CN101974196B - 一种高含油热塑性弹性体sebs阻燃复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高含油热塑性弹性体sebs阻燃复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料，其原料的重量份数为：80-200份SEBS，100-300份白油、5-40份氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种、70-125份APP和10-40份IPPP中的至少一种。本发明还提供了上述复合材料的制备方法。本发明通过使高含油热塑性弹性体材料SEBS与阻燃剂形成复合材料，令高含油热塑性弹性体材料在保有原来的属性的同时，也可以达到阻燃的目的，因此能够应用于更宽阔的领域。同时，本复合材料不仅无毒害，对环境友好，而且添加的阻燃剂综合成本也低，具有实用性。

Description

一种高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性弹性体，具体是指一种高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料。
背景技术
热塑性弹性体(简称TPR或TPE)材料是一种很有前景的弹性材料，它具有橡胶的弹性，同时具有塑料的易加工性，并且可以反复循环使用，也可以填充大量的白油来降低生产成本。SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物热塑性弹性体。SEBS材料由于不含不饱和双键，因此具有良好的稳定性和耐老化性。但是高含油热塑性弹性体SEBS材料最大的缺点就是易燃烧，安全性差，这限制了高含油热塑性弹性体SEBS材料的应用领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种阻燃性能好的高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料。
本发明是通过以下方式实现的：一种高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料，其原料的重量份数为：80-200份SEBS，100-300份白油、5-40份氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种、70-125份APP和10-40份IPPP中的至少一种。
所述原料中还包括重量份数为5-40份的十溴二苯乙烷
所述原料中还包括重量份数为2-20份二氧化硅。
所述原料的重量份数为：100-180份SEBS，150-250份白油、5-40份氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种、70-125份APP和10-40份IPPP中的至少一种。
本发明的另一个目的是提供上述高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料的制备方法。
将重量份数为80-200份的SEBS和重量份数为100-300份的白油搅拌混合均匀后得到高含油热塑性弹性体，再与重量份数为5-40份的氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种、重量份数为70-125份APP和10-40份IPPP中的至少一种进行复配，将上述复配混合物挤出并制成片材，即得到所述高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料。
所述复配混合物通过双螺杆塑料挤出机挤出。
所述复配混合物中还包括重量份数为5-40份的十溴二苯乙烷。
所述复配混合物中还包括重量份数为2-20份的二氧化硅。
本发明中使用的阻燃剂阻燃反应机理如下：
APP和IPPP的阻燃反应机理：
APP是指聚合度大于1500的聚合磷酸铵，IPPP是指磷酸三异丙基苯酯，它们都是有机磷系列阻燃剂，温度较低时会发生剧烈的分解，生成挥发性的PO·、PO2·自由基和NH3、H2O不燃性气体。它们在气相中可以起到捕捉自由基和稀释可燃性气体的作用，为气相阻燃机理。同时，APP和IPPP在温度较高时发生剧烈的化学反应，此时生成的多聚磷酸和磷酸类化合物使聚合物大量酯化、脱水、炭化，在氧、热的作用下初期形成的碳层发生氧化分解，主体碳骨架迅速分解，并发生交联成碳，一方面阻止聚合物进一步热解，另一方面阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。
十溴二苯乙烷的阻燃反应机理：
由于火焰中的高能自由基HO·可以与其他聚合物的热分解产物反应，HO·能够反应生成H·，H·又可使HO·再生，而HO·越多，燃烧过程中的反应热就越高。在高分子材料中加入阻燃剂十溴二苯乙烷，它在受热发生分解反应时生成Br-，Br-可以与树脂基体反应生成HBr，而HBr能与高活性的自由基HO.和H·反应，生成活性较低的Br·。由于减少了HO.和H·等高活性自由基，也就降低了燃烧释放出的反应热，因此可以使燃烧减缓或终止，起到阻燃的作用。而如果燃烧反应中生成较多的HBr，则HBr气体可以进一步稀释可燃气体，并覆盖在材料表面，阻隔可燃气体扩散进入燃烧空间，同时也阻止氧气扩散到可燃气体中，从而使塑料燃烧速度降低或自熄。
氢氧化铝的阻燃反应机理：
氢氧化铝的阻燃机理为：①氢氧化铝通过分解时吸热，来达到降低聚合物温度的目的；②氢氧化铝分解时释放的水蒸气可以稀释可燃性气体和氧气的浓度；③填充氢氧化铝可以使聚合物的浓度下降；④氢氧化铝分解生成的氧化铝覆盖在聚合物的表面，因此可以隔绝氧气，起到阻燃的作用。
氢氧化镁的阻燃反应机理：
氢氧化镁和氢氧化铝一样都是无机添加型阻燃剂，受热分解时会释放出水分，吸收大量的潜热，既可以降低材料表面的火焰的实际温度，减慢聚合物降解为低分子的速度，减少可燃物质的产生，又可以通过释放出的水汽冲淡材料表面氧气的温度，使材料表面的燃烧较难进行。氢氧化镁有利于形成表面炭化层，阻止热量和氧气的进入。同时分解成的氧化镁还是良好的耐火材料。所以一旦火源被消灭，燃烧即可自行停止。
二氧化硅的阻燃反应机理：
二氧化硅(SiO2)的耐热性良好，且能提高碳层的牢固程度，协同形成的膨胀碳层有效隔热、隔氧，达到协同阻燃的效果。
本发明通过使高含油热塑性弹性体材料SEBS与阻燃剂形成复合材料，令高含油热塑性弹性体材料在保有原来的属性的同时，也可以达到阻燃的目的，因此能够应用于更宽阔的领域。同时，本复合材料不仅无毒害，对环境友好，而且添加的阻燃剂综合成本也低，具有实用性。
具体实施方式
以下通过具体实施例来进一步说明本发明：
实施例1
将重量份数为100份的SEBS和重量份数为100份的55#白油搅拌混合均匀，再将重量份数为40份的氢氧化铝、重量份数为125份的APP、重量份数为35份的十溴二苯乙烷和重量份数为5份的二氧化硅复配，将上述复配混合物通过双螺杆塑料挤出机挤出并制成片材，即得到所述高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料1。该复合材料1的拉伸强度(TSb)为0.44MP，水平燃烧速度为11.54mm/min，差热分析实验表明在800℃内成炭率为14％，极限氧指数为22，水平燃烧实验符合国家标准GB2408，GB级别为FH-1。
实施例2
将重量份数为180份的SEBS和重量份数为250份的55#白油搅拌混合均匀，再将重量份数为40份的氢氧化镁、重量份数为100份的APP、重量份数为25份的IPPP、重量份数为2份的二氧化硅复配，将上述复配混合物通过双螺杆塑料挤出机挤出并制成片材，即得到所述高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料2。该复合材料2的拉伸强度(TSb)为0.70MP，水平燃烧速度为4.4mm/min，差热分析实验表明在800℃内成炭率为30％，极限氧指数为24，水平燃烧实验符合国家标准GB2408，GB级别为FH-1。
实施例3
将重量份数为80份的SEBS和重量份数为200份的55#白油搅拌混合均匀，再将重量份数为20份的氢氧化铝、重量份数为5份的氢氧化镁、重量份数为80份的APP、重量份数为10份的IPPP、重量份数为40份的十溴二苯乙烷复配，将上述复配混合物通过双螺杆塑料挤出机挤出并制成片材，即得到所述高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料3。该复合材料3的拉伸强度(TSb)为0.83MP，水平燃烧速度为16.9mm/min，差热分析实验表明在800℃内成炭率为19％，极限氧指数为20，水平燃烧实验符合国家标准GB2408，GB级别为FH-1。
实施例4
将重量份数为200份的SEBS和重量份数为300份的55#白油搅拌混合均匀，再将重量份数为20份的氢氧化铝、重量份数为20份的氢氧化镁、重量份数为70份的APP、重量份数为20份的IPPP、重量份数为5份的十溴二苯乙烷、重量份数为20份的二氧化硅复配，将上述复配混合物通过双螺杆塑料挤出机挤出并制成片材，即得到所述高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料4。该复合材料4的拉伸强度(TSb)为0.81MP，水平燃烧速度为4.46mm/min，差热分析实验表明在800℃内成炭率为29％，极限氧指数为24，水平燃烧实验符合国家标准GB2408，GB级别为FH-1。
实施例5
将重量份数为100份的SEBS和重量份数为250份的55#白油搅拌混合均匀，再将重量份数为5份的氢氧化铝、重量份数为20份的氢氧化镁、重量份数为40份的IPPP复配，将上述复配混合物通过双螺杆塑料挤出机挤出并制成片材，即得到所述高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料5。该复合材料5的拉伸强度(TSb)为0.49MP，水平燃烧速度为4.83mm/min，差热分析实验表明在800℃内成炭率为28％，极限氧指数为24，水平燃烧实验符合国家标准GB2408，GB级别为FH-1。
本发明的复合材料制备方法简单，阻燃效果好，具有很好的实用性。

Claims (5)

1.一种高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料，其原料的重量份数为：80-200份SEBS，100-300份白油、5-40份氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种、70-125份聚合度大于1500的聚合磷酸铵APP和10-40份磷酸三异丙基苯酯IPPP中的至少一种、5-40份的十溴二苯乙烷。
2.一种高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料，其原料的重量份数为：80-200份SEBS，100-300份白油、5-40份氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种、70-125份聚合度大于1500的聚合磷酸铵APP和10-40份磷酸三异丙基苯酯IPPP中的至少一种、2-20份二氧化硅。
3.根据权利要求1或2所述的高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料，其特征在于：所述原料的重量份数为：100-180份SEBS，150-250份白油、5-40份氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种、70-125份聚合度大于1500的聚合磷酸铵APP和10-40份磷酸三异丙基苯酯IPPP中的至少一种。
4.一种制备权利要求1或2所述高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料的方法，其步骤包括：将重量份数为80-200份的SEBS和重量份数为100-300份的白油搅拌混合均匀后得到高含油热塑性弹性体，再与重量份数为5-40份的氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种、重量份数为70-125份聚合度大于1500的聚合磷酸铵APP和10-40份磷酸三异丙基苯酯IPPP中的至少一种以及重量份数为5-40份的十溴二苯乙烷或重量份数为2-20份的二氧化硅进行复配，将上述复配混合物挤出并制成片材，即得到所述高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料。
5.根据权利要求4所述的制备高含油热塑性弹性体SEBS阻燃复合材料的方法，其特征在于：所述复配混合物通过双螺杆塑料挤出机挤出。
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