有机硅阻燃环氧树脂体系的热降解动力学分析.pdf

第42卷,第4期
78
工程塑料应用
Vol 42. No4
2014年4月
ENGINEERING PLASTICS APPLICATION
Apr.20]4
doi:l10.3969/issn1001-3539.2014.04.018
有机硅阻燃环氧树脂体系的热降解动力学分析
李永优,黄梦娇,方佳琳,王诚伟,王江波
宁波工程学院化工学院,浙江宁波315016)
摘要:为获得有机硅阻燃环氧树脂体系在热降解过程中的动力学数据,并阐明有机硅阻燃剂的作用机理,使用
Change法对该体系的热降解动力学进行分析,结果发现该体系的热降解过程为一级反应。相比于空白体系,阻燃体
系的平均热降解活化能更高,成炭性能更好,这表明有机硅阻然剂在材料热降解过程中起到了较好的稳定作用,最终
达到了提高阻燃体系成炭率和阻燃性的目的。
关键词:有机硅;环氧树脂;且燃;热降解动力学;活化能
中图分类号:0634.4文献标识码:A文章编号:1001-3539(2014)04-0078-04
Thermal Decomposition Kinetics Analyses of Epoxy Resin/Silicone Flame-retardant System
Li Yongyou, Huang Mengjiao, Fang ialin, Wang Chengwei, Wang Jiangbo
School of Chemical Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315016, China)
Abstract: In order to obtain the kinetic data of epoxy resin /silicon flame-retardant system in the process of thermal
decomposition, and understand the flame-retardant mechanism of the silicone. The thermal decomposition kinetics of the flame
retardant system was focused. The results show that the thermal decomposition process is a first order reaction. Compared to the pure
epoxy resin, the average activity energy and the char yeild of the flame-retardant system are both higher. It indicates that the silicone
flame retardant enhances the thermal stability of epoxy resin, finally improves the char yeild and flame retardancy of the system
Keywords: silicone; epoxy resin; flame retardant; thermal decomposition kinetics;activity energy
环氧树脂(EP)具有优异的粘接性能、耐磨性阐明阻燃剂的作用机理。故笔者采用非定温法
能、力学性能、电绝缘性能、化学稳定性能,以及收缩中的 Change法研究了聚甲基苯基硅氧烷阻燃EP
率低、易加工成型和成本低等优点,在粘合剂、电子体系(FREP)的热降解反应动力学,计算出EP和
仪表、航空航天、涂料及电子电气绝缘材料等领域FREP的反应级数、活化能、指前因子等动力学参
得到广泛的应用。但是EP的极限氧指数相当低数,并对阻燃机理进行了研究。
(20%左右),易燃烧,特别是在空气条件下就能支持
实验部分
燃烧,这大大限制了其在某些领域的应用,因此对1.1原材料
EP进行阻燃改性非常必要2习
双酚A二缩水甘油醚( DGEBA):环氧值为
阻燃EP的开发通常是使用各种阻燃剂,以0.53,上海树脂厂有限公司;
前用量最大的是卤素阻燃剂,但由于二恶英的存在,
4,4-二氨基二苯甲烷(DDM):上海树脂厂有
人们开始将重点投向了无机物、磷酸酯、有机硅等无限公司;
卤阻燃剂。其中,有机硅阻燃剂是一类无鹵环保的
PMPSQ:自制?,包含摩尔分数81.5%和
阻燃剂,不但具有优异的阻燃性能,还能改善材料的18.5%的苯基三甲氧基硅烷和甲基苯基二甲氧基
其它性能,成为无卤阻燃研究发展的主要方向之
硅烷,分子量为4.968×10g/mol
特别是近几年比较流行的聚甲基苯基倍半硅氧烷
( PMPSQ),与以往的聚二甲基硅氧烷相比,其具有更
浙江省自然科学基金项目(LQ13B030002),宁波市自然
大的相容性和成炭性能,在不损害基体力学性能、加
科学基金项目(2013A610037),浙江省科技创新活动计划资助项
?(2013R422013),宁波市有机高分子材料与工程创新团队项日
工性能的前提下,大大提高了聚合物的阻燃性。
(2011B82002),宁波工程学院王宽诚教育基金项目
聚合物的阻燃性能与热降解行为密切相关,热
联系人:王江波,博士,副教授,主要研究功能高分子材料
降解动力学可以帮助分析聚合物的分解过程,进而
收稿日期:2014-01-19