氢氧化铝用量对硅酮密封胶的性能影响

摘要：以氢氧化铝作为阻燃剂制备成硅酮密封胶，研究其用量对其阻燃性能、力学性能和挤出性等性能的影响。研究表明，随着氢氧化铝使用量的增加，硅酮密封胶的阻燃效果显著，但其力学性能和挤出性有所影响。氢氧化铝使用量为5%wt时，可以制备兼具阻燃效果和较好的力学性能和挤出效果。

关键词：硅酮密封胶；氢氧化铝；阻燃粉；力学性能

0前言

随着社会的发展，我国居民逐渐踏进小康社会，我国人民不再是只关注温饱的问题，更多的是关注自身的安全问题。根据消防部门统计，全国共发生建筑电气火灾事故62.8万起，占全国火灾总量的40%以上，而在重特大火灾事故中，建筑电气火灾事故所占比例高达70%[1]。建筑发生火灾时，其缝隙烟和蹿火是导致火灾蔓延和火势失控的重要原因之一[2]。硅酮密封胶作为建筑构件的关键密封粘接材料[3]，胶体本身具有一定的难燃性，但被点燃后会持续燃烧至胶体燃烧殆尽为止，经焚烧后的胶体易发生粉化，难以维持作为密封胶应于的密封粘接作用[4]。阻燃型硅酮密封胶主要是通过在基料中添加一定量的阻燃剂来实现的。该密封胶虽能被点燃，但离开火源后能够离火自熄，当建筑发生火灾时，可有效降低火灾从缝隙处蔓延开来[5]。目前阻燃剂主要为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、无机阻燃剂等种类[6]。其中，氢氧化铝是无机阻燃剂使用最多的种类[7]。本文通过在硅酮密封胶中引用一定量的氢氧化铝，制成阻燃硅酮密封胶，探究氢氧化铝用量对硅酮密封胶的阻燃效果、力学性能的影响。

1实验

1.1主要原料

107硅橡胶，江西星火有机硅厂；二甲基硅油，山东东岳化工有限公司；纳米碳酸钙，恩平白翠华实业有限公司；甲基三丁酮肟基硅烷，康迪斯化工有限公司；催化剂，南京云锡鼎承科技有限公司；硅烷偶联剂，湖北新蓝天新材料股份有限公司；氢氧化铝，广州济成进出口贸易有限公司。

1.2试验仪器

5L行星动力混合机、5L实验室真空捏合机，佛山苏佳意智能装备有限公司；LK-103B型电子万能力学试验机，东莞市力控仪器科技有限公司。

1.3 阻燃硅酮密封胶制备

1.3.1基料的制备

将107硅橡胶、二甲基硅油、纳米碳酸钙、氢氧化铝按一定比例加入真空捏合机搅拌，待温度升至110℃～120℃时，抽真空至负压0.085MPa，搅拌3h。搅拌结束冷却后，即得到基料。将定量基料加入5L行星搅拌缸中，抽真空搅拌5min，加入交联剂后抽真空搅拌15min，再加入偶联剂、催化剂等助剂，抽真空搅拌20min，最后灌装到塑料胶瓶内。

1.4性能测试及表征

1.4.1表干时间：按照 GB/T 13477.5—2017标准进行测试。

1.4.2阻燃性能：按GB/T 2408-2008《塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法》中垂直法进行测试

1.4.3力学性能：按照GB/T 13477.8-2017标准进行测定。

1.4.4硬度性能：按照GB/T531.1-2008进行测定，将试样制成大于6 mm的厚度且光滑、平整，待完全固化7d后，再进行硬度测试。

1.4.5挤出性：按照GB/T 13477.3-2002《建筑密封材料试验方法 第3部分：使用标准器具测定密封材料挤出性的方法》进行测试。

1.4.6固化深度：按GB/T 32369-2015《密封胶固化程度的测定》中楔形槽法进行24h固化深度测试。

2结果与讨论

2.1氢氧化铝用量对硅酮密封胶阻燃性能的影响

由表1可知，未添加氢氧化铝时密封胶不具备阻燃效果，氢氧化铝添加量为2.5%时，其密封胶有一定阻燃的效果，但并不明显，只有FV-2级。随着氢氧化铝的添加量增加，其阻燃效果更为明显，这是因为氢氧化铝作为阻燃剂，其受热分解时需要吸收大量热量，同时产生大量的水蒸气覆盖在密封胶的表面，能够降低其表面的温度，也稀释燃烧区的空气中的氧含量，在一定程度上限制密封胶的燃烧。除此之外，氢氧化铝受热分解生成的氧化铝覆盖在密封胶表面，隔绝氧气和热量在密封胶内部传递，进而有效阻止密封胶燃烧。

2.2氢氧化铝用量对硅酮密封胶常规性能的影响

由表2可知，氢氧化铝的用量对表干时间和固化速度影响并不明显，但对稠度和挤出性的影响是十分明显的。随着氢氧化铝用量的提高，密封胶的稠度由9.2cm降到8.3cm，挤出性由602mL/min降到357mL/min，这是因为氢氧化铝的比表面积大，与密封胶体系中的聚硅氧烷分子链和硅油的分子链相互作用相对较大，密封胶体系结构较为紧凑，表现为密封胶浆料稠度值相对较小，挤出性较低。

2.3氢氧化铝用量对硅酮密封胶力学性能的影响

由图1可知，未添加氢氧化铝时，其拉伸强度和断裂伸长率都比较高，但添加氢氧化铝后，其拉伸强度和断裂伸长率有所降低。随着氢氧化铝用量的增加，其力学性能呈现下降的趋势，但变化并不明显。其原因主要是氢氧化铝的比表面积大，在制胶过程中粉体分散得越均匀，其对聚硅氧烷分子链的吸附点越多，密封胶的拉伸强度和拉断伸长率也越高，但氢氧化铝是功能性填料，其补强效果弱于纳米碳酸钙。因此，未添加氢氧化铝的密封胶的力学强度要优于添加氢氧化铝的密封胶的力学强度。

3.结论

研究发现，氢氧化铝对硅酮密封胶的阻燃性能有着重要的影响，氢氧化铝使用量越多，其阻燃性能越好，但稠度、力学性能和挤出性等性能随氢氧化铝使用量的增加而降低，减少氢氧化铝使用量，能够提高硅酮密封胶的力学性能和挤出性，但阻燃效果则会下降。。综合各项性能指标，当硅酮密封胶体系中添加5wt%的氢氧化铝时，可以制备兼具阻燃效果和较好力学强度的密封胶，同时硅酮密封胶挤出效果也较为优良。

4参考文献

[1] 今年1-6月全国接报火灾55万起[J]. 中国消防， 2023（07）： 16-17.

[2] 刘阳尧. 建筑火灾事故原因及其调查方法探究[J]. 工程建设与设计， 2023（08）： 49-51.

[3] 穆清林， 孟凡涛， 魏春城， 等. 无卤阻燃剂在橡胶中的应用及研究进展[J]. 应用化工， 2023， 52（05）： 1582-1586.

[4] 宋翊， 马文龙， 刘俊菱， 等. 无卤无机阻燃剂的制备与性能研究[J]. 消防科学与技术， 2022， 41（01）： 116-119.

[5] 温海军， 姚荣茂， 陈炳耀， 等. 浅析阻燃硅酮密封胶[J]. 化工管理， 2018（20）： 10-11.

[6] 陈嘉琳， 乐超凡， 吴经方， 等. 阻燃剂及阻燃整理应用研究进展[J]. 化工新型材料， 2024， 52（09）： 48-53+58.

[7] 党力， 吕智慧. 无机阻燃剂的研究进展[J]. 中国塑料， 2018， 32（09）： 1-8.