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
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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
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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