硅橡胶常被宣传为“阻燃材料”，广泛用于电线电缆、轨道交通、儿童玩具等领域。然而，“阻燃”并非“不燃”。在火灾极端条件下，硅橡胶虽不易点燃、不熔滴、少烟，但仍会热解碳化，释放可燃气体。理解其真实燃烧行为，并通过科学改性提升防火等级，是保障公共安全的关键课题。

一、硅橡胶的本征燃烧行为

未改性硅橡胶（VMQ）的燃烧行为主要特征：

极限氧指数（LOI）：约24–26%，略高于空气（21%），属“自熄性”材料；

点燃难度高：需持续明火30秒以上才能点燃；

燃烧过程：

表面迅速形成白色二氧化硅（SiO₂）陶瓷层；

该层隔热隔氧，抑制火焰蔓延；

几乎无熔融滴落（避免引燃下方物品）；

烟密度低（比PVC低90%），毒性气体少（主要为CO，无卤化氢）。

残炭率高：700℃下残炭>60%，维持一定结构完整性。

因此，硅橡胶天然具备一定阻燃性，但难以满足UL 94 V-0、EN 45545（轨交）等严苛标准，需进一步改性。

二、主流阻燃改性技术

1. 金属氢氧化物填充

氢氧化铝（ATH）或氢氧化镁（MDH）是最常用无卤阻燃剂；

添加量40–60 wt%，受热分解吸热并释放水蒸气稀释可燃气体；

缺点：高填充导致力学性能下降、加工困难；

优化：表面硅烷偶联处理，提升分散性与界面结合。

2. 铂络合物催化成炭

添加少量铂化合物（如Karstedt催化剂衍生物）；

促进硅橡胶在燃烧时快速交联成致密SiO₂/C复合炭层；

用量仅0.1–0.5 phr，不影响物理性能；

常与ATH协效使用。

3. 纳米阻燃剂

层状双氢氧化物（LDH）、 POSS（笼型倍半硅氧烷）等；

在低添加量（5–10 wt%）下形成纳米屏障，延缓热质传递；

POSS还可参与主链构建，提升热稳定性。

4. 磷-氮协效体系

虽硅橡胶主链不含碳-碳键，但侧链甲基可被磷系阻燃剂作用；

如微胶囊红磷+三聚氰胺聚磷酸盐，促进成炭；

需注意颜色限制（红磷呈红色）。

三、典型阻燃等级与应用场景

表格

应用领域      要求标准      硅橡胶方案

消费电子线缆      UL 94 V-0, VW-1 ATH+铂催化，硬度50A

高铁内饰密封条  EN 45545-2 HL3  MDH+纳米SiO₂，低烟无卤

儿童玩具      ASTM F963, EN 71      高纯ATH，无重金属

建筑防火封堵      GB 23864      膨胀型硅胶+陶瓷纤维

注：通过UL 94 V-0的硅橡胶，垂直燃烧时火焰在10秒内自熄，无滴落引燃。

四、燃烧测试方法解析

UL 94：评估水平/垂直燃烧自熄时间；

LOI（ASTM D2863）：测定维持燃烧所需最低氧浓度；

锥形量热仪（ISO 5660）：测量热释放速率（HRR）、总热释放（THR）；

烟密度测试（ASTM E662）：评估火灾能见度影响。

优质阻燃硅橡胶HRR峰值<100 kW/m²，远低于PE（>800 kW/m²）。

五、绿色阻燃趋势

无卤化：淘汰含卤阻燃剂，避免二噁英风险；

低烟低毒：控制CO产率，提升火灾逃生窗口；

多功能一体化：阻燃+导热+电磁屏蔽，如用于新能源汽车电池包。

结语

硅橡胶的阻燃性，不是天赋的绝对安全，而是科学设计下的可控防线。它在火焰中形成的那层白色灰烬，既是材料失效的终点，也是生命逃生的起点。在安全与性能的平衡木上，每一次配方优化，都是对“不起火、不蔓延、少伤害”这一承诺的郑重践行——因为真正的阻燃，从来不是消灭火焰，而是在灾难来临前，为人类多争取一秒生机。


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