熱塑性彈性體TPE(Thermoplastic Elastomer ),又稱人造橡膠或合成橡膠。其產品既具備傳統交聯硫化橡膠的高彈性、耐老化、耐油性各項優異性能,同時又具備普通塑料加工方便、加工方式廣的特點。
TPE主要由兩部分組成,一是塑料,作為連續相,二是橡膠作為分散相。通常橡膠需要與軟化油或增塑劑與之配合。硫化劑和一些輔助助劑也是必不可少的。另外為了降低成本或者提高某方面的性能,一些無機填料也會被添加。
根據材料組成可分為:苯乙烯類(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烴類(TP0、TPV)、雙烯類(TPB、TPI)、氯乙烯類(TPVC、TCPE)、氨酯類(TPU)、酯類(TPEE)、酰胺類(TPAE)、有機氟類(TPF)、有機硅類和乙烯類等,幾乎涵蓋了現在合成橡膠與合成樹脂的所有領域。
下面列舉幾種常見的TPE的組成成分。
但TPE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,給阻燃處理帶來了不小難度,在使用過程中也會存在很大的安全隱患,這給TPE產品的使用帶來了一定的局限性。那么,TPE阻燃處理有哪些基本要求,可能遇到哪些難點呢?
01、TPE對阻燃劑的基本要求
在選擇阻燃劑時,大多是在滿足如下基本要求的條件下,采用折中的辦法,根據價值工程原理,掌握一個“度”,以求得一個最佳平衡:
阻燃效率高,獲得單位阻燃效率所需的用量少,即效能/價格比高;
應具備生態環保的要求和特點;
與被阻燃的基材相容性好,不易起霜,并滿足塑料加工工藝條件;
具有足夠的熱穩定性;
不致過多惡化被阻燃材料的加工性能和最后產品的物理機械性能及電氣性能,在材料阻燃性和實用性之間求得和諧統一;
具有接收的光穩定性;
原料源充足,制造工藝簡便,價格適中,用戶可以接受。
02、TPE阻燃可能遇到的問題
阻燃劑選擇難度大
由于無鹵阻燃劑阻燃效率低,另外一個重要的原因,通常無鹵阻燃劑的比重比較小,如果加同樣重量的阻燃劑到材料中去,那無鹵阻燃劑在材料中的體積占比更大。
所以過多的阻燃劑導致與基材的相容性差,熱塑性彈性體TPE-S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,污染環境。
阻燃機理不明確
熱塑性彈性體TPE-S體系中主要為苯乙烯嵌端共聚物彈性體、聚烯烴樹脂、增塑劑和填料的多相混合結構。
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。
增塑劑降低阻燃性
TPE塑料為了降低硬度使手感更柔和,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。
03、阻燃TPE加工過程可能遇到的問題
線材表面不光滑
TPE線材加工經常會發生,一般是由于溫度沒調節好和阻燃劑混合不均勻造成的,也有可能是選模不正確引起,當然跟材料配方也有很大的關系。
有經驗的加工廠商會排除設備的問題,經過反復調試也能找到合適的溫度,但選用合適的材料,和具體配方就要工程師們慎重了。建議跟原材料供應商多溝通交流,知道材料的物性和加工注意事項,選對的材料,會事半功倍。TPU線材相對TPE線材表面加工會更好。
線材表面析出
具體析出表現為:表面發白、冒油或成霧狀。建議客戶在選擇的時候最好選擇表面輕微發白的材料,這種析出不會影響它的物理性能和電力性能。表面冒油的材料不要用,在使用中容易產生脫落,掉皮。
另外,析出也有輕重之分,好的材料它的析出是輕微的,而且在短期內是不容易發生的,就算發生用手輕輕一擦就好了。
表面刮白和掉皮掉膠
刮白是由材料里面加有PP和PE的成份引起的,可以改進。也有一部分的廠家做到了產品不會刮白,但TPE比TPU難度大。如果掉皮掉膠那水平就是很一般了,這里要說的還是,配方和工藝!
加工難度
彈性體表現在加工速度比較慢,比PVC要慢50%左右。溫度不好調節,調機時都要浪費很多料,加上做料前還要洗機,浪費可謂不小,這些都是不可避免的。在生產中有時還會出現前段生產一切正常,后程加工就有問題的事情發生。在這需要說明一點,副牌料有風險,使用需謹慎。
結語
未來,阻燃 TPE 將不斷追求更高的阻燃級別和更好的阻燃效果。研發人員將致力于開發新型的阻燃劑體系或改進現有阻燃劑的配方,以提高阻燃 TPE 的阻燃性能,使其能夠滿足更嚴格的防火安全標準。
隨著環保意識的不斷提高,無鹵阻燃 TPE 將成為未來的發展趨勢。研發人員將不斷優化無鹵阻燃劑的配方和性能,提高其阻燃效率和與 TPE 的相容性,以實現無鹵阻燃 TPE 的高性能化。
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