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[精华回顾]无卤阻燃TPE电线电缆绝缘材料的开发和应用

    报告人:雷华 博士

    浙江大学

    江苏鼎启钟华新型材料科技有限公司
    具有通用塑料加工性能,又有着类似交联橡胶性能的高分子合金材料 ;

    SEBS分子结构中的双键被饱和,因此具有耐老化的特性;
    安全无毒、稳定性好、质地柔软、外观漂亮、手感舒适、回弹性能好和很强的防湿滑性;
    具有可回收性,因此具有环保的特点;
    基于SEBS的TPE还具有很高的电绝缘性。 
    基于前述特点,TPE材料可取代PVC用作电线电缆的绝缘材料。目前应用在低温、耐老化及需要良好触感的领域,特别是一些高档电子消费品领域,如耳机线、电子线、电源线、信号线等。 
    TPE材料本身可燃,要用作电线电缆绝缘材料,还需要解决一个阻燃问题?
    溴系阻燃剂,协同三氧化二锑 
    缺点:产生浓烟和有害物质,会引起人体窒息
    无卤阻燃体系
    (1)无机氢氧化物体系;
    缺点:阻燃效率低,添加量大,材料力学性能损失严重;

    (2)磷氮复合体系;

    缺点:存在易吸潮和迁移析出问题
    无卤阻燃TPE的开发,目的:研发新型的电缆用无卤阻燃TPE配方体系 

    (1)合适的无卤阻燃体系,这是解决易燃高分子材料阻燃问题的核心;
    (2)无卤阻燃体系的阻燃效率低于卤素阻燃体系,因此其填充量要远高于卤系阻燃剂,这会导致材料力学性能的恶化,那么在阻燃体系高填充量下如何保持高分子材料的力学性能成为关键,即需要兼顾材料阻燃性能与力学性能的平衡;
    (3)在无卤阻燃剂阻燃的高分子材料配方体系中,无卤阻燃剂的重量比例很高,接近甚至超过基体树脂材料,而无卤阻燃剂在颗粒形态(粉末状)及比重上(大于树脂)与基体树脂差别也较大,因此阻燃体系与基体树脂间的混合与分散也很重要,这将决定了材料的均匀性,因此需要开发在阻燃体系高填充下适合无卤阻燃体系和高分子材料的性能特点的加工工艺和加工设备。 
    具有阻燃效果的阻燃体系
    ①APP(聚磷酸铵)体系;
    ②有机次磷酸盐;
    ③无机氢氧化铝和氢氧化镁体系;
    ④有机硅阻燃体系;
    ⑤红磷;
    ⑥有机磷酸酯(如RDP、BDP)。

    甲基磷酸甲酯铝的失重温度略低于二乙基次磷酸铝,但仍然很高,满足聚合物基体材料加工的需要。
    甲基磷酸甲酯铝中磷含量高于二乙基次磷酸铝的磷含量,更高的磷含量具有更好的阻燃性能。
    从结构上可看到,也存在甲基等有机基团,可增加阻燃剂与基体树脂间的相容性。

 

    复配阻燃体系的组成
    有机磷酸盐 ;
    高分子量三聚氰胺衍生物 ;
    高分子量多羟基化合物;
    复配体系特点:

    (1)高阻燃性;
    (2)无迁移析出;
    (3)不吸潮;
    (4)无颜色和气味困扰
    阻燃超细粉体的表面处理及分散技术 
    主要目的:改变阻燃剂的表面特性
    解决两个问题:

    (1)解决力学性能的下降;
    (2)阻燃剂的迁移析出

    也可以通过对比处理与未处理阻燃剂粉体填充于TPE材料中的力学性能
    处理效果的简单鉴别


    使用高分子量长碳链表面处理剂在螺杆挤出机中进行原位的增容。
    比如:马来酸酐接枝聚合物(PP、PE、EVA、SEBS) 

    可以促进高分子量长碳链表面活性剂对阻燃剂颗粒的包覆,以及加强长碳链表面活性剂与聚合物基体长碳链的相互缠绕,提高粉体阻燃剂与基体树脂间的相互作用力,进一步提高无卤阻燃高分子材料的力学性能

    亲水性粉体与亲油性聚合物基体增容技术
    无卤阻燃TPE配方体系 
    阻燃体系
    白油
    SEBS
    聚烯烃
    其他助剂
    配方体系中需要关注的问题
    白油的选择
    白油与SEBS的比例
    聚烯烃树脂与弹性体组分的比例
    其他助剂-润滑助剂及防护体系

    硬度
    熔指
    阻燃性能
    力学性能
    电绝缘性(较少关注)
    电缆料关注的性能要点
    加工特性
    线材的表面特性
    线材的阻燃特性
    线材的力学性能(强度和伸长率)
    线材的耐热等级(热老化特性)


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