热塑性弹性体TPE(Thermoplastic Elastomer ),又称人造橡胶或合成橡胶。其产品既具备传统交联硫化橡胶的高弹性、耐老化、耐油性各项优异性能,同时又具备普通塑料加工方便、加工方式广的特点。
TPE主要由两部分组成,一是塑料,作为连续相,二是橡胶作为分散相。通常橡胶需要与软化油或增塑剂与之配合。硫化剂和一些辅助助剂也是必不可少的。另外为了降低成本或者提高某方面的性能,一些无机填料也会被添加。
根据材料组成可分为:苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TP0、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类等,几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域。
下面列举几种常见的TPE的组成成分。
但TPE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,给阻燃处理带来了不小难度,在使用过程中也会存在很大的安全隐患,这给TPE产品的使用带来了一定的局限性。那么,TPE阻燃处理有哪些基本要求,可能遇到哪些难点呢?
01、TPE对阻燃剂的基本要求
在选择阻燃剂时,大多是在满足如下基本要求的条件下,采用折中的办法,根据价值工程原理,掌握一个“度”,以求得一个最佳平衡:
阻燃效率高,获得单位阻燃效率所需的用量少,即效能/价格比高;
应具备生态环保的要求和特点;
与被阻燃的基材相容性好,不易起霜,并满足塑料加工工艺条件;
具有足够的热稳定性;
不致过多恶化被阻燃材料的加工性能和最后产品的物理机械性能及电气性能,在材料阻燃性和实用性之间求得和谐统一;
具有接收的光稳定性;
原料源充足,制造工艺简便,价格适中,用户可以接受。
02、TPE阻燃可能遇到的问题
阻燃剂选择难度大
由于无卤阻燃剂阻燃效率低,另外一个重要的原因,通常无卤阻燃剂的比重比较小,如果加同样重量的阻燃剂到材料中去,那无卤阻燃剂在材料中的体积占比更大。
所以过多的阻燃剂导致与基材的相容性差,热塑性弹性体TPE-S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,污染环境。
阻燃机理不明确
热塑性弹性体TPE-S体系中主要为苯乙烯嵌端共聚物弹性体、聚烯烃树脂、增塑剂和填料的多相混合结构。
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。
增塑剂降低阻燃性
TPE塑料为了降低硬度使手感更柔和,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。
03、阻燃TPE加工过程可能遇到的问题
线材表面不光滑
TPE线材加工经常会发生,一般是由于温度没调节好和阻燃剂混合不均匀造成的,也有可能是选模不正确引起,当然跟材料配方也有很大的关系。
有经验的加工厂商会排除设备的问题,经过反复调试也能找到合适的温度,但选用合适的材料,和具体配方就要工程师们慎重了。建议跟原材料供应商多沟通交流,知道材料的物性和加工注意事项,选对的材料,会事半功倍。TPU线材相对TPE线材表面加工会更好。
线材表面析出
具体析出表现为:表面发白、冒油或成雾状。建议客户在选择的时候最好选择表面轻微发白的材料,这种析出不会影响它的物理性能和电力性能。表面冒油的材料不要用,在使用中容易产生脱落,掉皮。
另外,析出也有轻重之分,好的材料它的析出是轻微的,而且在短期内是不容易发生的,就算发生用手轻轻一擦就好了。
表面刮白和掉皮掉胶
刮白是由材料里面加有PP和PE的成份引起的,可以改进。也有一部分的厂家做到了产品不会刮白,但TPE比TPU难度大。如果掉皮掉胶那水平就是很一般了,这里要说的还是,配方和工艺!
加工难度
弹性体表现在加工速度比较慢,比PVC要慢50%左右。温度不好调节,调机时都要浪费很多料,加上做料前还要洗机,浪费可谓不小,这些都是不可避免的。在生产中有时还会出现前段生产一切正常,后程加工就有问题的事情发生。在这需要说明一点,副牌料有风险,使用需谨慎。
结语
未来,阻燃 TPE 将不断追求更高的阻燃级别和更好的阻燃效果。研发人员将致力于开发新型的阻燃剂体系或改进现有阻燃剂的配方,以提高阻燃 TPE 的阻燃性能,使其能够满足更严格的防火安全标准。
随着环保意识的不断提高,无卤阻燃 TPE 将成为未来的发展趋势。研发人员将不断优化无卤阻燃剂的配方和性能,提高其阻燃效率和与 TPE 的相容性,以实现无卤阻燃 TPE 的高性能化。
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和膨胀型阻燃剂为主,广泛应用于PP、TPE、PE、XLPE、电线电缆、防火涂料、织物涂层、环氧灌封料、PA、 PBT
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