热塑性弹性体（TPE）中HFFR分散的优化
创建于02.04
TPEs因其易弯曲、手感好且易于加工的特性，在电缆护套、小工具和汽车零部件等领域得到了广泛应用。但要制造不易燃的TPE仍然是一个挑战。传统的阻燃方法可能会影响TPE的强度和可塑性。
越来越多的人正在使用无卤阻燃剂来满足安全规定，但其效果很大程度上取决于其在TPE中的分散均匀性。本博客将探讨为何难以实现均匀分散，为何这是一个值得关注的问题，以及如何在不易燃的TPE中获得最佳的复合材料。
标准TPE为何难以实现阻燃？
TPEs易燃是因为它们含有聚烯烃和大量使其柔软的油类成分。这些物质燃烧迅速且温度高。当企业试图制造不易燃的TPE塑料时，会遇到以下问题：
- 需要大量添加剂：为了获得良好的防火等级，您必须添加大量的阻燃剂——有时占总量的 30% 或 40% 以上。这会极大地改变基础 TPE 材料的性能。
- 材料变弱：当添加更多固体阻燃剂时，TPE 会变弱，拉伸性能也会下降。它会失去柔韧的手感，变得僵硬。
- 难以成型：添加大量物质会使熔化的 TPE 变稠，因此更难挤出或成型。这会减慢生产速度并磨损机器。
- 表面问题：如果阻燃剂混合不当，它可能会迁移到表面，导致出现白色粉末或粗糙的手感。
- 结块：许多阻燃粉末像水一样，或者表面能量很高，因此会粘在一起。这些结块是裂缝可能开始的地方，也是火势可能进入的地方。
为什么良好的 HFFR 分散对于 TPE 至关重要
分散是指阻燃颗粒在塑料中的均匀分布。当您在阻燃 TPE 中正确处理这一点时，您不仅仅是让塑料看起来更好；您还在显著提升其性能。
1. 可靠的防火安全
火势会以最容易的方式蔓延。如果 TPE 电缆护套因混合不良而存在薄弱点，火焰会迅速烧穿这些薄弱点。均匀分散意味着产品的每一微小部分都能以相同的方式抵抗火势，这使得通过严苛的防火测试变得更加容易。
2. 保持机械完整性
当 HFFR 颗粒精细且均匀分布时，它们对聚合物链运动的干扰会减小。这使得材料能够保持其高伸长率和柔韧性。分散良好的混合物会产生更光滑的表面光洁度，这对于充电线或可穿戴设备等面向消费者的产品至关重要。
3. 改善加工性能
精细分散可降低熔体的内部摩擦。这会导致挤出压力更稳定，成品尺寸更一致，从而降低制造过程中的废品率。
如何优化阻燃 TPE 中 HFFR 的分散
要实现完美的混合，需要结合正确的化学工艺和正确的机械工艺。以下是领先制造商优化其阻燃 TPE 塑料配方的方法。
1. 选择合适的 HFFR 系统
并非所有无卤阻燃剂添加剂都一样。传统的氢氧化金属，如二乙基亚磷酸铝 (ADP)或氢氧化镁 (MDH)需要大量添加。
- 磷氮体系：现代配方通常使用聚磷酸铵 (APP) 或焦磷酸哌嗪与次亚磷酸铝结合。这些膨胀体系在较低的添加量下即可发挥作用，因为它们能更有效地形成一层保护性“炭层”。
- 协同混合物：使用不同类型无卤阻燃剂的组合可以产生协同效应，从而在保持高阻燃性的同时降低添加剂的总百分比。
2. 提高相容性和偶联性
由于无卤阻燃剂添加剂通常是无机物而热塑性弹性体 (TPE) 是有机物，它们天然会相互排斥。
- 偶联剂：使用硅烷或钛酸酯偶联剂可以在填料和聚合物之间建立化学桥梁。这会将无卤阻燃剂“粘合”到 TPE 基体上。
- 表面改性：许多高端 HFFR 供应商现在提供“预涂层”或“表面处理”的粉末。这些处理可降低颗粒的表面张力，防止它们在混合阶段结块（团聚）。
3. 先进的复合技术
配料的“烹饪”方式与配方本身同等重要。
- 母粒与粉末：以预分散的母粒形式添加 HFFR 通常比添加原材料粉末更有效。母粒已经过高剪切混合工艺，确保颗粒分离。
- 螺杆构型：在双螺杆挤出中，应通过特定的捏合块优化螺杆设计，以提供足够的剪切力来分解 HFFR 团簇，同时又不产生过多的热量导致 TPE 分解。
- 温度控制：精确的温度区域可防止阻燃剂在复合阶段过早分解。
优化阻燃TPE的优势
当您将HFFR（无卤阻燃剂）配制得恰到好处时，您获得的阻燃TPE性能优异，能够满足所有要求：
- 使用安全：它通过UL94 V-0等级测试，并且烟雾排放量低，这对于任何电器内部以及火车或公交车等交通工具是必需的。
- 经久耐用：这种材料能保持弹性且不易降解，因此无论是在户外还是在高温环境下都能持久使用。
- 美观性：产品具有哑光或光泽饰面（取决于模具），不会出现由添加剂结块引起的“麻点”外观。
- 全球市场准入：低卤和无卤产品是进入欧洲和北美市场的关键，在这些市场，环境安全是主要的采购驱动因素。
如何验证分散性是否良好
以下是检查材料混合程度的三种主要方法：
- 扫描电子显微镜 (SEM) 分析：您可以使用扫描电子显微镜近距离观察材料。这有助于您查看细小颗粒是否聚集在一起。
- 拉伸测试：如果材料在拉伸时比预期更早断裂，则可能表示混合不均匀。
- 表面检查：仅通过观察材料表面就能了解很多信息。如果您看到斑点或粗糙区域，可能意味着混合效果不佳。
结论
要制造出优质的阻燃 TPE，关键在于获得恰到好处的混合。为此，请考虑不同化学物质如何协同作用、所有成分的混合程度以及混合过程的准确性。这有助于消除 TPE 的天然易燃性，同时又不失其特有的柔韧性。
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