用,并提高了环氧树脂复合材料力学性能。当DOPOMPC/APP/EG总添加量为22%(DOPOMPC/APP/EG的比例为5/5/1),复合材料LOI值高达38.4%;热释放速率峰值(pk-HRR)、比消光面积(av-SEA)、有效燃烧热平均值(av-EHC)和一氧化碳释放率平均值(av-CO)较纯EP(EP0)分别降低了81.8%,35.5%、29.0%和33.3%;其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比EP1(10%DOPOMPC/10%APP/EP)体系分别提高了70.5%、1.5倍和2.6倍。     

Synergistic barrier flame‐retardant effect of aluminium poly‐hexamethylenephosphinate and bisphenol‐A bis(diphenyl phosphate) in epoxy resin

Two flame retardants, aluminium poly‐hexamethylenephosphinate (APHP) and bisphenol‐A bis(diphenyl phosphate) (BDP), were incorporated into diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) thermoset with 4,4′‐diaminodiphenyl sulfone (DDS) as curing agent, and then the synergistic flame‐retardant behaviors of the cured thermosets were investigated. Compared with thermosets containing 10 wt% APHP and 10 wt% BDP alone, the sample with 3.3 wt% APHP and 6.7 wt% BDP (3.3%APHP/6.7%BDP/EP; EP is DGEBA/DDS) possessed a better flame‐retardant effect since its limited oxygen index reached 35.0% and in the UL94 test it passed the V‐0 rating. The cone calorimeter test revealed that the 3.3%APHP/6.7%BDP/EP sample generated less gaseous fragments and more smoke particles instead of fuels and verified that APHP and BDP exhibited an outstanding synergistic effect on the barrier effect. Macroscopic digital photos and micrographs from scanning electron microscopy further disclose that BDP facilitated the formation of a flexible film covering holes in the residue. The flexible film was combined with aluminium phosphate particles which were produced by decomposed APHP, thereby forming a char layer with increased barrier effect. The synergistic barrier effect from APHP and BDP imposed a better flame‐retardant performance for epoxy thermosets. © 2017 Society of Chemical Industry     

有机硅材料的市场与产品开发(续十六)

介绍了有机硅树脂的品种及产品形态,以及甲基硅树脂和甲基苯基硅树脂的合成及应用。     

含酰胺基硅树脂的制备

分别以4种二元羧酸酯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷为原料、甲醇钠为催化剂,通过酰胺化反应制备了8种含酰胺基的硅化合物;以苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷为原料,稀盐酸为催化剂,通过水解缩聚反应制备了甲基苯基硅树脂预聚体;再将含酰胺基的硅化合物与硅树脂预聚体反应,制备了含酰胺基的硅树脂。实验发现,含酰胺基硅化合物的引入能有效提高硅树脂的耐油性、耐溶剂性及硬度;尤其是加入10%的N,N’-双[3-(二乙氧基甲基硅基)丙基]对苯二甲酰二胺(化合物3c)或N,N’-双[3-(三乙氧基硅基)丙基]对苯二甲酰二胺(化合物3d)的硅树脂,其室温耐油性、200℃耐油性分别从未改性硅树脂的7天和24 h提高到160天以上和400 h以上,耐溶剂(石油醚或二甲苯)性及硬度分别从未改性硅树脂的18 h和4H提高到3 000 h和8H。