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一位老材料工程師對熱塑性彈性體(TPS)阻燃的剖析

TPS熱塑性彈性體泛指以SEBS(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物)為主要成分的熱塑性彈性體。兼有塑料和橡膠的優秀特性,可熱塑性加工、手感柔韌細膩,抗老化、強度高、耐高低溫、易成型,不易流淌,尺寸穩定性及設計靈活性好,適用于擠出、注塑、注壓、壓延、中空成型等塑料成型工藝,幾乎所有軟質制品均可采用。

 

但TPS熱塑性彈性體配方體系組分眾多,由于各組分結構性質差異,機理不明確,給阻燃帶來了相當難度,在使用過程中存在很大的安全隱患,這給產品的使用帶來了一定的局限性。

 

TPS阻燃難點所在——三座大山 

難點一:阻燃劑選擇難度大 

阻燃劑與基材的相容性差,彈性體系中阻燃劑的加入量稍大時,特別是在無鹵阻燃中,TPS彈性模量、柔韌性、力學性能、耐磨性能大幅度下降,熔體流動性變差,彈性體難于成型,且表面容易出現阻燃劑遷移,構成污染環境。

 

難點二:阻燃劑機理不明確

TPS體系中主要為橡膠、聚烯烴樹脂、增塑劑和填充物的多相混合結構。聚烯烴樹脂的無鹵阻燃雖有比較成熟的配方和實例。但SEBS和聚烯烴類PP,PE的阻燃機理其實并不相同,一種阻燃劑要同時阻燃多種塑膠組分難度較大。

 

難點三:增塑劑降低阻燃性

TPS為了降低硬度是手感更柔和,往往需要添加增塑劑(白油),通常以26#、32#白油、70#白油這四種為主。由于四種油品的極限氧指數及流動性差異,同時油類物質天然的易燃性大大降低彈性體阻燃性,所以在生產低硬度產品時如何解決增塑劑與阻燃的關系,如何選擇白油的種類至關重要。

 

TPS阻燃解決方案——四步走原則

根據本人在上海日之升公司從業多年研發積累,致力于攻克上述技術難點,總結了四步走原則,取得了一定成效,使得阻燃TPS彈性體阻燃級別可達到UL94 V0級,氧指數達到27%,拉伸強度大于12MPa,斷裂伸長率大于450%。

以下將四步走原則分享給一直致力于熱塑性彈性體阻燃的朋友們,堅持四步走相信會對大家有所啟發。

第一步:液體阻燃劑不但降低了硬度同時還提高了阻燃性,減少了粉體阻燃劑添加量,可以提高產品的透明性;

第二步:依托國內相容劑龍頭企業南通日之升針對研發SEBS阻燃體系專用相容劑,提高阻燃劑與基材的相容性,改善析出并大幅機械性能;

第三步:工藝上采用特殊螺桿分布提高阻燃劑在體系中的分散,提高阻燃效率,改善外觀;

第四步:采用新型有機硅系阻燃劑,凝聚相阻燃機理,形成抗氧化性極強的裂解炭層,提高阻燃效率。

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