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今天,聊聊TPE为什么这么难做阻燃

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。

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TPE主要由二部分组成,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填加。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。

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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阻燃处理可能遇到哪些难点呢?


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。


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。


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。

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基于以上可能遇到的难点,阻燃TPE在加工过程中可能碰到的实际问题又有哪些?相应的解决方案又是怎样的呢?


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。

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图 聚石化学无卤阻燃TPE应用于数据线,线材表面光滑


线材表面析出


目前为止没有哪家的材料能保证完全不析出,具体析出表现为:表面发白、冒油或成雾状。以现在的技术来说,这个问题还没有解决。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。

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图 线材表面析出,图片来自捷佳TPE博客


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括白,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!工艺!


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图 TPE充电桩线缆,表面未有瑕疵


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。

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图 TPE EV充电桩线材


阻燃TPE/TPU是一种很独特的材料,TPE/TPU阻燃难题仍需大家在选材、配方、工艺方面多做工作。总体而言,建议选用液体阻燃剂,降低硬度的同时提高阻燃性,减少粉体阻燃剂添加量,可以提高产品的透明性,利用相容剂提高阻燃剂与基材的相容性,改善析出并大幅提升机械性能;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;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。

艾邦也建有弹性体产业交流群,包括路博润、埃克森美孚、李长荣、普立万、雄亚塑胶、万马集团、华峰、道恩、锦湖日丽、昆山科信、美瑞新材料等企业加入,欢迎产业链上下游的朋友入群探讨,共谋进步。长按下面二维码:

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