硅橡胶由于其优越的性能而使其应用广泛[1]。阻燃硅橡胶在航空航天、电子及电缆方面具有非常重要的意义。早期应用于硅橡胶的阻燃剂主要是卤系阻燃剂和磷系阻燃剂。虽然含卤阻燃材料具有优越的阻燃性，但它们在燃烧时产生较多的烟雾和有毒气体对人体呼吸道和其它器官有严重危害，阻碍救灾工作的进行，并且它们的扩散速度远大于火焰的扩散速度，是火灾中最危险的因素，会使人民群众的生命财产遭到严重损失[2]。环保型阻燃剂主要是指不含有卤素的阻燃剂，该类阻燃剂可以最大限度地减少对人类健康和生态环境有害的原料和生产工艺的使用。

氢氧化镁(MH)作为添加型无机阻燃剂，阻燃抑烟、热稳定性高、无毒、腐蚀性较小被广泛应用于塑料及橡胶等行业[3-4]。但是用普通的氢氧化镁作阻燃剂与高分子材料基体的相容性差，从而降低阻燃效率，所以要求的添加量大[5]。会给高分子材料的加工性能和力学性能带来一些问题[6]。

水滑石(HT)作为一种新型功能材料，具有无卤高抑烟特点[7]。施燕琴等[8]通过熔融插层法在插层改性水滑石及其对聚丙烯(PP)力学和阻燃性的影响研究中制备得到了HT/PP复合材料，证明改性水滑石与基体PP有良好的相容性；在燃烧时，水滑石片层形成了阻隔层，起到了延缓氧气和热量向基体内部传播的作用[9]。柴德超等[10]通过对比不同品种的无机阻燃剂对丁苯橡胶阻燃性能和力学性能的影响，得出在相同条件下水滑石的阻燃效果较好。

本文以MH和HT为阻燃剂，通过在107胶中添加不同比例的MH和HT，来研究硅橡胶的阻燃性能。

1 实 验

1.1 实验原料

107胶(运动粘度为20000 mm2/s)，唐山市三友化工股份有限公司；气相法白炭黑(比表面积为200 m2/g)，赢创德固赛；阻燃型水滑石，上海纽唯丝化工有限公司；氢氧化镁(分析纯)，天津市大茂化学试剂厂。

1.2 实验仪器

GZ-120S数显恒速强力搅拌器，江苏金坛市荣华仪器制造有限公司；DZF-6020真空干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；CZF-3水平垂直燃烧仪，南京炯雷仪器设备有限公司；ZR-01智能氧指数测定仪，青岛山纺仪器有限公司；TGA4000热重分析仪，美国Perkin Elmer。

1.3 硅橡胶配方与实验步骤

1.3.1 硅橡胶配方

硅橡胶的配方如表1所示，0#样品为不加阻燃剂的硅橡胶，作为对照样品；1#～6#样品为阻燃剂的总添加量为80份，MH与HT用量不同的硅橡胶，以考察MH与HT的用量和比例对阻燃性能的影响。

表1 硅橡胶的配方
Table 1 Formula of silicone rubber

1.3.2 硅橡胶的制备

用电子天平称取100 g 107胶和5 g白炭黑于烧杯中然后强力搅拌。待其搅拌均匀后，加入一定量(按表1的配方)MH和HT。待其搅拌均匀之后，再加入正硅酸乙酯、二月桂酸二丁锡各2 g，搅拌5～10 min，用药匙将其取出均匀填充在聚四氟乙烯模具中。模具放入真空干燥箱中抽真空2～3 min排出气泡，再铺平，24 h后取出成型的试样，用壁纸刀将其切割成长130 mm、宽13 mm、厚3 mm的样条和长80 mm、宽13 mm、厚3 mm的样条，备用。

1.4 性能测试

1.4.1 热重测试

热分解性能采用TGA4000进行测试，实验条件：氮气气氛下，升温速率为20 ℃/min，温度范围30～800 ℃。

1.4.2 阻燃性能测试

极限氧指数和垂直燃烧等级按照GB/T10707-2008《橡胶燃烧性能的测定》进行测试。垂直燃烧等级共分为三个，分别为FV-0、FV-1、FV-2。

2 结果与讨论

2.1 热稳定性分析

选取阻燃剂添加总量为80份，单加MH(1#)、单加HT(6#)和MH/HT复配(3#、4#)的硅橡胶进行热重分析，TG曲线如图1所示。

由图1可知，1#和6#的初始热分解温度(T5)分别为205.3 ℃和385.7 ℃，相差高达180.4 ℃，这与HT的T5低是一致的，随着HT用量的增加，阻燃硅橡胶的T5成降低的趋势。4#和6#硅橡胶的T5大致相等，说明MH/HT为50/30这个比例时，硅橡胶的T5很高，低温热稳定性提升明显，4#硅橡胶的终止温度为553 ℃最高，说明其高温热稳定性好，在800 ℃时残碳率高达41.0%，证明其形成了较好的阻隔层，推测其应该有较好的阻燃效果。

图1 硅橡胶的TG对比图
Fig.1 The TG comparison chart of silicone rubber

2.2 极限氧指数分析

为了探究MH和HT的配比对试样阻燃性能影响，将0#～6#试样分别进行极限氧指数测试，结果如图2所示。

图2 硅橡胶的极限氧指数
Fig.2 The limit oxygen index of silicone rubber

由图2可知：0#硅橡胶是易燃的材料，其LOI仅为21.8%。单加MH(1#)与单加HT(6#)时，其LOI均比未加阻燃剂的硅橡胶(0#)的高，分别高出了21.2%和30.3%，可见单加MH或HT都可提高硅橡胶的极限氧指数，使硅橡胶有了一定的阻燃性能。而在硅橡胶中添加MH/HT二者后，阻燃硅橡胶的LOI有明显的提高，当MH/HT为50/30时4#硅橡胶的LOI达到了最大值29.3%，达到难燃水平，比0#硅橡胶提高了34.4%。MH/HT比例对提升硅橡胶的LOI有一定的影响。

2.3 垂直燃烧等级分析

与极限氧指数法相比，垂直燃烧等级的燃烧模式更接近物体燃烧的实际情况，能更好地反映硅橡胶的实际阻燃效果。阻燃剂配比对硅橡胶垂直燃烧等级的影响如表2所示。

从表2可以看出，0#硅橡胶燃烧时，有明火且有大量黑烟，无自熄趋势，未达到阻燃等级；单加HT(1#)或MH(6#)的硅橡胶也均存在滴落现象，没有达到阻燃等级；2#和5#硅橡胶有滴落，但有自熄趋势，说明MH和HT有一定的协同作用；3#和4#硅橡胶的垂直燃烧等级达到FV-2级，说明合理的MH/HT比例可以赋予硅橡胶良好的阻燃性能。

表2 硅橡胶的垂直燃烧等级
Table 2 The vertical burning level of silicone rubber

3 结 论

阻燃剂MH/HT的加入有效地调节了硅橡胶分解温度范围和残碳率，硅橡胶的LOI有明显的提高，当MH/HT为50/30时硅橡胶的LOI达到了最大值29.3%，比空白样提高了34.4%。说明阻燃剂MH/HT的加入显著提高了硅橡胶的阻燃性。垂直燃烧结果表明合理的MH/HT比例可以赋予硅橡胶良好的阻燃性能，可以达到FV-2级。