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原材料与配方 赵聪 等·无卤阻燃型 EPDM 材料和 EPDM/PP TPV 复合材料等胶料性能的研究进展

表 1 树脂对 TPV 复合材料性能的影响 3.2.3 阻燃剂的影响
配方编号
项目 3.2.3.1 阻燃剂用量
1# 2# 3# 40#
EPDM/PPTPV 用量 / 份 100 100 85 7015 阻燃剂用量对 TPV 复合材料垂直燃烧性能等级的
树脂 A 用量 / 份 0 0 15 15 影响如表 2 所示。用量为 70 份时，复合材料的阻燃性
树脂 B 用量 / 份 0 0 0 15
氢氧化铝用量 / 份 0 63 63 63 能最佳。
微胶囊红磷用量 / 份 0 7 7 7
-3
密度 /(Mg·m ) 1 1.27 1.27 1.27 表 2 阻燃剂用量对 TPV 复合材料垂直燃烧性能
邵尔 A 型硬度 / 度 64 71 69 70 等级的影响
100% 定伸应力 /MPa 2.68 1.87 2.02 1.93 阻燃试样厚度 /mm
拉伸强度 /MPa 6.27 4.19 6.56 6.3 阻燃剂用量 / 份 3.2 1.6 0.8
拉断伸长率 /% 372 427 521 562 60 - - -
拉断永久变形 /% 16 32 32 60 65 V-0 V-1 -
垂直燃烧性能等级 (1) - V-0 V-0 V-0 70 V-0 V-0 -
注 ：（1）试样厚度 3.2mm。 75 V-0 V-0 V-1
注； TPV/ 树脂 A/ 树脂 B 用量比为 70/15/15 ；阻燃剂氢氧化铝
（1）物理性能和阻燃性能 与微胶囊红磷的用量比为 90/10。
从表 1 可以看出，与 1# 配方相比，2# 配方胶料
3.2.3.2 阻燃剂复配
的拉伸强度减小，拉断伸长率增大 ； 3# 配方中加入树
为达到阻燃效果，氢氧化铝与微胶囊红磷阻燃体
脂 A 后改善了 EPDM/PPTPV 的物理性能，这是因为
系需要较大用量，因此有可能降低 TPV 复合材料的物
树脂 A 中含有乙烯和丁烯结构，与 PP 有很好的相容
理性能，同时带来一些加工问题。为此，将多组分协
性，可以以任意比例共混，形成互穿网络结构，从而
效阻燃体系应用于无卤阻燃 TPV 复合材料，以减小阻
容纳更多的填料 ； 4# 配方中添加树脂 B 后，胶料拉断
燃剂的用量，同时兼顾阻燃性能和物理性能的平衡。
伸长率增大，垂直燃烧性能等级为 V-0（试样厚度 32
氢氧化镁属于添加型无机阻燃剂，与同类相比具
mm）。综合比较，4# 配方胶料物理性能与 AES 公司
有更好的抑烟效果。氢氧化镁的热分解温度比氢氧化
产品性能接近，但密度偏大，说明阻燃剂用量偏大。
铝高约 140℃，可以使阻燃材料承受更高的加工温度，
TPV 的微观结构为交联的橡胶相分散在连续的塑
有利于提高挤出速度，缩短模塑时间。氢氧化镁的分
料相中，阻燃剂很难进入橡胶相中，只能分散在塑料
解能为 1 137 kJ/g，比氢氧化铝高 20 kJ/g 且比热容也
相中，从而影响了阻燃效果。添加树脂 A 既可以提高
高 7%，有助于提高阻燃效率。氢氧化镁与其他阻燃
物理性能，又能容纳更多的无机阻燃剂，提高分散性；
剂有良好的复合能力，氢氧化镁与氢氧化铝因优势互
树脂 B 中具有含氧基团，与红磷可以形成 P=0 结构，
补而可互配使用。
覆盖在聚合物表面，阻止热流和气体进入，提高阻燃
氢氧化镁的分解温度高，且吸热量比氢氧化铝高
性能。
17%，燃烧后生成的氧化镁形成覆盖膜，可抑制聚合
加入树脂 A 和 B 后， 在 350~450 ℃间均降低了 物继续燃烧。阻燃剂氢氧化铝与氢氧化镁复配对 TPV
TPV 的质量损失速率，有利于阻燃。4# 配方 TPV 复合
复合材料性能的影响如表 3 所示。
材料垂直燃烧试样断面的 SEM 可以看出，TPV 复合材
表 3 阻燃剂复配对 TPV 复合材料性能的影响
料燃烧一定时间后，表面形成了较为致密的炭层，能够 配方编号
项目
阻止氧气和热流进入复合材料内部，起到阻燃作用。 5# 60# 7#
氢氧化铝 / 氢氧化镁用量比 21/42 31.5/31.5 42/21
（2）流变性能 密度 /（Mg·m ） 1.27 1.27 1.27
-3
邵尔 A 型硬度 78 77 76
TPV 主要采用挤出成型，因此其高剪切速率（γ） 100% 定伸应 /MPa 3.22 2.79 2.4
下的流变性能对其加工性能有直接的影响，可通过毛 拉伸强度 /MPa 6.56 5.95 6
拉断伸长率 /% 482 505 531
细管流变仪曲线表征其在高 γ 下的流变特性。 拉断永久变形 /% 48 48 48
3.2.2 测试分析 垂直燃烧性能等级
试样厚度 0.8mm - V-1 V-1
各项性能均按相应国家标准进行测试。拉伸性能 试样厚度 1.6mm V-0 V-0 V-0
试验条件为 ；试验温度 23℃，拉伸速率 500 mm/min。 注 :TPV/ 树脂 A/ 树脂 B 用量比为 70/15/15 ；微胶囊红磷的用
量比为 7 份。
热重（TG）分析条件为 ；氮气 40~650℃，升温速率
20℃ /min。 从表 3 可以看出，随着氢氧化铝用量的增大，复

年
2018 第 44 卷 ·35·