热塑性弹性体TPE-S阻燃难点分析及解决方案

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所属分类:弹性体文章

TPE-S热塑性弹性体通常是以SEBS(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物)为主要基材的热塑性弹性体。兼有塑料的加工性能和橡胶的物理性能,手感柔韧细腻,抗老化、强度高、非常耐低温、相对耐高温,较易成型,不易流淌,尺寸稳定性及设计灵活性好,适用于注塑、挤出、注压、压延、中空成型等塑料成型工艺,几乎所有不需要耐油、耐化学溶剂的、不是特别耐高温的软质制品均可采用。

注:TPE-S也可缩写为TPS,即热塑性苯乙烯类弹性体,一般不含SBS。

热塑性弹性体TPE-S阻燃难点分析及解决方案

图片来源:HEXPOL Dryflex TPE-S共混物

但热塑性弹性体TPE-S配方体系组分众多,塑料相可以用PP、PE、PS、EVA等,弹性体相可以是SEBS、SEPS、SEEPS,或者加有POE等聚烯烃弹性体等,由于各聚合物组分结构性质差异,阻燃剂理不明确,给阻燃带来了相当难度,阻燃效果不好的弹性体,在某些阻燃要求高的场合使用,带来了一定的安全隐患,这给热塑性弹性体的应用领域带来了一定的局限性。

热塑性弹性体TPE-S阻燃难点所在——三座大山

热塑性弹性体TPE-S阻燃难点分析及解决方案

难点一: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,所以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,构成污染环境。

难点二:阻燃剂机理不明确

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

热塑性弹性体TPE-S为了降低硬度,使手感更柔和,往往需要添加增塑剂(直链石蜡油、环烷油等),通常以26#、32#白油、50#、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。

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热塑性弹性体TPE-S阻燃解决方案——四步走原则

根据本人在上海日之升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TPE-S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日之升针对研发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。

韧普利高端TPE-S技术工程师备注:本文初步讲解了无卤阻燃热塑性弹性体的难点,但所谓的解决方案,利用价值不大。首先液体阻燃剂通常与弹性体的形容性更差,第2相容剂确实能改善一定的相容,但是SEBS-g-mah的强度会比常规的SEBS下降很多,第3专业做无卤阻燃弹性体的厂家,螺杆组合都不是问题,第4,有机硅系阻燃剂,听上去高大上,实用价值不高!

  • TPV/TPE业务助理
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