CN102030963A - 无卤阻燃热塑性弹性体材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无卤阻燃热塑性弹性体及其制备方法。一种无卤阻燃热塑性弹性体材料，包括以下重量配比的原料：SEEPS 15-25份；聚丙烯10-20份；POE 10-15份；无卤阻燃剂30-40份；相容剂10-15份；抗氧剂0.1-0.3份，及矿物油15-25份。上述无卤阻燃热塑性弹性体采用内聚能更大的SEEPS作改性基材，配合低硬度的聚丙烯、相容剂，使材料硬度低，回弹性、拉伸强度、断裂伸长率均较好，制得的弹性体材料表面光滑。

Description

无卤阻燃热塑性弹性体材料及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种无卤阻燃热塑性弹性体材料及其制备方法。
【背景技术】
由于嵌段共聚物SEEPS的内部结合能相当的高，既不会在聚苯乙烯的Tg以上自动解离，也不会在外界机械力的作用下解离，因此SEEPS的拉伸强度和模量均比通用的SBS高，使得SEEPS在实际应用中远优于普通的线形与星形SBS，在非动态用途方面可与乙丙橡胶媲美。近年来SEEPS热塑性弹性体被广泛应用于汽车部件及工具手柄、电线电缆、医疗制品及食品容器、涂料以及聚合物共混改性等领域。然而，SEEPS热塑性弹性体易燃，火焰传播速度快，极大限制了其应用范围。
以往广泛进行有机卤类化合物添加，但有机卤类化合物存在燃烧时产生有毒性气体，近年受到限制。对于无卤类阻燃剂，由于SEEPS弹性体的分子结构，需要添加大量的阻燃剂才能达到阻燃效果，且使得材料的塑性与机械性能大幅下降。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种塑性与机械性能较好的无卤阻燃热塑性弹性体及其制备方法。
一种无卤阻燃热塑性弹性体材料，包括以下重量配比的原料：
SEEPS         15-25份；
聚丙烯        10-20份；
POE           10-15份；
无卤阻燃剂    30-40份；
相容剂        10-15份；
抗氧剂    0.1-0.3份，及
矿物油    15-25份。
在优选的实施例中，所述SEEPS为Kraton1702、SEPTON4055、SEPTON4077及SEPTON4033中的至少一种。
在优选的实施例中，所述聚丙烯为熔融指数为10～90g/10min的共聚聚丙烯。
在优选的实施例中，所述POE为三井化学的DF 810、美国杜邦公司的POE8100、埃克森美孚公司的POE 020中的至少一种。
在优选的实施例中，所述无卤阻燃剂包括磷系阻燃剂与氮磷系阻燃剂的复配体。
在优选的实施例中，所述无卤阻燃剂还包括Mg(OH)2，所述Mg(OH)2粒径小于15μm，经过表面活化处理。
在优选的实施例中，所述相容剂为SEBS-g-MAH、PP-g-MAH、HDPE-g-MAH、EPDM-g-MAH、POE-g-MAH中的至少一种。
在优选的实施例中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配形成。
在优选的实施例中，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010；所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
在优选的实施例中，所述矿物油为闪点高于200℃的饱和直链烷烃油和环烷烃油中的一种或两种。
一种上述的无卤阻燃热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：
按重量比称取原料；
将所述原料放入高混机中混合2～5分钟；
出料；及
将混合后的原料放入螺杆机中挤出造粒，螺杆机的转速为180～600转/分，温度为180～200℃。
上述无卤阻燃热塑性弹性体采用内聚能更大的SEEPS作改性基材，配合低硬度的聚丙烯、相容剂，使材料硬度低，回弹性、拉伸强度、断裂伸长率均较好，制得的弹性体材料表面光滑。
【具体实施方式】
下面将结合实施方式对无卤阻燃热塑性弹性体及其制备方法作进一步的详细说明。
一实施例的无卤阻燃热塑性弹性体材料，包括以下重量配比的原料：
SEEPS         15-25份；
聚丙烯        10-20份；
POE           10-15份；
无卤阻燃剂    30-40份；
相容剂        10-15份；
抗氧剂        0.1-0.3份，及
矿物油        15-25份。
其中，本实施方式中的SEEPS是低凝胶的聚苯乙烯-b-聚[乙烯-(乙烯-丙烯)]-b-聚苯乙烯。作为基体树脂，其作用在于使材料具有良好的手感和优异的耐候性。
SEEPS具体可为美国的Kraton1702或日本Kuraray公司的SEPTON4055、SEPTON4077及SEPTON4033中的至少一种。
其中，聚丙烯(Polypropylene，简称PP)优选为熔融指数为10～90g/10min的共聚聚丙烯。具体可为台湾永嘉的5090T，或北京燕山石化的1330。
其中，POE(Polyolyaltha Olfin，聚乙烯辛烯共弹性体)是一种增韧改性剂。具体可为三井化学的DF 810、美国杜邦公司的POE 8100、埃克森美孚公司的POE 020中的至少一种。
其中，无卤阻燃剂优选为由磷系阻燃剂与氮磷系阻燃剂复配形成。其中，磷系阻燃剂、氮磷系阻燃剂的复配体系可以选用Doher6007、Doher6000、Doher601、Doher6204中的两到三种。为了增加阻燃性，还可以增加一些Mg(OH)2。Mg(OH)2与磷系阻燃剂与氮磷系阻燃剂的复配体的比例优选为3∶7。优选的Mg(OH)2的粒径小于15μm，经过表面活化处理。Mg(OH)2具体可为德国Martinal H5H7C。无卤阻燃剂具有良好的加工性能和阻燃性能，加入到SEEPS体系中可显著提高SEEPS的防火性能。
其中，相容剂优选为马来酸酐接枝共聚物，如SEBS-g-MAH(氢化热塑性丁苯橡胶-马来酸酐接枝物)、PP-g-MAH、HDPE-g-MAH(聚丙烯-马来酸酐接枝物)、EPDM-g-MAH(三元乙丙橡胶-马来酸酐接枝物)、POE-g-MAH(乙烯辛烯共聚物-马来酸酐接枝物)中的一种。具体可为：美国Kraton公司FG系列1901、1924，杜邦公司EMA125、EMA130、POE 8150，或广州合诚化学PP相容剂HS1-008。相容剂能够提高各组分之间的结合力，更好地分散各相组分，提高材料的综合性能。
其中，抗氧剂优选为由受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配形成。抗氧剂可以有效地防止或者减缓热塑性弹性体在加工和使用的过程中被氧化，延长热塑性弹性体的使用寿命。受阻酚类抗氧剂具体可为汽巴精化公司的抗氧剂1010；亚磷酸酯类抗氧剂具体可为抗氧剂168。
其中，矿物油优选为闪点高于200℃的饱和直链烷烃油和环烷烃油中的一种或两种。高闪点的矿物油可以提高材料的耐温性能、增加材料的流动性，同时又可以根据实际情况调整添加量，以得到各种硬度的材料，满足更多客户的需求。矿物油具体可为克拉玛依炼油厂的KN4006、KN4010等环烷烃油，韩国双龙炼油(S-Oil)的500N饱和直链烷烃油，或日本出光的PW90饱和直链烷烃油。当然，也可以选用普通矿物油。
上述无卤阻燃热塑性弹性体可以有多种成型(加工)方式，例如可以通过异型挤出成形或挤出薄片成形等挤出成形、注射成形、吹塑成形、吹制成形、加压成形、压延成形、熔融层积成形、压缩成形、真空成形、发泡成形等成形法，形成粉末状、颗粒状、板状、薄膜或薄片状、管状、中空状、箱状等任意形状的成形品。
优选的，上述无卤阻燃热塑性弹性体材料可按照如下方法制备：
步骤S1，按照上述重量比称取原料；
步骤S2，将所述原料放入高混机中混合2～5分钟；
步骤S3，出料；
步骤S4，将混合后的原料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得基于SEEPS的无卤阻燃热塑性弹性体。螺杆机的转速为180～600转/分，温度为180～200℃。
上述方法操作简单、适于工业化生产。
上述无卤阻燃热塑性弹性体采用内聚能更大的SEEPS作改性基材，配合低硬度的PP、相容剂，使材料硬度低，回弹性、拉伸强度、断裂伸长率均较好，制得的弹性体材料表面光滑。另外，上述无卤阻燃热塑性弹性体采用阻燃剂复配技术，即在现有阻燃剂技术的基础上，通过不同型号阻燃剂配合使用，在不降低阻燃等级(V-0级)的同时，降低了成本。
以下为具体实施例部分。
1.原料配比
上述原料中，相容剂1901可以为同类型的其它SEBS-g-MAH或EPDM-g-MAH所替换。
上述矿物油KN4006可以为其它闪点高于200℃的饱和直链烷烃油或环烷烃油所替换，如韩国双龙公司的500N。
2.注塑加工
分别按上述各配比取原料组分，将SEEPS与矿物油充油混合均匀，吸干油后加入PP、相容剂、阻燃剂、抗氧剂等在混料机上混合均匀。混合后的物料送入双螺杆挤出机中，设定合造的双螺杆挤出机加工温度，原材料经双螺杆高速剪切、混炼、挤出、拉条、造粒即得本发明的无卤阻燃SEEPS热塑性弹性体。
3.性能测试
对按上述各配方制得的热塑性弹性体性能测试，结果如下表：
Figure BDA0000037197180000061
由上述实施例及测试数据可看出，本发明所提供的技术方案相比现有技术，选用了内聚能较强的SEEPS，使得产品的拉伸强度更高，减少了因大量阻燃剂的添加而导致材料脱皮的情况。同时，根据材料的熔融分解温度，通过配合使用阻燃剂，使材料燃烧降解过程与阻燃剂分解促成炭过程更协调，阻燃效率大幅提升，在保持硬度80A情况下，可使材料达到V-0阻燃级别。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种无卤阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于，包括以下重量配比的原料：
SEEPS         15-25份；
聚丙烯        10-20份；
POE           10-15份；
无卤阻燃剂    30-40份；
相容剂        10-15份；
抗氧剂        0.1-0.3份，及
矿物油        15-25份。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于：所述SEEPS为Kraton1702、SEPTON4055、SEPTON4077及SEPTON4033中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于：所述聚丙烯为熔融指数为10～90g/10min的共聚聚丙烯。
4.根据权利要求1所述的无卤阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于：所述POE为三井化学的DF 810、美国杜邦公司的POE 8100、埃克森美孚公司的POE020中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的无卤阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于：所述无卤阻燃剂包括磷系阻燃剂与氮磷系阻燃剂的复配体。
6.根据权利要求5所述的无卤阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于：所述无卤阻燃剂还包括Mg(OH)2，所述Mg(OH)2粒径小于15μm，经过表面活化处理。
7.根据权利要求1所述的无卤阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于：所述相容剂为SEB S-g-MAH、PP-g-MAH、HDPE-g-MAH、EPDM-g-MAH、POE-g-MAH中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的无卤阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配形成。
9.根据权利要求8所述的无卤阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于：所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010；所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
10.根据权利要求1所述的无卤阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于：所述矿物油为闪点高于200℃的饱和直链烷烃油和环烷烃油中的一种或两种。
11.一种根据权利要求1所述的无卤阻燃热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：
按重量比称取原料；
将所述原料放入高混机中混合2～5分钟；
出料；及
将混合后的原料放入螺杆机中挤出造粒，螺杆机的转速为180～600转/分，温度为180～200℃。
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