聚碳硅烷與氫氧化鎂協效阻燃聚乙烯復合材料的作用機制與性能研究

聚碳硅烷（PCS）作為一種有機硅前驅體，在與氫氧化鎂（Mg(OH)?）協效阻燃聚乙烯（PE）復合材料中，發揮著改善阻燃效果和優化殘炭結構演變的重要作用。以下是該協同阻燃現象的關鍵點概述：

協同阻燃機制

• 聚碳硅烷在高溫下分解，釋放揮發性小分子，形成交聯網狀結構或碳層，有效隔絕氧氣和減少熱量傳遞，增強阻燃性。
• 該過程促進Mg(OH)?脫水，生成致密的MgO層，提升材料的阻隔效應。

殘炭結構演變

• 聚碳硅烷的熱解和交聯作用導致燃燒后形成更緊密穩定的炭層結構，物理隔離氧氣，減少可燃氣體釋放，延緩熱分解。
• 炭層可能隨燃燒時間從疏松轉變為致密，形成連續保護層，有效保護材料殘余結構。

氫氧化鎂的作用

• Mg(OH)?分解產生水蒸氣，吸熱降低體系溫度，生成耐高溫的MgO層，阻礙熱和火焰傳播。
• 與聚碳硅烷協同作用，形成復雜的防護結構，顯著增強阻燃效能。

結構調控

• 通過調整聚碳硅烷的種類、加入量和分布，優化殘炭結構，提高阻燃效率。
• 使用特定官能團的聚碳硅烷有利于形成交聯網絡或炭層，合適的分散技術確保Mg(OH)?和聚碳硅烷在PE基體中均勻分布。

阻燃效果評估

• 通過TGA、LOI測試、UL-94垂直燃燒測試和SEM觀察燃燒后殘炭微觀結構，全面了解聚碳硅烷和氫氧化鎂如何共同影響材料的阻燃性能和殘炭結構演變。

聚碳硅烷和氫氧化鎂的協效作用為聚乙烯復合材料提供了一種高效的阻燃策略，通過優化殘炭結構和提高阻燃效率，顯著提升了材料的防火安全性。