弹性体TPE电线电缆料改性注意问题

弹性体TPE电线电缆料改性注意问题摘要：在设计热塑性弹性体TPE电线电缆料配方时，需要充分了解产品的使用要求、使用环境、存放条件，双螺杆挤出造粒和客户端押出机成型过程中可能存在影响正常生产的问题等。目前，TPE类电线电缆存在的问题有表面析出白霜、出油、发黄、起颗粒、开裂等，客户端押出时存在线径不稳、螺杆打滑、眼膜渣堆积严重等。针对以上问题进行原因分析并给出合理建议，规避品质问题。关键词：TPE；电线电缆；配方设计；塑料改性MattersneedingattentioninthemodificationofelastomerTPEwireandcablematerialsGuoYuming(DongguandienIndustrialCo.,Ltd，Dongguan，China)Abstract:WhendesigningthethermoplasticelastomerTPEwireandcablematerialformulation,itisnecessarytofullyunderstandtheproduct'suserequirements,useenvironment,storageconditions,andproblemsthatmayaffectnormalproductionduringthetwin-screwextrusiongranulationandtheextrusionmachinemoldingprocess.Atpresent,theproblemsofTPEwiresandcablesincludewhitefrost,oil,yellowing,particles,cracking,etc.onthesurface,unstablewirediameter,screwslip,seriousaccumulationofeyefilmslag,etc.Analyzethecausesoftheaboveproblemsandgivereasonablesuggestionstoavoidqualityproblems.Keywords:TPE；Wireandcable；Formulationdesign；Plasticmodification热塑性弹性体(thermoplasticelastomer，TPE)是一种具有橡胶弹性，在熔融条件下又像塑料一样可塑化成型的材料，拥有手感柔软舒适，耐温性、耐候

性及柔韧性良好等特性，同时又是一种绿色环保可循环利用的材料，广泛应用于电线电缆、儿童玩具、智能穿戴和电动工具包胶等领域。其中，热塑性弹性体分为聚氯乙烯类弹性体（PVC）、苯乙烯类弹性体（TPS）、聚烯烃类弹性体（TPO）、聚氨酯类弹性体（TPU）、聚酯类弹性体（TPEE）和动态硫化类弹性体（TPV）。目前，研究和应用最多的是苯乙烯类弹性体，性价比高，工艺流程简单。本文主要是对苯乙烯类弹性体作为电线电缆外被料改性时需要注意的一些问题进行探讨与分析。1配方组成苯乙烯类弹性体电线电缆料配方的主要组成材料有：热物性橡胶SEBS、增塑剂、聚丙烯PP、增韧剂、相容剂、无机填充物、阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、光稳定剂等，其中SEBS、增塑剂和聚丙烯是最基础的组成部分，其它成分则看要求添加。目前，SEBS性价比较高的是中石化岳化生产的产品，常用于制作要求不高的产品，要求较高的产品则多数选用台橡或科腾的SEBS；增塑剂常用的是环烷油或石蜡油；增韧剂一般是与SEBS、PP相容性和性价比较好的POE/POP或者EPDM等;无机填充物则更多是碳酸钙，其目数不能过低，也不能过高，一般适宜在1250-2500目之间；相容剂选用较多的是马来酸酐接枝SEBS、马来酸酐接枝PP或马来酸酐接枝POE等；阻燃剂则选用的是环保无卤的磷系、氮系或者两者复配的阻燃剂；润滑剂则常用有机硅酮目粒、硅酮粉、硅油或芥酸酰胺等。工程师在设计配方时要根据样品的具体信息合理选用各种材料进行搭配。各类型线材成份组成可会＞4^主

参考表1。会＞4^主

参考表1。表1TPE电线电缆配方组成透明线材非阻燃线材阻燃线材SEBSSEBSSEBS透明线材非阻燃线材阻燃线材SEBSSEBSSEBS增塑剂 增塑剂 增塑剂PP PP PP润滑剂 增韧剂 增韧剂抗氧剂 碳酸钙 阻燃剂光稳定剂 润滑剂 相容剂抗氧剂 分散剂光稳定剂 润滑剂抗氧剂光稳定剂2常见问题探讨与分析2.1表面析出白霜表面析出白霜俗称喷霜，在黑色或颜色较深的产品上最为明显，在白色或浅色系产品上则观察不明显。析出的白色物质一般为固体助剂类小分子，因其分子量小，与基体高分子材料相容性差，迁移性强。迁移性受相容性影响，助剂在基材内相容性好，在基体材料内相对易于运动，但不易从材料内部迁出表面流失［1］。因此，产品在湿热的环境，相容性不好的小分子物质因热运动而缓慢迁移到产品的表面，形成白霜层，影响产品的美观度。电线电缆产品，从押出成型到裁剪、焊接组装、成品包装的周期时间较长，特别是夏季，产品在炎热的仓库中存放过程，最容易出现喷霜现象。其中，析出的小分子物质，大多数是配方中添加的抗氧剂、光稳定剂等，要想避免出现此类问题，在设计黑色或深颜色的产品配方时，不添加或尽量少添加析出后形成白霜的助剂小分子物质。2.2表面渗油表面渗油的产品，摸起来手感粘糊糊，给人极其不舒服的感觉，同时表面很容易沾灰，黑色或深色产品较为明显。这现象主要是增塑剂或者油性爽滑剂迁移造成，增塑剂在基体材料中经常以渗出、溶出及挥发等方式迁移到产品表面⑵。根据笔者的多年经验来看，要想降低产品的渗油风险，在设计配方时可以从以下几点考虑：1、在兼具加工性和成本的基础上，尽量选择粘度高的增塑剂；2、选择分子量分布窄、油品佳的增塑剂；3、选用中高分子量锁油能力强的SEBS；4、降低体系充油比；5、充油放置时间尽量控制在12-24小时；6、控制油性爽滑剂的添加量。2.3发黄电线电缆颜色发黄多数是指白色或浅色系产品，颜色比原来标准色要明显偏黄，黄变是材料与周边环境进行能量交换的一个复杂过程，材料内部薄弱的分子结构在受到光、热、氧、水分等环境因素的攻击下产生自由基，特别是在氧气的作用下加速老化进程⑶，发生结构和性能上的改变，进而导致老化或是降解，宏观表现则是黄变。因此，要想把黄变风险等级降低，在配方设计选材上需要注意以下几点：1、SEBS尽量选用氢化度高的产品，SEBS是氢化SBS，SBS含有不饱和双键结构，易氧化黄变；2、增塑剂选用石蜡基白油要比环烷油抗黄变效果好。白油都是由饱和链烃结构组成，因此在抗热氧老化的时候要比含有不饱和结构的环烷油好，当然，不同厂家生产的增塑剂品质也不一样，要选用品质稳定的厂家；3、浅色系阻燃产品在添加PPO作为阻燃剂时，需要控制好添加的份量，PPO抗uv性能较差，在受到紫外线照射时易发黄；4、搭配添加适量的抗氧剂、光稳定剂，可以有效的降低产品的黄变等级。2.4表面起颗粒表面起颗粒的线材，正常目视较难发现，用手顺着线体捋过即可明显的感受到凸起的小颗粒。造成表面起颗粒的原因可分为外部和内部因素，外部因素：1、机器内部有碳化不融的杂质；2、在生产过程中混入不融的杂质，如金属、木质或熔点高的工程塑料等。内部因素：1、配方体系熔融粘度大，机器难于塑化充分；2、原料在合成反应过程中，存在交联过度，产生死胶；3、橡胶粉充油时搅拌不均匀，存在部分没有吸油的SEBS；4、选用的碳酸钙目数较低。针对外部因素的改善措施是：1、机器在生产前仔细彻底的清理，如有需要将螺杆抽出打磨螺杆清理；2、在造粒或押出时在下料处加装磁力架防止铁质掉入。内部因素改善建议：1、在配方选材时，尽量选易塑化的材料，如SEBS不要选用分子量过高的，充油比例不要过低等，或选择长径比大、塑化能力强的双螺杆挤出机加工；2、选择市场品质稳定、口碑良好的产品；3、橡胶粉充油时，增塑剂缓慢加入，或采用喷洒方式充油，避免将增塑剂一下全部倒入橡胶粉中，造成吸油不充分；4、碳酸钙选用1250-2500目的即可，如对表面平整度要求较高的产品，可相应选择目数高一点，再在模头挡板处放置目数高的过滤网。当前TPE电线电缆材料的改性工厂在加工时，大多数采用二次加工的方式，提高材料塑化程度。经过二次加工的材料，塑化更加充分，做出的线材产品手感更加平整细腻舒适。2.5开裂开裂是电线电缆存在的一个严重品质问题，线体开裂会直接将内部芯线暴露出来，存在安全隐患。开裂现象一般存在阻燃和高无机填充材料中居多。由于苯乙烯类弹性体TPE的组分比较复杂以及当前阻燃技术的限制，TPE线材要想达到UL1581VW-1阻燃等级，需要添加30-45份的阻燃剂，而阻燃剂与基材的相容性欠佳，当大份量的添加阻燃剂时就容易存在线体开裂的风险，高无机填充与添加阻燃剂的开裂原因相同。当填料份量较多时，材料整体韧性变差，同时，线材成品多数是180°对折折叠包装，因此在对折处存在应力集中现象，韧性不好的材料就很容易出现开裂。为了降低开裂风险，在配方设计选材时，要着重考虑整体相容性及抗撕裂处理。因此，需要加入足量的相容剂和增韧剂。2.6线径不稳线径不稳是指在押出机挤线的过程中，线材的直径（OD）时大时小，无法控制在合理的数值范围。线径不稳的根本原因是熔体在押出机机头段无法形成稳定的压力场。造成这一现象有以下两点分析：1、设备陈旧，螺杆与炮筒磨损严重，熔体往前输送量不足；2、材料熔体粘度较低，材料熔融后，由于重力原因，熔体无法完全充满炮筒，进而造成压力不稳定。其中，第二点是造成线径不稳的常见原因。因此在配方设计时，要控制材料的熔体粘度，即充油比不能过高，还有就是尽量不选高流动PP或添加其它高流动性辅料。2.7螺杆打滑螺杆打滑的表现就是在下料斗处无法正常消耗材料，螺杆炮筒内无法往前输送熔体。这就会造成线材外被时有时无，无法正常生产。造成原因有以下两点：1、材料润滑剂添加过量；2、押出机下料段温度过高，在下料段即开始熔融，造成螺杆缺乏往前输送的摩擦力。因此，控制好润滑剂的添加量及客户端合理设置押出机各区段温度即可。2.8眼模渣堆积眼模渣堆积就是电线电缆在挤出过程中，眼模四周出现有颗粒状的料渣子，时不时还有部分被线体带走，进而粘在线表面，形成颗粒。这种眼模渣堆积的情况易在阻燃和高无机填充的材料上出现，造成原因是阻燃剂和无机填充材料在胶料内分散性和相容性不好，尤其是填充粉体的粒径较小时，在胶料内易形成团聚。由于胶料在模头受到挤压，当其被快速挤出口模时就会出现出口膨胀的现象，其中相容性和分散性不好的填料缺乏胶料粘附力，在快速挤出和膨胀的作用下粘到口模四周形成眼模渣现象。针对该现象的改善措施是添加足量的相容剂和分散剂以及对填充粉体做好预分散处理。3结语热塑性弹性体TPE作为电线电缆外被使用，包覆金属铜线或其它金属导体，具有较高的附加值。因此，在设计产品配方时，需要全方位了解胶料的生产过程及产品的应用场景，提前作出预判，规