Modificación retardante de llama y aplicación de elastómeros termoplásticos

Modificación retardante de llama y aplicación de elastómeros termoplásticos

I. Retardante de llama de elastómeros termoplásticos de poliolefina

II. Retardante de llama de elastómeros termoplásticos estirénicos.

III. Retardante de llama de elastómeros de poliuretano.

IV. Retardante de llama de elastómeros termoplásticos de cloruro de vinilo.

V. Retardante de llama de elastómeros de poliéster TPEE

VI. Conclusión

Para los polímeros, además de las propiedades mecánicas y de envejecimiento, las propiedades retardantes de llama son un indicador muy importante.

La modificación de los polímeros retardantes de llama de los países industriales desarrollados comenzó antes, la producción y aplicación de materiales poliméricos retardantes de llama, China y los países desarrollados tienen una gran brecha en este sentido. En los últimos años, el rápido desarrollo del TPE de China y los requisitos para su retardo de llama, han hecho que los elastómeros termoplásticos retardantes de llama se conviertan en un punto caliente en el campo de la investigación de materiales.

Hay más tipos de elastómeros termoplásticos y se aplican en materiales retardantes de llama; en la actualidad, más investigaciones en el país y en el extranjero son principalmente poliolefinas, estirénicos, poliuretano, elastómeros de poliéster y elastómeros de cloruro de polivinilo, etc.

1. Retardante de llama de elastómeros termoplásticos de poliolefina.

El elastómero termoplástico de poliolefina está compuesto de caucho y resina de poliolefina. La preparación de elastómeros termoplásticos de poliolefina generalmente tiene dos procesos: método de mezcla mecánica y método de vulcanización dinámica.

El elastómero termoplástico de poliolefina tiene una excelente resistencia a la abrasión, resistencia a la intemperie, menor costo, puede reemplazar el caucho vulcanizado termoestable y tiene una fuerte ventaja competitiva.

• Retardante de llama TPO mezclado simple

La investigación sobre retardantes de llama de TPO de mezcla simple es más extensa, generalmente utilizando mezclas de EPDM/PP o POE/PP, el sistema retardante de llama se divide en sistema halogenado y sistema retardante de llama libre de halógenos.

Sistema retardante de llama halógeno que utiliza un sistema compuesto de decabromodifeniletano y trióxido de antimonio como retardante de llama, el trióxido de antimonio y los retardantes de llama halogenados comparten un efecto sinérgico, en primer lugar, la descomposición térmica de compuestos orgánicos que contienen halógenos para producir haluro de hidrógeno, y {[t1] } síntesis para generar trihaluro de antimonio, con haluro de hidrógeno con propiedades retardantes de llama.

El sistema retardante de llama libre de halógenos TPO es un retardante de llama inorgánico (compuestos de hidróxido), el principio es que los óxidos metálicos hidratados se liberarán después del calor del agua cristalina, absorbiendo una gran cantidad de calor, inhibiendo así el aumento de la temperatura del polímero. prevenir la combustión retardada; al mismo tiempo, una gran cantidad de reacciones de descomposición por deshidratación del vapor de agua pueden diluirse con gases inflamables, para desempeñar un efecto retardante de llama.

Sin embargo, este tipo de retardante de llama necesita agregar una cantidad relativamente grande; cuanto mayor es la adición, menor es la resistencia al impacto. A través de la modificación de la superficie de los retardantes de llama inorgánicos se puede obtener el rendimiento ideal de los materiales TPO retardantes de llama sin halógenos de bajo costo. .

Además, hay pruebas relevantes que muestran que el retardante de llama compuesto de tipo fósforo y nitrógeno sobre el efecto retardante de llama del TPO híbrido también es relativamente bueno, la cantidad de aditivo en relación con el hidróxido es mucho menor que el mismo nivel de retardante de llama. Se puede lograr un rendimiento y el impacto en las propiedades físicas del material también es relativamente pequeño, como por ejemplo:

Sistema de composición de pirofosfato de piperazina y polifosfato de melamina (MPP), sistema de composición de hipofosfito de aluminio orgánico y cianuronato de melamina (MCA), o sistema de composición de hidróxido inorgánico y fósforo-nitrógeno compartido sinérgicamente, reduciendo la cantidad de aditivos retardantes de llama inorgánicos para mejorar el rendimiento del material. se puede preparar para cumplir con los requisitos de los distintos tipos de materiales de mezcla de TPO retardantes de llama.

Los materiales comezclados de TPO ignífugos se utilizan ampliamente en piezas de automóviles, aparatos electrónicos y eléctricos, revestimientos funcionales, pisos, así como revestimientos de alambres y cables y alambres aislados.

• Retardante de llama TPO (TPV) vulcanizado dinámicamente

La aparición del método de vulcanización dinámica es un hito importante en el desarrollo de elastómeros termoplásticos, y su investigación sobre retardantes de llama es uno de los puntos calientes actuales. Por su especial sistema de vulcanización dinámica, que le confiere un excelente rendimiento integral.

Preparación de vulcanización dinámica de TPO (TPV) de fórmula básica: PP 30 partes, EPDM (relleno de aceite) 70 partes, peróxido de dipropileno (DCP) 1 ~ 1,5 partes, talco ultrafino (o retardante de llama) cantidad apropiada de otros aditivos apropiados cantidad.

Selección de retardante de llama: retardante de llama que utiliza hidróxido de magnesio como principal, con el uso de decabromodifeniletano y trióxido de antimonio; Los retardantes de llama no halogenados generalmente utilizan hidróxido de magnesio, hidróxido de aluminio, dietilorganofosfonato de aluminio, etc.

El TPV se utiliza ampliamente en piezas de automóviles, aparatos electrónicos y eléctricos, bienes de consumo y construcción y otros campos, específicamente materiales de sellado de automóviles, sistemas de motores de automóviles, piezas de frenos y silenciadores, carcasas de baterías, aislamiento y revestimiento de alambres y cables, artículos para el hogar/suministros médicos. embalaje.

2. Retardante de llama de elastómeros termoplásticos estirénicos.

Los elastómeros termoplásticos estirénicos son copolímeros en bloque de poliestireno y caucho (butadieno, isopreno, buteno/etileno, buteno/propileno) y sus modificaciones. Los elastómeros termoplásticos estirénicos tienen una excelente resistencia a la tracción, un alto coeficiente de fricción superficial, buenas propiedades a baja temperatura, excelentes propiedades eléctricas y buenas propiedades de procesamiento.

Selección de retardante de llama:

Existen sistemas halogenados para elegir el compuesto de decabromodifenil etano y trióxido de antimonio; Los sistemas libres de halógenos generalmente eligen cianurato de melamina (MCA), polifosfato de melamina (MPP), hipofosfito de aluminio dietílico orgánico, pirofosfato de piperazina, hipofosfito de aluminio inorgánico, agente formador de carbón de triazina, etc.

Como SEBS, la materia prima de los elastómeros estirénicos, debe llenarse con un cierto número de veces de aceite blanco o aceite nafténico para ajustar la dureza, el tacto y reducir la temperatura de procesamiento, y estos aceites tienen una gran influencia en las propiedades retardantes de llama. , así que elija el sistema retardante de llama adecuado y la cantidad adecuada de retardante de llama, y ​​el SEBS con el peso molecular adecuado para cumplir con los requisitos.

Para mejorar la dureza y resistencia, es necesario añadir una cierta cantidad de polipropileno, poliestireno, POE y otras resinas de alta resistencia. Además, para mejorar la resistencia a la temperatura de procesamiento y el rendimiento de envejecimiento del material, también es necesario agregar algunos antioxidantes. El dispersante lubricante puede elegir polvo de silicona, masterbatch de silicona, EBS, cera de PE, amida de ácido erúcico, amida de ácido oleico, etc., el lubricante líquido que utiliza aceite de silicona, etc., se debe prestar atención al tipo de aditivos y la cantidad de aditivos para que no haya precipitación.

Fórmula básica de TPE retardante de llama:

SEBS+Aceite blanco (aceite nafténico)+PP+POE+SEBS injertado+Relleno+Retardante de llama+Antioxidante+ UV+Agente anticobre+Agente deslizante+Pigmentos.

• Material de cubierta de TPE retardante de llama y libre de halógenos para cables de datos

Método de moldeo por extrusión: el material debe ser fácil de plastificar a bajas temperaturas, el material periférico retardante de llama debido a la adición de más retardante de llama afectará la apariencia de la extrusión, si la plastificación deficiente causará poros, bolsas abultadas, impurezas y manchas blancas, etc. ., por lo que el diseño de la formulación y los requisitos del equipo de mezcla son mayores, el uso de equipos de alto torque y alto cizallamiento para el rendimiento del material retardante de llama es mejor, especialmente el diseño de formulación del material de alambre TPE retardante de llama debe prestar atención a el agrietamiento y el rendimiento de envejecimiento a largo plazo.

Aplicaciones: Revestimiento para cables de datos de electrónica de consumo, cables aislados, cables de alimentación, cables de revestimiento de pilotes de carga, etc.

• Material de tapón de TPE retardante de llama sin halógenos de grado de moldeo por inyección

El moldeo por inyección de TPE retardante de llama necesita utilizar una combinación de materiales de bajo punto de fusión y alta fluidez, por lo que cuanto mayores sean las propiedades retardantes de llama, el ajuste de dureza correspondiente y las propiedades mecánicas también tienen un mayor impacto, en la actualidad, generalmente hay más aplicaciones de retardantes de llama libres de halógenos. Sistema, en línea con ROHS2.0 y los estándares de control ambiental Reach.

Aplicaciones: conector USB para cable de datos de carga, enchufes para cable de alimentación

3. Retardante de llama de elastómeros de poliuretano.

Los elastómeros de poliuretano termoplásticos generalmente se polimerizan a partir de polioles oligoméricos, isocianatos, extensores/reticulantes de cadena y pequeñas cantidades de aditivos, y se clasifican como tipos de poliéster y poliéter.

Los elastómeros de poliuretano son un tipo de polimerización en bloque, generalmente compuestos de poliol flexible de cadena larga que constituye el segmento blando, con diisocianato y extensor de cadena que constituye el segmento duro. La cadena molecular del elastómero de poliuretano contiene una gran cantidad de grupos éster de amoníaco y grupos éter, éster y urea, con fuertes enlaces de hidrógeno.

Debido a los numerosos éteres y ésteres que se generan en la fórmula, el rendimiento de las variedades de elastómeros de poliuretano puede ser muy diferente. En la década de 1940, Alemania y el Reino Unido fueron los primeros en desarrollarse; a finales de la década de 1970, China comenzó oficialmente la producción en masa. Con excelente resistencia a la abrasión, transparencia, resistencia a la fatiga.

El aditivo retardante de llama de elastómero de TPU tipo poliéster puede cumplir menos con los requisitos del retardante de llama, y ​​el elastómero de TPU de tipo poliéter, a menudo necesita agregar más retardante de llama para cumplir con los requisitos del retardante de llama, por lo que el impacto en el rendimiento es relativamente grande, especialmente El retardante de llama no es resistente a la hidrólisis, es fácil de precipitar y debe ajustarse mediante la fórmula para mejorar las propiedades mecánicas y los requisitos de envejecimiento.

Selección de retardante de llama: Los sistemas retardantes de llama no halogenados generalmente tienen hidróxido de magnesio, hidróxido de aluminio, cianurato de melamina (MCA), hipofosfito de aluminio dietílico orgánico, hipofosfito de aluminio inorgánico y retardantes de llama de fosfato.

Fórmula básica de TPU retardante de llama:

• TPU (poliéster) 80~90 partes + compatibilizador + retardante de llama libre de halógenos 8~12 partes + cera (cantidad adecuada) + agente UV + antioxidante

• TPU (poliéter) 60~70 partes + compatibilizador + retardante de llama libre de halógenos 30~35 partes + cera (cantidad adecuada) + agente UV + antioxidante

Se agrega más retardante de llama de poliéter tipo TPU, se recomienda utilizar el procesamiento de masterbatch retardante de llama.

Aplicaciones: alambres y cables de comunicación, revestimiento de pilotes de carga, cables marítimos y otros cables, etc.

4. Retardante de llama de elastómeros termoplásticos de cloruro de vinilo.

El elastómero termoplástico retardante de llama de cloruro de vinilo (TPVC) es un modificador retardante de llama del material de PVC con buena resistencia a la intemperie, resistencia a los rayones, tacto suave y bajo precio, que se usa ampliamente en China. Con la última tecnología de mezcla de PVC se puede obtener suavidad, baja -Estereotipos de presión y tiene una buena resistencia a la corrosión química, esta mezcla tiene una mejor flexibilidad a bajas temperaturas en comparación con los materiales TPE ordinarios y puede convertirse en materiales retardantes de llama.

Dependiendo del método para impartir elasticidad similar al caucho al PVC, el TPVC está disponible en tipos de alta polimerización, reticulado y aleaciones. El PVC está disponible en una amplia variedad de fuentes y está disponible en el país a precios bajos. Se ha descubierto que NBR y PVC tienen parámetros de solubilidad similares, polaridad similar, tensión superficial cercana y buena compatibilidad. Los elastómeros termoplásticos de NBR/PVC preparados mediante tecnología de vulcanización dinámica tienen buenas propiedades fisicoquímicas y, por tanto, existe mucho interés en dichos elastómeros.

De acuerdo con la literatura relevante, Peng y otros sistemas NBR/PVC de elastómeros termoplásticos sobre el tratamiento retardante de llama y antiestático de la investigación, método de vulcanización dinámica para preparar un retardante de llama, propiedades antiestáticas de la mezcla NBR/PVC de elastómeros termoplásticos, y encontró que la formulación de la relación de mezcla caucho-plástico, la cantidad de relleno de negro de humo, la cantidad de relleno de hidróxido de aluminio y la cantidad de agente reticulante tienen un mayor impacto en el rendimiento de los elastómeros, el retorno al refinado tiene poco efecto en el rendimiento de los elastómeros, y la cantidad de agente reticulante tiene un impacto significativo en el rendimiento de los elastómeros. Se encontró que la relación de mezcla caucho-plástico, la cantidad de relleno de negro de carbón, la cantidad de relleno de hidróxido de aluminio y la cantidad de agente reticulante en la formulación tuvieron un mayor efecto sobre el desempeño de los elastómeros, mientras que el refinado tuvo un mayor efecto. Poco efecto sobre el rendimiento de los elastómeros.

La resina de PVC en sí es un retardante de llama relativamente bueno, el índice de oxígeno puede alcanzar el 36%, pero debido a la adición de plastificantes sobre el efecto retardante de llama, se puede combinar con otros retardantes de llama, puede haber requisitos más altos de propiedades retardantes de llama, se puede combinar con el Hidróxido de magnesio retardante de llama, hidróxido de aluminio, decabromodifeniletileno, trióxido de antimonio, borato de zinc, etc. También se puede utilizar éster de anhídrido tetrabromoftálico (B45-Z). para reemplazar algunos de los plastificantes, el índice de oxígeno ha mejorado considerablemente, pero la densidad también aumentará, esto se debe a los compuestos que contienen bromo de peso específico (peso específico B45-Z de 1,545, mientras que el peso específico de DOTP es menor que 1).

Los elastómeros de TPVC se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, pisos, alambres y cables, líneas de revestimiento de pilotes de carga, sellos de puertas y ventanas, etc. Sin embargo, con cada vez más investigaciones sobre TPE retardantes de llama, muchas de estas aplicaciones deben ser halógenas. -libres y ahora han sido reemplazados por TPE ignífugos.

5. Retardante de llama de elastómeros de poliéster TPEE

El elastómero de poliéster termoplástico, abreviado como TPEE, es un copolímero de bloque que contiene segmentos duros de poliéster y segmentos blandos de poliéter. Los segmentos duros y blandos de TPEE de la separación de dos fases entre la microestructura, en el que el segmento duro para el poliéster aromático, generalmente ácido tereftálico; Los segmentos blandos de politetrahidrofurano, poliéter y poliéster alifático, que son los dos más comunes, con excelente resistencia y resistencia a altas temperaturas, son un rendimiento integral de los elastómeros de plásticos de ingeniería.

La característica más importante del TPEE es su tensión de tracción bajo tensión menor que la misma dureza de otros productos poliméricos, por lo que el espesor de la pared de sus piezas se puede hacer más delgado y la tenacidad a baja temperatura, la resistencia química y la resistencia al aceite son excelentes y tiene buenas propiedades de aislamiento eléctrico. .

En los últimos años, con la expansión de las aplicaciones de TPEE, sus requisitos de retardante de llama son cada vez más altos, e incluso ha aparecido en el mercado materiales TPEE retardantes de llama reticulados por irradiación para alambres y cables y fuelles de arneses resistentes al aceite.

En esta etapa, la modificación del TPEE retardante de llama doméstico es relativamente rara, el sistema retardante de llama común o el retardante de llama que contiene halógeno todavía ocupa una parte importante del mercado, la cantidad de aditivo es baja, las propiedades mecánicas del TPEE y otras propiedades del impacto de un poco.Sin embargo, debido a la demanda de TPEE retardante de llama libre de halógenos y libre de halógenos, el desarrollo de TPEE también es una nueva dirección de investigación, principalmente hipofosfito de dietil aluminio, aluminio inorgánico El hipofosfito, un retardante de llama libre de halógenos a base de hidróxido inorgánico, tiene un mayor impacto en las propiedades mecánicas del TPEE si los requisitos del nivel de retardante de llama son V0 o VW-1 o son muy raros.

Aplicaciones: alambres y cables, revestimientos de arneses y fuelles, etc.

Conclusión

Con el aumento de la inversión en la investigación y el desarrollo de elastómeros termoplásticos retardantes de llama, varios tipos de elastómeros termoplásticos retardantes de llama se utilizarán cada vez más en diversas industrias y desempeñarán un papel importante.

Especialmente el automóvil de nueva energía y otras industrias para mejorar los requisitos ignífugos del material, los materiales poliméricos ignífugos de todo tipo de altos requisitos, por lo que el desarrollo de nuevas tecnologías y nuevos materiales para elastómeros termoplásticos ignífugos también es un punto caliente de gran preocupación en la actualidad.

Dado que los elastómeros termoplásticos se utilizan ampliamente en diversas industrias, existe una demanda creciente de sus propiedades retardantes de llama. Con su profunda acumulación técnica en el campo de los retardantes de llama, YINSU Flame Retardant Company ha desarrollado una serie de productos retardantes de llama de elastómero. Estos incluyen ADP altamente eficiente, masterbatch de fósforo rojo que proporciona un excelente efecto retardante de llama y retardante de llama compuesto de fósforo rojo con excelente rendimiento. Además, YINSU también ha introducido agentes de reemplazo de trióxido de antimonio, que están diseñados para proporcionar soluciones retardantes de llama más eficientes y respetuosas con el medio ambiente.

Estos productos innovadores no solo satisfacen la demanda del mercado de materiales retardantes de llama de alto rendimiento, sino que también brindan una sólida garantía para la aplicación segura de materiales elastómeros. Los productos de YINSU Flame Retardant, con su excelente rendimiento y ventajas ambientales, se están convirtiendo gradualmente en la nueva opción en la industria de los retardantes de llama.