可陶瓷化耐极限高温热老化高分子材料.ppt
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1、可陶瓷化耐极限高温热老化高分子材料,高分子材料性能优良,应用广泛,但也有明显的缺点,相比无机非金属材料,其耐老化性能差,尤其耐极限高温热老化性能极差。 可陶瓷化耐极限高温热老化高分子材料是一种近期快速发展起来的新型聚合物基复合材料,与传统高分子材料在高温环境中降解生成几乎毫无强度的粉末不同,这种新型材料在常温使用时保持高分子材料特性,在火灾等高温条件下则能快速陶瓷化,形成具有一定强度、能够自支撑的多孔陶瓷状材料,起到阻燃和高温热防护作用,其加工和成型工艺与传统高分子材料相同,近年来发展较快。,1基本构成,可陶瓷化耐极限高温热老化高分子材料通常以聚合物为基体,添加反应性无机填料、低软化点助熔剂和
2、耐高温矿物粉体等可陶瓷化填料并配合其他助剂而成。,1.1 基体材料,从理论上讲,可以加入高含量无机填料并保持较好加工性能和机械性能的聚合物均可用作可陶瓷化耐极限高温热老化高分子材料的基体材料,包括塑料如聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等,橡胶或弹性体如天然橡胶、乙丙橡胶、EVA弹性体、POE弹性体和硅橡胶等。考虑到成瓷稳定性以及基体高温分解时要少烟无毒,基体材料优选热固性交联聚合物,或者是具有高熔点和/或在其熔点附近分解而形成炭的聚合物,目前应用最多的基体是硅橡胶。硅橡胶主链由Si-O-Si键组成,是一类主链上不含碳原子的大分子弹性体,具有优良的耐高温与耐寒性,良好的耐老化性、电气绝缘性和化学稳定性。
3、同时硅橡胶还具有燃烧时少烟无毒、燃烧热值低、火焰传播速度慢等特点。硅橡胶作为可陶瓷化耐极限高温热老化高分子材料基体材料的另一优势是:当它分解后,会产生大量的微细SiO2颗粒,为陶瓷化转变提供物质基础,有助于陶瓷的生成。,1.2可陶瓷化填料,可陶瓷化耐极限高温热老化高分子材料主要依靠添加其中的成瓷填料来实现快速陶瓷化,这种成瓷填料主要包括反应性无机填料(或其前驱体)和低软化点助熔剂(或其前驱体)。 反应性无机填料(或其前驱体)主要包括碱性氧化镁与酸性二氧化硅以及磷酸盐与硅酸盐矿物。 助熔剂一般指能降低其他物质的软化、熔化或液化温度的物质,按化学性质可分为碱性助熔剂(如氧化钙、氧化镁)、酸性助熔剂
4、(如二氧化硅)和中性助熔剂(萤石、氧化铝)。可陶瓷化耐极限高温热老化高分子材料中添加的助熔剂主要包括玻璃粉、硼酸盐、金属氢氧化物、金属碳酸盐和硅酸盐矿物(硅铝酸盐、碱金属的硅铝酸盐、硅酸铝和硅酸钙)。,1.3其它填料,可陶瓷化耐极限高温热老化高分子材料中还经常需要添加耐高温金属氧化物或耐高温矿物粉体作为耐火填料,耐火填料可以参与陶瓷化反应,也可以是惰性物质。掺入高温不熔的无机纤维(如硅酸铝陶瓷纤维),可改进陶瓷产物的机械性能,并能减小陶瓷化前后材料尺寸的变化,另外添加偶联剂可以提高陶瓷化前后材料的机械性质。人工合成的填料相比天然矿物填料,由于杂质较少,有利于提高陶瓷产物的绝缘性。,2. 陶瓷化
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