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[厦门TPE会议]热塑性弹性体在电线电缆中的应用

四川大学SICHUAN UNIVERSITY,张爱民

主要内容:应用现状及发展趋势、用于电缆外被及绝缘层方面弹性体种类、低烟无卤弹性体的发展沿革及应用趋势、TPE优势、TPE存在的一些问题、SEBS/PPO无卤阻燃体系的设计要点。

TPE兼具塑料和橡胶的特性,被誉为“第三代合成橡胶”。在TPE中,SBS苯乙烯嵌段共聚物占有重要的地位,是目前世界上产量最大、发展最快的一种可替代PVC、软硫化橡胶的环保热塑性弹性体材料。

主要性能要求应用在电线外被及绝缘层的弹性体的主要性能要求与应用用在电线方面的目前主要为低压或直流,通信等软线。要求的电性能较低通常要求与电缆略有不同,主要为耐温等级﹑电性能(介电常数﹑耐电压等级),力学性能(抗张强度﹑延伸率),化学性能(耐油),耐燃等要求。

用于电缆外被及绝缘层方面弹性体种类热塑性弹性体的种类很多,用于电缆外被及绝缘层方面的主要有聚烯烃类热塑性弹性体(TPO)、苯乙烯类热塑性弹性体(SBC)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、聚酯类热塑性弹性体(TPEE)等。其中,由于TPO和SBC类极优良的绝缘阻抗性能,所以用于电缆外被及绝缘层的较多;而TPU,TPEE一般用于电缆外被。

无卤阻燃弹性无卤阻燃弹性是以树脂和橡胶为基体,并添加无卤阻燃剂的复合材料含有大量的有机化合物,具有一定的可燃性,同时添加阻燃剂可以制止其燃烧。阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的,如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。


相比其它传统的电线电缆材料,TPE有何优势

无卤阻燃和低烟无卤是个大的趋势可回收、环保、符合ROHS要求、可符合UL要求优异加工性:温度为180~220℃皆可加工,TPE的加工是最方便的节能。热塑性弹性体大多不需要硫化或硫化时间很短,可以有效节约能源。优异耐热性:耐热性136℃×168hr可通过兼具柔软性及表面平滑性,人性化,还有人体兼容性可通过物性测试:如抗张强度测试、伸长率测试可通过电气性质测试

 

PVC烟比较大,不符合逃生的要求;而环保的PVC配方还不成熟,成本要求也高在环保方面PVC材料无法和TPE,TPR相比较低烟无卤的TPE产品在大型公共场所(地铁站、大型商场等),电绝缘性能好,抗紫外线,耐化学品性,燃烧时不会产生有害物质,有逐渐取代PVC的趋势,并且可能强制使用无卤材料,如TPE无卤阻燃线缆,也有PE或者EVA基材的连接器,开关,插座,计算机排线,鼠标滚轮,电话线,手机外壳天线,电子按键,电器支座或底座,摄像机零部件。


TPE存在的一些问题-阻燃剂

无卤阻燃剂种类多:MCA氰尿酸三聚氰胺盐,APP聚磷酸铵,MPP蜜胺焦磷酸盐,磷氮的主要针对高端点的产品,要求相对比较高的产品。比较少用磷氮膨胀型的无卤阻燃剂来做。使用的阻燃剂一般都是自己复配,不会单纯使用一家的阻燃剂,可以降低成本,但往往会造成兼容等物性的问题。


成本问题

目前制约无卤化的最大问题就是成本,因为经济原因,终端企业使用的量没有大起来,导致综合成本都很高。市场因为终端大多数企业并未真正导入无卤,无毒的市场。目前只有三星、NOKIA电子周边线实现完全无卤化;APPLE实现全面无卤化;其他品牌只是在某些高端型号实现部分无卤,例如SONY、HP、华硕、联想等。


阻燃剂问题

无卤阻燃电缆料制备的关键性问题也是难点问题是:无卤、高阻燃性、高流动性、高强伸性能、高耐热性之间如何平衡和兼顾。TPE配方比较复杂,共混厂商的配方组成,对工艺要求差异很大。做材料的,对电线知识少,做电线的对材料知识少,这个就是现状。加之对于规模化生产缺少实际应用,片面强调设备因素,造成制备工艺的完全落后,导致无卤阻燃电线材料品质的极不稳定。

原材料问题

另外,国内目前的无卤阻燃弹性体从基础树脂到无卤阻燃剂,几乎完全依赖迚口,所以国家原材料厂家必须加强新产品,新技术,新工艺的开发和应用力度,改变目前落后的状况,否则将严重制约国内无卤阻燃弹性体产品的技术迚步和降低成本,从而丧失材料国产化迚程的有利时机,严重影响高端SEBS国产化发展的过程。


SEBS/PPO无卤阻燃体系的设计要点

SEBS与PPO弹性体共混的原因PPO可与SEBS中的PS相互容,形成玻璃化转变温度更高的新相区;PPO的加入在保持共混体系硬度、力学性能基本不变的情况下可明显改善SEBS/PP体系在高温下的压缩永久形变性能PPO天性阻燃,能够提高SBS,SEBS为基材的热塑性弹性体的阻燃性能

SEBS与PPO弹性体共混配方要点:平衡1:PPO建议范围在10到35,并不是无限互溶2:流动性平衡3:阻燃剂含量4:白油含量5:白油的闪点与粘度6:PPO牌号选择


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