Огнезащитная модификация и применение термопластичных эластомеров
I. Огнестойкость полиолефиновых термопластичных эластомеров
II. Огнестойкость стирольных термопластичных эластомеров
III. Огнестойкость полиуретановых эластомеров
IV. Огнестойкость винилхлоридных термопластичных эластомеров
V. Огнестойкость полиэфирных эластомеров TPEE
VI. Заключение
Для полимеров, помимо механических свойств и свойств старения, очень важным показателем являются огнезащитные свойства.
Промышленно развитые страны полимерной огнезащитной модификации начались раньше, производство и применение огнестойких полимерных материалов, Китай в этом отношении и развитые страны имеют большой разрыв. В последние годы быстрое развитие китайского ТПЭ и требований к его огнестойкости, в результате чего огнестойкие термопластичные эластомеры стали горячей точкой в области исследований материалов.
Типы термопластичных эластомеров больше, применяются в огнезащитных материалах, в настоящее время больше исследований в стране и за рубежом посвящены в основном полиолефинам, стиролам, полиуретанам, полиэфирным эластомерам, поливинилхлоридным эластомерам и так далее.
1. Огнестойкость полиолефиновых термопластичных эластомеров.
Полиолефиновый термопластичный эластомер состоит из каучука и полиолефиновой смолы. Приготовление полиолефиновых термопластичных эластомеров обычно включает два процесса: метод механического смешивания и метод динамической вулканизации.
Полиолефиновый термопластичный эластомер обладает превосходной стойкостью к истиранию, атмосферостойкостью, более низкой стоимостью, может заменить термореактивную вулканизированную резину, имеет сильное конкурентное преимущество.
Исследование огнезащитных материалов ТПО является более обширным, обычно с использованием смеси EPDM/PP или POE/PP. Огнезащитная система делится на галогенированную систему и безгалогенную огнезащитную систему.
Галогенная огнезащитная система с использованием композиционной системы декабромдифенилэтана и триоксида сурьмы в качестве антипирена, триоксида сурьмы и галогенированных антипиренов объединяет синергетический эффект, прежде всего, термическое разложение галогенсодержащей органики с получением галогеноводорода и синтез Sb2O3 с получением тригалогенида сурьмы с галогенидом водорода с проявлением огнезащитных свойств.
Безгалогенная огнезащитная система ТПО представляет собой неорганический антипирен (гидроксидные соединения), принцип заключается в том, что гидратированные оксиды металлов будут высвобождаться после нагревания кристаллической воды, поглощая большое количество тепла, тем самым препятствуя повышению температуры полимера, предотвращая замедленное горение; в то же время, большое количество реакции разложения обезвоживания водяного пара может быть разбавлено горючими газами, чтобы играть огнезащитный эффект.
Тем не менее, этот вид антипирена необходимо добавлять в относительно большом количестве: чем больше добавление, тем ниже ударная вязкость, за счет модификации поверхности неорганических антипиренов можно получить идеальные характеристики недорогих безгалогенных огнезащитных материалов ТПО.
Кроме того, есть соответствующие испытания, показывающие, что огнезащитное действие соединения фосфора и азота на огнезащитный эффект гибридного ТПО также относительно хорошее, количество добавки по отношению к гидроксиду намного меньше, чем может быть достигнут тот же уровень огнезащитных характеристик, а влияние на физические свойства материала также относительно невелико, например:
Система компаундирования пиперазинпирофосфата и полифосфата меламина (MPP), система компаундирования органического гипофосфита алюминия и циануроната меламина (MCA) или система компаундирования неорганического гидроксида и фосфора-азота, совместно используемые синергетически, уменьшая количество неорганических антипиреновых добавок для улучшения характеристик материала, могут быть подготовлены в соответствии с требованиями различных типов огнестойких материалов для смешивания ТПО.
Огнестойкие смешанные материалы ТПО широко используются в автомобильных деталях, электронных и электроприборах, функциональной оболочке, напольных покрытиях, а также в оболочке проводов и кабелей и изолированных проводах.
Появление метода динамической вулканизации является важной вехой в развитии термопластичных эластомеров, а исследования его огнестойкости являются одной из горячих точек в настоящее время. Благодаря специальной динамической системе вулканизации, которая обеспечивает превосходные комплексные характеристики.
Приготовление динамической вулканизации ТПО (ТПВ) базовой формулы: ПП 30 частей, EPDM (маслонаполненный) 70 частей, пероксид дипропилена (ДКП) 1 ~ 1,5 части, ультратонкий тальк (или антипирен) соответствующее количество, другие добавки соответствующее количество.
Выбор антипирена: Огнезащитный состав с использованием гидроксида магния в качестве основного, с применением декабромдифенилэтана и триоксида сурьмы; Негалогенированные антипирены обычно используют гидроксид магния, гидроксид алюминия, диэтилорганический фосфонат алюминия и так далее.
TPV широко используется в автомобильных деталях, электронных и электроприборах, потребительских товарах, строительстве и других областях, в частности, в автомобильных уплотнительных материалах, системах автомобильных двигателей, тормозах и деталях глушителей, корпусах аккумуляторов, изоляции и оболочке проводов и кабелей, упаковке товаров домашнего обихода/медицинских товаров.
2. Огнестойкость стирольных термопластичных эластомеров.
Стирольные термопластичные эластомеры представляют собой блок-сополимеры полистирола и каучука (бутадиен, изопрен, бутен/этилен, бутен/пропилен) и их модификации. Стирольные термопластичные эластомеры обладают превосходной прочностью на разрыв, высоким коэффициентом поверхностного трения, хорошими низкотемпературными свойствами, отличными электрическими свойствами и хорошими технологическими свойствами.
Выбор огнезащитного материала:
Существуют галогенированные системы, в которых можно выбрать декабромдифенилэтан и соединение триоксида сурьмы; безгалогенные системы обычно выбирают цианурат меламина (MCA), полифосфат меламина (MPP), диэтилорганический гипофосфит алюминия, пиперазинпирофосфат, неорганический гипофосфит алюминия, триазиновый углеобразующий агент и так далее.
Поскольку SEBS, сырье из стирольных эластомеров, необходимо несколько раз заполнить белым маслом или нафтеновым маслом, чтобы отрегулировать твердость, почувствовать и снизить температуру обработки, и эти масла оказывают большое влияние на огнезащитные свойства, поэтому выберите подходящую огнезащитную систему и правильное количество антипирена, а также SEBS с нужной молекулярной массой, соответствующей требованиям.
Для повышения твердости и прочности необходимо добавлять определенное количество полипропилена, полистирола, ПОЭ и других высокопрочных смол. Кроме того, чтобы улучшить устойчивость материала к температуре обработки и характеристики старения, также необходимо добавить некоторые антиоксиданты. Смазочный диспергатор может выбирать силиконовый порошок, силиконовую маточную смесь, EBS, полиэтиленовый воск, амид эруковой кислоты, амид олеиновой кислоты и т. д., жидкую смазку с использованием силиконового масла и т. д., тип добавок и количество добавок следует учитывать, чтобы не было осадка.
Основная формула огнестойкого ТПЭ:
СЭБС+белое масло (нафтеновое масло)+ПП+ПОЭ+привитой СЭБС+наполнитель+антиоксидант+антиоксидант+УФ+антимедный агент+агент скольжения+пигменты.
Метод экструзионного формования: материал должен легко пластифицироваться при низких температурах, огнестойкий периферийный материал из-за добавления большего количества огнезащитного материала повлияет на внешний вид экструзии, если плохая пластификация приведет к образованию микроотверстий, выпуклых мешков, примесей и белых пятен и т. д., поэтому конструкция рецептуры и требования к смесительному оборудованию выше, лучше использовать оборудование с высоким сдвигом и высоким крутящим моментом для огнестойких материалов, особенно состав огнестойкого материала проволоки TPE. дизайн должен обратить внимание на растрескивание и долгосрочное старение.
Применение: Оболочка кабелей передачи данных бытовой электроники, изолированных кабелей, силовых кабелей, кабелей с зарядной оболочкой и т. д.
Для литья под давлением огнестойкого TPE необходимо использовать комбинацию материалов с низкой температурой плавления и высокой текучестью, поэтому, чем выше огнезащитные свойства, соответствующая регулировка твердости и механические свойства также оказывают большее влияние, в настоящее время, как правило, система нанесения огнезащитного состава, не содержащая галогенов, соответствует стандартам ROHS2.0 и Reach по контролю окружающей среды.
Применение: USB-кабель для зарядки, вилки шнура питания.
3. Огнестойкость полиуретановых эластомеров.
Термопластичные полиуретановые эластомеры обычно полимеризуются из олигомерных полиолов, изоцианатов, удлинителей цепей/сшивателей и небольших количеств добавок и классифицируются как полиэфирные и полиэфирные типы.
Полиуретановые эластомеры представляют собой своего рода блочную полимеризацию, обычно состоящую из полиола, гибкая длинная цепь которого составляет мягкий сегмент, а диизоцианат и удлинитель цепи составляют жесткий сегмент. Молекулярная цепь полиуретанового эластомера содержит большое количество сложноэфирных групп аммиака, а также эфирных, сложноэфирных и карбамидных групп с прочными водородными связями.
Из-за большого количества простых и сложных эфиров, образующих формулу, характеристики разновидностей полиуретанового эластомера могут сильно различаться. 1940-е годы, Германия и Великобритания были первыми, кто начал разработку, в конце 1970-х годов Китай официально начал массовое производство. С превосходной стойкостью к истиранию, прозрачностью, усталостной стойкостью.
Огнезащитная добавка из эластомера ТПУ полиэфирного типа в меньшей степени может удовлетворить требования к огнезащитному составу, а эластомер ТПУ полиэфирного типа часто требует добавления большего количества антипирена для удовлетворения требований к огнезащитному составу, поэтому влияние на производительность относительно велико, особенно огнезащитный состав не устойчив к гидролизу, легко осаждается, его необходимо регулировать с помощью формулы для улучшения механических свойств и требований к старению.
Выбор огнезащитного состава: негалогенированная огнезащитная система обычно включает гидроксид магния, гидроксид алюминия, цианурат меламина (MCA), диэтилорганический гипофосфит алюминия, неорганический гипофосфит алюминия и фосфатные антипирены.
Основная формула огнестойкого ТПУ:
ТПУ (полиэстер) 80–90 частей + стабилизатор совместимости + безгалогенный антипирен 8–12 частей + воск (соответствующее количество) + УФ-агент + антиоксидант
ТПУ (полиэфир) 60–70 частей + стабилизатор совместимости + безгалогеновый антипирен 30–35 частей + воск (соответствующее количество) + УФ-агент + антиоксидант
Добавляется больше огнезащитного материала ТПУ полиэфирного типа, рекомендуется использовать огнестойкую маточную смесь.
Область применения: провода и кабели связи, обшивка зарядных свай, морские кабели и другие кабели и т. д.
4. Огнестойкость винилхлоридных термопластичных эластомеров.
Винилхлоридный огнестойкий термопластичный эластомер (ТПВХ) представляет собой огнестойкий модификатор ПВХ-материала с хорошей атмосферостойкостью, устойчивостью к царапинам, мягким на ощупь и низкой ценой, который широко используется в Китае. Благодаря новейшей технологии смешивания ПВХ можно получить мягкие стереотипы низкого давления и обладает хорошей химической стойкостью к коррозии, эта смесь обладает лучшей гибкостью при низких температурах по сравнению с обычными материалами ТПЭ и может быть превращена в огнестойкие материалы.
В зависимости от метода придания ПВХ эластичности, подобной резине, ТПВХ доступен в вариантах с высокой полимеризацией, сшивкой и сплавами. ПВХ доступен из самых разных источников и доступен на внутреннем рынке по низким ценам. Установлено, что NBR и ПВХ имеют схожие параметры растворимости, схожую полярность, близкое поверхностное натяжение и хорошую совместимость. Термопластичные эластомеры NBR/PVC, полученные по технологии динамической вулканизации, обладают хорошими физико-химическими свойствами, поэтому к таким эластомерам существует большой интерес.
Согласно соответствующей литературе, Пэн и другие системы термопластических эластомеров NBR/PVC провели исследование огнезащитной и антистатической обработки, метода динамической вулканизации для приготовления антипирена, антистатических свойств смеси термопластичных эластомеров NBR/PVC и обнаружили, что формулировка соотношения смеси резины и пластика, количества наполнителя из сажи, количества наполнителя из гидроксида алюминия и количества сшивающего агента оказывают большее влияние на производительность эластомеров, возврат на рафинирование мало влияет на характеристики эластомеров, а количество сшивающего агента оказывает существенное влияние на характеристики эластомеров. Было обнаружено, что соотношение смеси резины и пластика, количество наполнителя из технического углерода, количество наполнителя из гидроксида алюминия и количество сшивающего агента в рецептуре оказали большее влияние на характеристики эластомеров, в то время как рафинирование мало влияло на характеристики эластомеров.
ПВХ-смола сама по себе является относительно хорошей огнезащитной, кислородный индекс может достигать 36%, но из-за добавления пластификаторов с огнезащитным эффектом может быть смешан с другими антипиренами, могут предъявляться более высокие требования к огнезащитным свойствам, могут быть скомбинированы с огнестойким гидроксидом магния, гидроксидом алюминия, декабромдифенилэтиленом, триоксидом сурьмы, боратом цинка и т. д. Эфир тетрабромфталевого ангидрида (B45-Z) также может быть использован для замены некоторых пластификаторов, кислородный индекс значительно улучшен, но плотность также увеличится, это связано с бромсодержащими соединениями с удельным весом (удельный вес B45-Z 1,545, в то время как удельный вес DOTP меньше 1).
Эластомеры ТПВХ используются в широком спектре применений: полы, провода и кабели, линии обшивки загрузочных свай, дверные и оконные уплотнения и т. д. Однако с учетом все большего количества исследований огнестойких ТПЭ многие из этих применений должны быть безгалогенными, и теперь они заменены огнестойкими ТПЭ.
5. Огнестойкость полиэфирных эластомеров TPEE.
Термопластичный полиэфирный эластомер, сокращенно TPEE, представляет собой блок-сополимер, содержащий жесткие сегменты полиэфира и мягкие сегменты полиэфира. Твердые и мягкие сегменты TPEE имеют двухфазное разделение микроструктуры, в которой жесткий сегмент для ароматического полиэфира, как правило, терефталевой кислоты; мягкие сегменты полиэфира политетрагидрофурана и алифатического полиэфира, которые являются двумя наиболее распространенными, обладают выдающейся прочностью, устойчивостью к высоким температурам и представляют собой комплексные характеристики эластомеров инженерных пластмасс.
Наиболее важной особенностью TPEE является его растягивающее напряжение при меньшем напряжении, чем такая же твердость у других полимерных изделий, поэтому толщину стенок его деталей можно сделать тоньше, а также низкотемпературную вязкость, химическую стойкость, маслостойкость и отличные электроизоляционные свойства.
В последние годы, с расширением применения TPEE, требования к огнестойкости становятся все более высокими, и даже появился рынок огнестойких материалов TPEE, сшитых радиацией, для проводов и кабелей, а также маслостойких сильфонов жгутов.
На данном этапе отечественная огнезащитная модификация TPEE относительно редка, обычная огнезащитная система или галогенсодержащий антипирен по-прежнему занимает основную долю рынка, количество добавок невелико, механические свойства TPEE и другие свойства малоэффективны. Однако из-за спроса на безгалогенный, безгалогенный огнезащитный TPEE разработка также является новым направлением исследований, в основном диэтилалюминия. гипофосфит, неорганический гипофосфит алюминия, неорганический гидроксид, безгалогеновый антипирен на механические свойства ТПЭЭ оказывает большее влияние на механические свойства ТПЭЭ, если требования к огнезащите уровня V0 или VW-1 или очень редко.
Области применения: провода и кабели, оболочка жгутов, сильфоны и т. д.
Заключение
С увеличением инвестиций в исследования и разработки огнестойких термопластичных эластомеров различные типы огнестойких термопластичных эластомеров будут все чаще использоваться в различных отраслях промышленности и играть важную роль.
Особенно в автомобильной и других отраслях промышленности, требующих улучшения огнестойких требований к материалу, к огнестойким полимерным материалам всех типов с высокими требованиями, поэтому разработка новых технологий и новых материалов для огнестойких термопластичных эластомеров также является горячей точкой, вызывающей большую озабоченность в настоящее время.
Поскольку термопластичные эластомеры широко используются в различных отраслях промышленности, растет спрос на их огнезащитные свойства. Обладая глубоким техническим опытом в области огнезащитных материалов, компания YINSU Flame Retardant разработала серию эластомерных огнезащитных продуктов. К ним относятся высокоэффективный ADP, маточная смесь красного фосфора, обеспечивающая превосходный огнезащитный эффект, и антипирен на основе красного фосфора с превосходными характеристиками. Кроме того, YINSU также представила заменители триоксида сурьмы, которые разработаны для обеспечения более экологически чистых и эффективных огнезащитных решений.
Эти инновационные продукты не только удовлетворяют рыночный спрос на высокоэффективные огнезащитные материалы, но также обеспечивают надежную гарантию безопасного применения эластомерных материалов. Продукция YINSU Flame Retardant, обладающая превосходными эксплуатационными характеристиками и экологическими преимуществами, постепенно становится новым выбором в индустрии огнезащитных материалов.
