Flammhemmende Modifizierung und Anwendung thermoplastischer Elastomere

Flammhemmende Modifizierung und Anwendung thermoplastischer Elastomere

I. Flammhemmung von thermoplastischen Polyolefin-Elastomeren

II. Flammhemmung von thermoplastischen Styrolelastomeren

III. Flammschutz von Polyurethan-Elastomeren

IV. Flammwidrigkeit von thermoplastischen Vinylchlorid-Elastomeren

V. Flammhemmung von Polyester-TPEE-Elastomeren

VI. Abschluss

Für Polymere sind neben den mechanischen Eigenschaften und Alterungseigenschaften auch die Flammschutzeigenschaften ein sehr wichtiger Indikator.

Industrieländer haben früher mit der flammhemmenden Modifizierung von Polymeren begonnen, die Produktion und Anwendung von flammhemmenden Polymermaterialien, China und die entwickelten Länder haben in dieser Hinsicht eine große Lücke. In den letzten Jahren hat die rasante Entwicklung von TPE in China und die Anforderungen an seine Flammhemmung dazu geführt, dass flammhemmende thermoplastische Elastomere zu einem Hotspot im Bereich der Materialforschung geworden sind.

Es gibt mehr Arten von thermoplastischen Elastomeren, die in flammhemmenden Materialien eingesetzt werden. Derzeit werden im In- und Ausland vor allem Polyolefine, Styrole, Polyurethane, Polyester-Elastomere und Polyvinylchlorid-Elastomere usw. erforscht.

1. Flammhemmung von thermoplastischen Polyolefin-Elastomeren

Thermoplastisches Polyolefin-Elastomer besteht aus Gummi und Polyolefinharz. Die Herstellung von thermoplastischen Polyolefin-Elastomeren erfolgt im Allgemeinen über zwei Verfahren: das mechanische Mischverfahren und das dynamische Vulkanisationsverfahren.

Thermoplastisches Polyolefin-Elastomer hat eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit, Witterungsbeständigkeit, geringere Kosten, kann duroplastischen vulkanisierten Gummi ersetzen und hat einen starken Wettbewerbsvorteil.

• Einfach gemischtes TPO-Flammschutzmittel

Die Forschung zu einfachen TPO-Flammschutzmitteln ist umfangreicher und verwendet im Allgemeinen EPDM/PP- oder POE/PP-Mischungen. Das Flammschutzsystem wird in ein halogeniertes System und ein halogenfreies Flammschutzsystem unterteilt.

Halogen-Flammschutzsystem, bei dem Decabromdiphenylethan und Antimontrioxid-Verbundsystem als Flammschutzmittel verwendet werden. Antimontrioxid und halogenierte Flammschutzmittel haben einen synergistischen Effekt, vor allem die thermische Zersetzung von halogenhaltigen organischen Stoffen zur Erzeugung von Halogenwasserstoff und die Sb2O3-Synthese zur Erzeugung von Antimontrihalogenid, wobei Halogenwasserstoff flammhemmende Eigenschaften aufweist.

Das halogenfreie Flammschutzsystem TPO ist ein anorganisches Flammschutzmittel (Hydroxidverbindungen). Das Prinzip besteht darin, dass die hydratisierten Metalloxide nach der Hitze des kristallinen Wassers freigesetzt werden und eine große Wärmemenge absorbieren, wodurch der Anstieg der Polymertemperatur gehemmt und die verzögerte Verbrennung verhindert wird. Gleichzeitig kann eine große Anzahl von Dehydratisierungszersetzungsreaktionen des Wasserdampfs zu brennbaren Gasen verdünnt werden, um eine flammhemmende Wirkung zu erzielen.

Dieser Art von Flammschutzmittel muss jedoch eine relativ große Menge zugesetzt werden. Je größer die Zugabe, desto geringer die Schlagzähigkeit. Durch die Oberflächenmodifizierung anorganischer Flammschutzmittel kann die ideale Leistung kostengünstiger, halogenfreier, flammhemmender TPO-Materialien erzielt werden.

Darüber hinaus gibt es relevante Tests, die zeigen, dass die flammhemmende Wirkung der Phosphor- und Stickstoffverbindung auf die flammhemmende Wirkung des Hybrid-TPO ebenfalls relativ gut ist, die Menge des Additivs im Verhältnis zum Hydroxid viel geringer ist, als das gleiche Maß an flammhemmender Leistung erreicht werden kann, und die Auswirkungen auf die physikalischen Eigenschaften des Materials ebenfalls relativ gering sind, wie zum Beispiel:

Piperazinpyrophosphat und Melaminpolyphosphat (MPP)-Compoundierungssystem, organisches Aluminiumhypophosphit und Melamincyanuronat (MCA)-Compoundierungssystem oder anorganisches Hydroxid und Phosphor-Stickstoff-Compoundierungssystem, das synergetisch geteilt wird und die Menge an anorganischen flammhemmenden Additiven reduziert, um die Leistung des Materials zu verbessern, kann vorbereitet werden, um die Anforderungen der verschiedenen Arten von flammhemmenden TPO-Mischmaterialien zu erfüllen.

Flammhemmende TPO-Mischmaterialien werden häufig in Automobilteilen, elektronischen und elektrischen Geräten, Funktionsummantelungen, Bodenbelägen sowie Draht- und Kabelummantelungen und isolierten Drähten verwendet.

• Dynamisch vulkanisiertes TPO (TPV) Flammschutzmittel

Das Aufkommen der dynamischen Vulkanisationsmethode ist ein wichtiger Meilenstein in der Entwicklung thermoplastischer Elastomere, und die Forschung zu Flammschutzmitteln ist einer der aktuellen Brennpunkte. Aufgrund seines speziellen dynamischen Vulkanisationssystems, das ihm eine hervorragende Gesamtleistung verleiht.

Vorbereitung der dynamischen Vulkanisation von TPO (TPV) der Grundformel: PP 30 Teile, EPDM (ölgefüllt) 70 Teile, Dipropylenperoxid (DCP) 1 ~ 1,5 Teile, ultrafeiner Talk (oder Flammschutzmittel), entsprechende Menge anderer Additive, entsprechende Menge.

Auswahl der Flammschutzmittel: Flammschutzmittel mit Magnesiumhydroxid als Hauptbestandteil, unter Verwendung von Decabromdiphenylethan und Antimontrioxid; Nichthalogenierte Flammschutzmittel verwenden im Allgemeinen Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumdiethylorganophosphonat usw.

TPV wird häufig in Automobilteilen, elektronischen und elektrischen Geräten, Konsumgütern und im Baugewerbe sowie in anderen Bereichen eingesetzt, insbesondere in Automobildichtungsmaterialien, Automobilmotorsystemen, Brems- und Schalldämpferteilen, Batteriegehäusen, Draht- und Kabelisolierungen und -ummantelungen sowie Verpackungen für Haushaltswaren/Medizinbedarf.

2. Flammhemmung von thermoplastischen Styrolelastomeren

Styrol-Thermoplastische Elastomere sind Blockcopolymere aus Polystyrol und Kautschuk (Butadien, Isopren, Buten/Ethylen, Buten/Propylen) und deren Modifikationen. Thermoplastische Styrolelastomere zeichnen sich durch eine hervorragende Zugfestigkeit, einen hohen Oberflächenreibungskoeffizienten, gute Tieftemperatureigenschaften, hervorragende elektrische Eigenschaften und gute Verarbeitungseigenschaften aus.

Auswahl der Flammschutzmittel:

Es gibt halogenierte Systeme zur Auswahl von Decabromdiphenylethan und Antimontrioxid-Verbindungen; Halogenfreie Systeme wählen im Allgemeinen Melamincyanurat (MCA), Melaminpolyphosphat (MPP), diethylorganisches Aluminiumhypophosphit, Piperazinpyrophosphat, anorganisches Aluminiumhypophosphit, Triazin-Kohlebildner usw.

Da SEBS, der Rohstoff für Styrolelastomere, mit einer bestimmten Anzahl von Malen Weißöl oder Naphthenöl gefüllt werden muss, um die Härte anzupassen, sich anzufühlen und die Verarbeitungstemperatur zu senken, und diese Öle einen großen Einfluss auf die flammhemmenden Eigenschaften haben, wählen Sie daher das geeignete Flammschutzsystem und die richtige Menge an Flammschutzmittel sowie das SEBS mit dem richtigen Molekulargewicht, um die Anforderungen zu erfüllen.

Um die Härte und Festigkeit zu verbessern, ist die Zugabe einer bestimmten Menge an Polypropylen, Polystyrol, POE und anderen hochfesten Harzen erforderlich. Darüber hinaus ist es zur Verbesserung der Verarbeitungstemperaturbeständigkeit und des Alterungsverhaltens des Materials erforderlich, auch einige Antioxidantien hinzuzufügen. Als Schmierdispergiermittel können Silikonpulver, Silikonmasterbatch, EBS, PE-Wachs, Erucasäureamid, Ölsäureamid usw. ausgewählt werden. Als flüssiges Schmiermittel wird Silikonöl usw. verwendet. Bei der Art der Additive und der Additivmenge muss darauf geachtet werden, dass keine Ausfällungen auftreten.

Grundformel des flammhemmenden TPE:

SEBS+Weißöl (naphthenisches Öl)+PP+POE+gepfropftes SEBS+Füllstoff+Flammschutzmittel+Antioxidans+ UV+Antikupfermittel+Gleitmittel+Pigmente.

• Halogenfrei flammhemmendes TPE-Mantelmaterial für Datenkabel

Extrusionsformverfahren: Das Material sollte bei niedrigen Temperaturen leicht zu plastifizieren sein. Flammhemmendes peripheres Material beeinträchtigt aufgrund der Zugabe von mehr Flammschutzmittel das Erscheinungsbild der Extrusion. Wenn eine schlechte Plastifizierung zu Nadellöchern, prall gefüllten Beuteln, Verunreinigungen und weißen Flecken usw. führt, ist das Rezepturdesign und die Anforderungen an die Mischausrüstung höher. Die Verwendung von Geräten mit hoher Scherung und hohem Drehmoment für die Leistung von flammhemmendem Material ist besser, insbesondere bei der Formulierungsgestaltung von flammhemmendem TPE-Drahtmaterial muss darauf geachtet werden zur Riss- und Langzeitalterungsleistung.

Anwendungen: Ummantelung von Datenkabeln der Unterhaltungselektronik, isolierten Kabeln, Stromkabeln, Ummantelungskabeln für Ladesäulen usw.

• Halogenfreies, flammhemmendes TPE-Steckermaterial in Spritzgussqualität

Beim Spritzgießen von flammhemmendem TPE muss eine Materialkombination mit niedrigem Schmelzpunkt und hoher Fließfähigkeit verwendet werden. Je höher die flammhemmenden Eigenschaften sind, desto stärker wirken sich auch die entsprechende Härteeinstellung und die mechanischen Eigenschaften aus. Derzeit wird im Allgemeinen ein halogenfreieres flammhemmendes Anwendungssystem verwendet, das den Umweltkontrollstandards ROHS2.0 und Reach entspricht.

Anwendungen: Ladedatenkabel, USB-Header, Netzkabelstecker

3. Flammhemmung von Polyurethan-Elastomeren

Thermoplastische Polyurethan-Elastomere werden üblicherweise aus oligomeren Polyolen, Isocyanaten, Kettenverlängerern/-vernetzern und geringen Mengen an Additiven polymerisiert und in Polyester- und Polyether-Typen eingeteilt.

Polyurethanelastomere sind eine Art Blockpolymerisation, die im Allgemeinen aus flexiblen langen Polyolketten besteht, die das weiche Segment bilden, während Diisocyanat und Kettenverlängerer das harte Segment bilden. Die Molekülkette des Polyurethan-Elastomers enthält eine große Anzahl von Ammoniakestergruppen sowie Ether-, Ester- und Harnstoffgruppen mit starken Wasserstoffbrückenbindungen.

Durch die vielen Ether und Ester zur Erzeugung der Formel können sehr unterschiedliche Leistungen der Polyurethan-Elastomer-Sorten erzielt werden. In den 1940er Jahren waren Deutschland und das Vereinigte Königreich die ersten, die sich entwickelten, und Ende der 1970er Jahre begann China offiziell mit der Massenproduktion. Mit ausgezeichneter Abriebfestigkeit, Transparenz und Ermüdungsbeständigkeit.

Flammhemmende Additive für TPU-Elastomere vom Polyestertyp können die Anforderungen an Flammschutzmittel weniger erfüllen, und TPU-Elastomere vom Polyethertyp müssen häufig mehr Flammschutzmittel hinzufügen, um die Anforderungen an Flammschutzmittel zu erfüllen. Daher ist die Auswirkung auf die Leistung relativ groß, insbesondere ist das Flammschutzmittel nicht hydrolysebeständig, leicht auszufällen und muss durch die Formel angepasst werden, um die mechanischen Eigenschaften und Alterungsanforderungen zu verbessern.

Auswahl der Flammschutzmittel: Nichthalogenierte Flammschutzsysteme bestehen im Allgemeinen aus Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Melamincyanurat (MCA), Diethyl-organischem Aluminiumhypophosphit, anorganischem Aluminiumhypophosphit und Phosphat-Flammschutzmitteln.

Flammhemmende TPU-Grundformel:

• TPU (Polyester) 80–90 Teile + Verträglichkeitsvermittler + halogenfreies Flammschutzmittel 8–12 Teile + Wachs (entsprechende Menge) + UV-Mittel + Antioxidans

• TPU (Polyether) 60–70 Teile + Kompatibilisator + halogenfreies Flammschutzmittel 30–35 Teile + Wachs (geeignete Menge) + UV-Mittel + Antioxidans

Da mehr flammhemmendes TPU vom Polyether-Typ hinzugefügt wird, wird die Verwendung eines flammhemmenden Masterbatches empfohlen.

Anwendungen: Kommunikationsdrähte und -kabel, Ladepfahlummantelung, Seekabel und andere Kabel usw.

4. Flammhemmung von thermoplastischen Vinylchlorid-Elastomeren

Flammhemmendes thermoplastisches Elastomer aus Vinylchlorid (TPVC) ist ein flammhemmender Modifikator für PVC-Material mit guter Wetterbeständigkeit, Kratzfestigkeit, weichem Griff und niedrigem Preis, der in China weit verbreitet ist. Durch die neueste PVC-Mischtechnologie können weiche Niederdruckstereotypen erhalten werden und weist eine gute chemische Korrosionsbeständigkeit auf. Diese Mischung weist im Vergleich zu gewöhnlichen TPE-Materialien eine bessere Flexibilität bei niedrigen Temperaturen auf und kann zu flammhemmenden Materialien verarbeitet werden.

Abhängig von der Methode, PVC gummiartige Elastizität zu verleihen, ist TPVC in hochpolymerisierten, vernetzten und legierten Ausführungen erhältlich. PVC ist aus einer Vielzahl von Quellen erhältlich und im Inland zu niedrigen Preisen erhältlich. Es wurde festgestellt, dass NBR und PVC ähnliche Löslichkeitsparameter, eine ähnliche Polarität, eine ähnliche Oberflächenspannung und eine gute Verträglichkeit aufweisen. Thermoplastische NBR/PVC-Elastomere, die durch dynamische Vulkanisationstechnologie hergestellt werden, weisen gute physikalisch-chemische Eigenschaften auf und daher besteht großes Interesse an solchen Elastomeren.

Gemäß der einschlägigen Literatur untersuchten Peng und andere NBR/PVC-Systeme thermoplastischer Elastomere die flammhemmende und antistatische Behandlung, dynamische Vulkanisationsmethoden zur Herstellung eines Flammschutzmittels und die antistatischen Eigenschaften der NBR/PVC-Mischung thermoplastischer Elastomere und stellten fest, dass die Formulierung des Gummi-Kunststoff-Mischungsverhältnisses, die Menge an Rußfüllstoff, die Menge an Aluminiumhydroxidfüllstoff und die Menge an Vernetzungsmittel einen größeren Einfluss auf die Leistung von Elastomeren haben, die Rückkehr zur Raffination hat kaum Auswirkungen auf die Leistung von Elastomeren, und die Menge des Vernetzungsmittels hat einen erheblichen Einfluss auf die Leistung von Elastomeren. Es wurde festgestellt, dass das Gummi-Kunststoff-Mischverhältnis, die Menge an Rußfüllung, die Menge an Aluminiumhydroxid-Füllung und die Menge an Vernetzungsmittel in der Formulierung einen größeren Einfluss auf die Leistung der Elastomere hatten, während die Verfeinerung nur einen geringen Einfluss auf die Leistung der Elastomere hatte.

PVC-Harz selbst ist relativ gut flammhemmend, der Sauerstoffindex kann 36 % erreichen, aber aufgrund der Zugabe von Weichmachern mit flammhemmender Wirkung kann es mit anderen Flammschutzmitteln vermischt werden, es können höhere Anforderungen an die Flammschutzeigenschaften gestellt werden, es kann mit dem Flammschutzmittel Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Decabromdiphenylethylen, Antimontrioxid, Zinkborat usw. vermischt werden. Tetrabromphthalsäureanhydridester (B45-Z) kann ebenfalls verwendet werden Um einige der Weichmacher zu ersetzen, wurde der Sauerstoffindex erheblich verbessert, aber auch die Dichte wird zunehmen, was auf die bromhaltigen Verbindungen mit dem spezifischen Gewicht zurückzuführen ist (das spezifische Gewicht von B45-Z beträgt 1,545, während das spezifische Gewicht von DOTP weniger als 1 beträgt).

TPVC-Elastomere werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt: Bodenbeläge, Drähte und Kabel, Ladesäulenummantelungsleitungen, Tür- und Fensterdichtungen usw. Da jedoch immer mehr Forschung zu flammhemmenden TPEs betrieben wird, müssen viele dieser Anwendungen halogenfrei sein und wurden inzwischen durch flammhemmende TPEs ersetzt.

5. Flammhemmung von Polyester-TPEE-Elastomeren

Thermoplastisches Polyesterelastomer, abgekürzt als TPEE, ist ein Blockcopolymer, das Polyester-Hartsegmente und Polyether-Weichsegmente enthält. TPEE-Hart- und Weichsegmente der Zweiphasentrennung zwischen der Mikrostruktur, in der das Hartsegment für den aromatischen Polyester, im Allgemeinen Terephthalsäure, ist; Weiche Segmente aus Polytetrahydrofuran, Polyether und aliphatischem Polyester, die beiden häufigsten, mit hervorragender Festigkeit und hoher Temperaturbeständigkeit, sind eine umfassende Leistung technischer Kunststoffelastomere.

Das wichtigste Merkmal von TPEE ist seine Zugspannung bei geringer Belastung im Vergleich zu anderen Polymerprodukten mit der gleichen Härte, sodass die Wandstärke seiner Teile dünner gemacht werden kann und die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen, die chemische Beständigkeit und die Ölbeständigkeit ausgezeichnet sind und gute elektrische Isolationseigenschaften aufweisen.

In den letzten Jahren sind mit der Ausweitung der TPEE-Anwendungen die Anforderungen an die Flammhemmung immer höher geworden, und es ist sogar ein Markt für strahlungsvernetzende flammhemmende TPEE-Materialien für Drähte und Kabel sowie ölbeständige Kabelbälge entstanden.

Zu diesem Zeitpunkt ist die heimische flammhemmende TPEE-Modifikation relativ selten, gängige flammhemmende Systeme oder halogenhaltige Flammschutzmittel nehmen immer noch einen großen Marktanteil ein, die Menge an Additiven ist gering, die mechanischen Eigenschaften von TPEE und andere Eigenschaften der Wirkung sind gering. Aufgrund der Nachfrage nach halogenfreiem, halogenfreiem flammhemmendem TPEE ist die Entwicklung jedoch auch eine neue Forschungsrichtung, hauptsächlich Diethylaluminiumhypophosphit, anorganisches Aluminiumhypophosphit, anorganisches Ein auf Hydroxid basierendes, halogenfreies Flammschutzmittel auf die mechanischen Eigenschaften des TPEE hat einen größeren Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des TPEE, wenn die Anforderungen an das Flammschutzmittel auf V0 oder VW-1 liegen oder sehr selten sind.

Anwendungen: Drähte und Kabel, Kabelbaumummantelungen und Bälge usw.

Abschluss

Mit den zunehmenden Investitionen in die Forschung und Entwicklung flammhemmender thermoplastischer Elastomere werden verschiedene Arten flammhemmender thermoplastischer Elastomere zunehmend in verschiedenen Branchen eingesetzt und spielen eine wichtige Rolle.

Insbesondere die neue Energie-Automobilindustrie und andere Industrien zur Verbesserung der Flammschutzanforderungen des Materials stellen hohe Anforderungen an flammhemmende Polymermaterialien aller Art. Daher ist die Entwicklung neuer Technologien und neuer Materialien für flammhemmende thermoplastische Elastomere derzeit ebenfalls ein Brennpunkt großer Besorgnis.

Da thermoplastische Elastomere in verschiedenen Branchen weit verbreitet sind, besteht eine zunehmende Nachfrage nach ihren flammhemmenden Eigenschaften. Mit seiner tiefgreifenden technischen Erfahrung auf dem Gebiet der Flammschutzmittel hat die YINSU Flame Retardant Company eine Reihe von Elastomer-Flammschutzprodukten entwickelt. Dazu gehören hocheffizientes ADP, ein Masterbatch aus rotem Phosphor, das eine hervorragende Flammschutzwirkung bietet, und ein Flammschutzmittel aus rotem Phosphor mit hervorragender Leistung. Darüber hinaus hat YINSU auch Antimontrioxid-Ersatzmittel eingeführt, die umweltfreundlichere und effizientere Flammschutzlösungen bieten sollen.

Diese innovativen Produkte erfüllen nicht nur die Marktnachfrage nach hochleistungsfähigen flammhemmenden Materialien, sondern bieten auch eine starke Garantie für die sichere Anwendung von Elastomermaterialien. Die Produkte von YINSU Flame Retardant werden aufgrund ihrer hervorragenden Leistung und Umweltvorteile nach und nach zur neuen Wahl in der Flammschutzmittelindustrie.