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一位老材料工程师对热塑性弹性体(TPS)阻燃的剖析


TPS热塑性弹性体泛指以SEBS(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物)为主要成分的热塑性弹性体 。兼有塑料和橡胶的优秀特性  ,可热塑性加工 、手感柔韧细腻 ,抗老化、强度高     、耐高低温、易成型 ,不易流淌 ,尺寸稳定性及设计灵活性好,适用于挤出 、注塑、注压  、压延 、中空成型等塑料成型工艺   ,几乎所有软质制品均可采用 。

 

但TPS热塑性弹性体配方体系组分众多 ,由于各组分结构性质差异,机理不明确      ,给阻燃带来了相当难度 ,在使用过程中存在很大的安全隐患    ,这给产品的使用带来了一定的局限性。

 

TPS阻燃难点所在——三座大山 

难点一:阻燃剂选择难度大 

阻燃剂与基材的相容性差,弹性体系中阻燃剂的加入量稍大时 ,特别是在无卤阻燃中 ,TPS弹性模量 、柔韧性 、力学性能 、耐磨性能大幅度下降 ,熔体流动性变差 ,弹性体难于成型  ,且表面容易出现阻燃剂迁移,构成污染环境   。

 

难点二:阻燃剂机理不明确

TPS体系中主要为橡胶、聚烯烃树脂、增塑剂和填充物的多相混合结构 。聚烯烃树脂的无卤阻燃虽有比较成熟的配方和实例。但SEBS和聚烯烃类PP    ,PE的阻燃机理其实并不相同     ,一种阻燃剂要同时阻燃多种塑胶组分难度较大 。

 

难点三   :增塑剂降低阻燃性

TPS为了降低硬度是手感更柔和   ,往往需要添加增塑剂(白油),通常以26# 、32#白油、70#白油这四种为主 。由于四种油品的极限氧指数及流动性差异,同时油类物质天然的易燃性大大降低弹性体阻燃性   ,所以在生产低硬度产品时如何解决增塑剂与阻燃的关系  ,如何选择白油的种类至关重要    。

 

TPS阻燃解决方案——四步走原则

根据本人在上海人生就是博公司从业多年研发积累 ,致力于攻克上述技术难点  ,总结了四步走原则 ,取得了一定成效,使得阻燃TPS弹性体阻燃级别可达到UL94 V0级    ,氧指数达到27%  ,拉伸强度大于12MPa  ,断裂伸长率大于450%  。

以下将四步走原则分享给一直致力于热塑性弹性体阻燃的朋友们  ,坚持四步走相信会对大家有所启发 。

第一步 :液体阻燃剂不但降低了硬度同时还提高了阻燃性,减少了粉体阻燃剂添加量 ,可以提高产品的透明性;

第二步:依托国内相容剂龙头企业南通人生就是博针对研发SEBS阻燃体系专用相容剂  ,提高阻燃剂与基材的相容性     ,改善析出并大幅机械性能;

第三步      :工艺上采用特殊螺杆分布提高阻燃剂在体系中的分散 ,提高阻燃效率,改善外观 ;

第四步 :采用新型有机硅系阻燃剂 ,凝聚相阻燃机理,形成抗氧化性极强的裂解炭层   ,提高阻燃效率      。


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