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主要由二部分組成,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填加。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阻燃處理可能遇到哪些難點呢?
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。
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。
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。
基于以上可能遇到的難點,阻燃TPE在加工過程中可能碰到的實際問題又有哪些?相應的解決方案又是怎樣的呢?
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。
圖 聚石化學無鹵阻燃TPE應用于數據線,線材表面光滑
目前為止沒有哪家的材料能保證完全不析出,具體析出表現為:表面發白、冒油或成霧狀。以現在的技術來說,這個問題還沒有解決。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。
圖 線材表面析出,圖片來自捷佳TPE博客
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括白,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!工藝!
圖 TPE充電樁線纜,表面未有瑕疵
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。
圖 TPE EV充電樁線材
阻燃TPE/TPU是一種很獨特的材料,TPE/TPU阻燃難題仍需大家在選材、配方、工藝方面多做工作。總體而言,建議選用液體阻燃劑,降低硬度的同時提高阻燃性,減少粉體阻燃劑添加量,可以提高產品的透明性,利用相容劑提高阻燃劑與基材的相容性,改善析出并大幅提升機械性能;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;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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本文來源:塑道學苑
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2018年新能源線纜彈性體材料及應用論壇
深圳 8月18日
觀瀾格蘭云天酒店
主要議題(待定)
時間 | 議程安排 | 嘉賓 |
8:50-9:00 | 開場致辭 | 主辦方艾邦高分子 江耀貴 |
9:00-9:30 | 硅橡膠線纜在新能源汽車的應用分析 | 埃肯有機硅 楊龍 |
9:30-10:00 | 車內線線纜材料VOC解決方案 | 東莞市益恒特新材料科技有限公司 盧韜 總經理 |
10:00-10:30 | 茶歇 | |
10:30-11:00 | EV新能源電纜材料應用分析 | 寧波聚泰新材料科技有限公司 應建波 總經理 |
11:00-11:30 | TPU在新能源汽車中的應用 | 亨斯邁 沈鵬飛 技術工程師 |
11:30-12:00 | 新能源汽車線纜技術和應用發展趨勢 | 深圳市科泰德連接技術有限公司 趙兵 CEO |
12:00-14:00 | 午休 | |
14:00-14:30 | 聚氯乙烯彈性體在新能源線纜中應用的最新進展 | Teknor Apex |
14:30-15:00 | 車內高壓線束設計和導線要求 | 安波福 李高勇 |
15:00-15:30 | 各種彈性體在新能源領域的應用比較 | 奧美格傳導 劉玉峰 |
15:30-15:50 | 萬華TPU在汽車線纜行業解決方案 | 萬華化學 付小亮 |
15:50-16:10 | 茶歇 | |
16:10-16:40 | SEBS/PP電線電纜材料的分子工程設計及其產品應用 | 深圳大學 倪卓 教授 |
16:40-17:10 | 新能源汽車線纜輕量化探索 | 深圳阿爾泰克輕合金技術有限公司 慶毅 董事長 |
17:10-17:40 | 新能源電動汽車車內高壓線纜屏蔽效能的研究 | 廣東合晟新能源科技有限公司 吳世棟 總經理 |
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