一位老材料工程师对热塑性弹性体(TPS)阻燃的剖析 2015-07-03

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。