聚碳硅烷与氢氧化镁协效阻燃聚乙烯复合材料的作用机制与性能研究

聚碳硅烷（PCS）作为一种有机硅前驱体，在与氢氧化镁（Mg(OH)₂）协效阻燃聚乙烯（PE）复合材料中，发挥着改善阻燃效果和优化残炭结构演变的重要作用。以下是该协同阻燃现象的关键点概述：

协同阻燃机制

• 聚碳硅烷在高温下分解，释放挥发性小分子，形成交联网状结构或碳层，有效隔绝氧气和减少热量传递，增强阻燃性。
• 该过程促进Mg(OH)₂脱水，生成致密的MgO层，提升材料的阻隔效应。

残炭结构演变

• 聚碳硅烷的热解和交联作用导致燃烧后形成更紧密稳定的炭层结构，物理隔离氧气，减少可燃气体释放，延缓热分解。
• 炭层可能随燃烧时间从疏松转变为致密，形成连续保护层，有效保护材料残余结构。

氢氧化镁的作用

• Mg(OH)₂分解产生水蒸气，吸热降低体系温度，生成耐高温的MgO层，阻碍热和火焰传播。
• 与聚碳硅烷协同作用，形成复杂的防护结构，显著增强阻燃效能。

结构调控

• 通过调整聚碳硅烷的种类、加入量和分布，优化残炭结构，提高阻燃效率。
• 使用特定官能团的聚碳硅烷有利于形成交联网络或炭层，合适的分散技术确保Mg(OH)₂和聚碳硅烷在PE基体中均匀分布。

阻燃效果评估

• 通过TGA、LOI测试、UL-94垂直燃烧测试和SEM观察燃烧后残炭微观结构，全面了解聚碳硅烷和氢氧化镁如何共同影响材料的阻燃性能和残炭结构演变。

聚碳硅烷和氢氧化镁的协效作用为聚乙烯复合材料提供了一种高效的阻燃策略，通过优化残炭结构和提高阻燃效率，显著提升了材料的防火安全性。