硅橡胶具有无味无毒，不怕高温和抵御严寒的特点，在300℃和-90℃时仍有较好的强度和弹性。硅橡胶还有良好的电绝缘性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性以及防霉性、化学稳定性等，因此被广泛应用于电子电器、电线电缆 、航空航天、医药卫生等领域。
但同时硅橡胶也存在很多问题，比如强度低、可燃点较低，在空气中遇到明火即可发生燃烧。况且目前已有硅橡胶用以解决电子设备的散热和吸波问题，所以对其火灾安全性的要求也越来越高。
硅橡胶制品
防火硅橡胶和阻燃硅橡胶的区别在于阻燃硅橡胶燃烧后的残留物为灰烬，而防火硅橡胶燃烧后的残留物为陶瓷状硬壳，硬壳在火灾(650~1300℃)条件下不熔融、不滴落，起到坚固的保护作用。
阻燃防火硅橡胶能够在火灾发生时保证硅橡胶制品的安全性，为人员疏散赢得宝贵时间。那么硅橡胶常用的阻燃剂及其阻燃机理有哪些？防火硅橡胶的成瓷填料和成瓷机理是什么？
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阻燃硅橡胶常用阻燃剂及性能影响
1 无机氢氧化物阻燃剂
无机氢氧化物阻燃剂的阻燃机理主要有以下几个方面：
氢氧化镁
氢氧化铝、氢氧化镁和阻燃协效剂对阻燃硅橡胶性能有阻燃效果，在高填充量的情况下会出现团聚现象进而造成制品物理机械性能下降。但是如果能对氢氧化铝表面进行改性就可以有效解决这一问题 。
2 磷系阻燃剂
磷系阻燃剂可分为无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂，其品种众多、用途广泛 、高效低毒。无机磷系阻燃剂以红磷和磷酸为主，有机磷系阻燃剂包括磷酸酯和亚磷酸酯等。
聚磷酸铵APP
目前，硅橡胶中常用的磷系阻燃剂为聚磷酸铵(APP)。APP的阻燃机理是在高温作用下发生吸热反应，释放出氨气、水分和磷酸等，磷酸在高温时仍然会发生脱水反应生成焦磷酸和聚偏磷酸。氨气、水会降低氧浓度，其次反应生成的焦磷酸和聚偏磷酸会附着在可燃物表面，起到隔绝氧气的作用。
3 硅系阻燃剂
硅系阻燃剂虽然发展较晚，但因为其优异的阻燃性能、良好的加工性能和出色的力学性能，特别是其具有环境友好性而备受人们关注，具有广阔的发展前景。材料在燃烧时，硅系阻燃剂多半迁移到材料表面，形成含有硅氧键和硅碳键的隔氧绝热保护层，既能隔绝氧气与材料的接触，又能阻止燃烧生成的分解产物外逃 ，与此同时这些化合物替代了可燃物的有机成分。
气相二氧化硅阻燃剂
4 膨胀型阻燃剂
膨胀型阻燃剂根据其膨胀原理不同可分为物理膨胀型和化学膨胀型阻燃剂，化学膨胀型阻燃剂是一种不含卤素，以氮磷为主要成分的阻燃剂。物理膨胀型阻燃剂在燃烧过程中膨胀形成“蠕虫”状结构并且分子链中的碳元素形成致密炭层，致密炭层与“蠕虫”状结构一起覆盖在燃烧区域表面，有效抑制燃烧区域物质及能量的输送，从而达到阻燃目的。
化学膨胀型阻燃剂会在气源的作用下在密封胶表面形成一层均匀的多孔泡沫炭层而在凝聚相起阻燃作用，该炭层可以起到隔热、隔氧、防止产品熔融滴落的作用，所以具有良好的阻燃性能。膨胀型阻燃剂也可能在气相发挥阻燃作用，因为组成此类阻燃剂的磷-碳-氮阻燃体系遇热可能产生极少量的一氧化氮及氨气，二者使燃烧赖以进行的自由基化合中断而导致链反应终止。此外，自由基也可能碰撞在组成泡沫体的微粒上而互相化合形成稳定的分子，导致链反应中断。
膨胀石墨
膨胀石墨(EG)具有良好的可膨胀性和耐高温性，目前已广泛应用于阻燃领域。EG 在高温下膨胀能够形成绝热层，起到隔热的作用，是一种优良的阻燃剂。Sadykov 等在硅橡胶中加入质量分数为5%的改性EG，制得一种具有良好膨胀效果的阻燃硅橡胶 。经马弗炉测试，可得到膨胀系数为5.8的膨胀炭层 。
5 氮系阻燃剂
氮系阻燃剂主要是指三聚氰胺MA及其衍生物。MA不可燃，加热易升华，急剧加热则发生分解。该种类型的阻燃剂无卤、低烟、价格低廉且没有腐蚀性，阻燃效果较好。MA 成为优良阻燃剂的主要原因是其在250~450℃即可发生分解反应，该过程会带走大量的热，并放出氨而形成多种缩聚物，另一个原因是MA能够影响材料的熔化行为，并加速其炭化成焦。
三聚氰胺阻燃剂
6 铂系阻燃剂
将铂化合物添加到硅橡胶中能有效提高硅橡胶的阻燃性能，但铂化合物阻燃剂在单独使用时效果并不理想，往往需要与其他添加剂进行协同使用。
铂矿石
铂系阻燃剂是硅橡胶中常用的阻燃剂，其阻燃机理是在凝聚相中发挥作用：一方面 ，铂化合物在硅橡胶燃烧时促进形成炭层；另一方面铂系阻燃剂在硅橡胶裂解中能将填料冷凝，形成阻隔空气的屏障。
7 卤系阻燃剂
卤系阻燃剂主要包括氯系和溴系阻燃剂，卤系阻燃剂是阻燃效果优异的阻燃剂，含卤化合物在热的作用下会产生含卤自由基(X·)，进一步反应生成卤化氢(HX)，HX又去捕获高能量的羟基自由基(HO·)，与之反应生成低能量的X·和水，如此循环可切断HO·的连锁反应，使HO·消失，最终达到阻燃的目的。但随着国家对环保要求的不断提高，卤系阻燃剂受到越来越多的限制。
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防火硅橡胶所用防火填料及性能影响
近年来，陶瓷化硅橡胶作为一种新型防火阻燃复合材料成为研究热点。防火硅橡胶材料是一种以硅橡胶为基体的新材料，能够在1100℃的高温火焰下形成一定硬度和强度的耐火陶瓷炭层，进而防止火焰穿透，阻止火焰的进一步传播。
1 高岭土
高岭土具有双八面体的晶体结构，可以作为陶瓷化硅橡胶的成瓷填料。刘思阳等制备了一种脱醇型单组分陶瓷化有机硅密封胶。其中，高岭土作为一种成瓷填料，硼酸锌起到助熔剂的作用促进陶瓷体的形成。结果表明，添加了复合陶瓷化粉的密封胶在高温煅烧后体积发生了一定的膨胀，但是没有明显的缺陷和裂纹出现，并且试样的形貌保持良好，故该复合陶瓷化粉具有良好的防火效果。
高岭土
2 云母
云母是一种硅酸盐类矿物质，含有多种金属元素，为层状结构，具有优良的介电性能、绝热性能、化学稳定性和较高的物理机械性能，并且耐高温、耐酸碱。
云母
在陶瓷化硅橡胶复合材料中，云母不仅可提高陶瓷化硅橡胶复合材料的电绝缘性和热稳定性，还能在一定程度上降低复合材料的成本。
3 纤维类填料
纤维可以用于橡胶复合材料的改性。碳纤维、硅酸钙纤维等也是常用的成瓷填料 ，能显著提高复合材料的力学性能和热稳定性。Dietrich等通过在树脂增强的加成型室温硫化硅橡胶中加入1.5%~35.0%的中空陶瓷微球和8.0%~30.0%的石英粉和氧化镁以及适量的短切碳纤维和玻璃纤维，得到的制品在700℃下灼烧15 min后，只产生了少量的烟。
4 硅灰石
硅灰石是一种含钙的偏硅酸盐类物质，具有优异的热稳定性和化学稳定性，被广泛应用于橡胶及涂料等产品。
硅灰石
Nicholson等制备了具有防火特性的固化硅氧烷泡沫，所添加的防火填料为硅灰石，该制品在燃烧时可在聚合物表面形成陶瓷，可以阻止火焰的进一步传播。郝葆华等在硅橡胶中添加了75份硅灰石，结果表明，该制品的LOI达到39.3%，起到了很好的防火效果。
硅橡胶的陶瓷化过程，仅有成瓷填料是远远不够的，还需助熔剂的作用促进成瓷 。Bielnski等发现玻璃粉、氧化锌和硼酸锌等低熔点助熔剂在陶瓷化过程中起着重要的作用。
硅橡胶阻燃防火技术从诞生以来，无论是基础研究还是产品开发均取得了巨大的进展，但从阻燃防火聚合物的研究到成熟应用仍是一个长期而复杂的过程。
参考资料：阻燃防火硅橡胶研究进展
原文始发于微信公众号（艾邦高分子）：阻燃硅橡胶VS防火硅橡胶，有什么区别？机理有何不同？
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