本发明涉及一种隔弧片，特别涉及一种阻燃TPE隔弧片及其制备方法。
背景技术：
低压断路器是一种常用的配电电器，在各项电力工程中被广泛应用，其在低压配电系统中担负着配电和保护的功能。它的操作性能对电网的安全稳定至关重要。当系统中出现故障时，断路器快速切除系统中故障部分，或者切断整个电源供电，以防止故障扩大，避免造成巨大的经济损失和人员伤亡。
现有的低压断路器的内部都会设有灭弧装置，灭弧装置为一个由多片隔弧片组成的灭弧室，当断路器脱扣的时候，动、静触头分离，在两个触头之间会产生电弧，通过引弧片把这些电弧灭弧室中进行灭弧。
市场上常见的隔弧片采用PVC(聚氯乙烯)制备而成，然而PVC在燃烧时易被分解并产生大量的氯化氢、二恶英等有毒气体，同时产生的氯化氢气体还会对断路器中的金属部件造成腐蚀，对断路器中原本稳定的重金属成分如含铅、镉等进行活化，进而导致生活环境中重金属的污染。随着越来越多的人关注环保，采用新材料去替代PVC材料已成为必然。
热塑性弹性体TPE由于优越的产品性能、便捷的加工工艺以及安全无毒的特点，越来越多的TPE被应用于汽车、家电、电线线缆等行业。然而，传统的TPE由于自身基材的原因，大部分的TPE是可燃的，而断路器中时常存在电弧，若采用传统的TPE材料制备隔弧片，便会导致隔弧片燃烧，达不到阻隔电弧的效果，因此，研究一种阻燃的TPE材料以适用于隔弧片的制备是目前急需解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的第一个目的是提供一种阻燃TPE隔弧片，由具有良好的阻燃性能，减少了由其被燃烧时有毒气体的产生以及重金属的污染。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种阻燃TPE隔弧片，按质量份数计，包括以下组分：SEBS 15-20份、白油15-20份、PP 15-20份、PE 20-25份、受阻酚类抗氧剂0.2-0.5份、亚磷酸酯0.2-0.5份、硬脂酸0.2-0.5份、阻燃剂22-28份、硅酸盐0.2-0.6份、贝壳粉0.2-0.6份。
进一步优选为：所述阻燃TPE隔弧片按质量份数计，包括以下组分：SEBS17份、白油17份、PP 17份、PE 22份、受阻酚类抗氧剂0.3份、亚磷酸酯0.3份、硬脂酸0.4份、阻燃剂25份、硅酸盐0.5份、贝壳粉0.5份。
采用上述方案，PP是由丙烯聚合而成，PE是由乙烯聚合而成，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，相对于由氯乙烯聚合而成的PVC，降低了隔弧片中氯的含量，减少了隔弧片燃烧时有毒气体的产生，减少了对重金属的腐蚀，降低了重金属的污染；
将PP、PE和SEBS按照特定配比共混，SEBS的聚苯乙烯硬塑性嵌段(以下简称PS段)与中间的乙烯/丁烯弹性体嵌段(以下简称EB段)在热力学上彼此不相容，从而产生两相结构，SEBS的PS段为分散相，分散于EB段形成的橡胶相中，并与EB段形成物理交联网络，而PP和PE因与PS段的结构相近，同样能够较好的分散于橡胶相中，使得由PP、PE和PS段组成的分散相在橡胶相中的分布从长蠕虫状变成网状结构，使得SEBS在常温下呈现弹性体特征，高温下呈流动特征，进而使得所制备的隔弧片材料兼具PP、PE和SEBS的特点，同时具有更优良的稳定性和耐热性；
白油与SEBS中的橡胶相相容性较好，但不溶解软化SEBS中的分散相，充油后的SEBS制品能够继续保持稳定的网状结构，增加SEBS的流动性；
受阻酚类抗氧剂具有毒性低、污染小、相容性强的特点，在亚磷酸酯的作用下能较好的与SEBS相容，提高了隔弧片的抗老化性能；
硬脂酸作为隔弧片的热稳定剂，能够改善隔弧片的稳定性，其本身具有良好的润滑性，能够协同白油增加SEBS的流动性，降低隔弧片在制备过程中的粘附能力，降低材料的损耗；
燃烧的条件主要由燃烧物、氧气以及燃点三部分组成，其中隔弧片作为燃烧物不能将其进行去除，溴系阻燃剂作为有机阻燃剂的一个重要品种，其价格低廉、稳定性好，且与SEBS的相容性良好，能保持PP、PE和SEBS原有的理化性能，当隔弧片接触花火时，溴系阻燃剂在三氧化二锑的协同作用下，能够在隔弧片的表面快速形成保护层，阻止氧气与隔弧片接触，进而达到阻燃效果；
在橡胶工业中，通常采用炭黑作为补强材料，然而炭黑生产工艺复杂，价格较高，经研究实验发现，硅酸盐同样能起到良好的补强作用，增加了隔弧片的硬度；贝壳粉与PP、PE和SEBS具有较好的相容性，同时能与硅酸盐一同起到补强作用，可以降低白炭黑的使用剂量，降低生产成本。
进一步优选为：所述白油为10号白油。
采用上述方案，充油橡胶对白油的质量指标要求中最为重要的一项为芳烃含量，由于芳烃对SEBS分子中的分散相具有较强的溶解作用，破坏SEBS的网状结构，使得该隔弧片的稳定性降低，同时芳烃含量越低，产品变黄的速度越慢，产品的品质越高，其中，10号白油中的芳烃含量较低，且其运动粘度较小，减小隔弧片生产过程中的搅拌功率。
进一步优选为：所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂330和抗氧剂1010中的一种或两种的混合物。
采用上述方案，抗氧剂330和抗氧剂1010的功能性基团多，抗氧化效率高，由于相对分子质量高，挥发性小，减少了在制备隔弧片过程中抗氧剂的挥发而影响操作人员的身体健康。
进一步优选为：所述阻燃剂为溴系阻燃剂和三氧化二锑的混合物，且溴系阻燃剂和三氧化二锑的质量比为1：2。
采用上述方案，经研究实验发现，溴系阻燃剂和三氧化二锑的重量比在上述配比时，能够很好的抑制隔弧片燃烧的滴落现象，并且减少其发烟量，提高隔弧片的阻燃性能。
进一步优选为：所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷。
采用上述方案，十溴二苯乙烷热稳定性能良好，其裂解或燃烧时不产生有毒的多溴代二苯并二恶烷(PBDO)及多溴代二苯并呋喃(PBDF)，进而具有毒性低、可循环利用的特点；此外，十溴二苯乙烷与SEBS的相容性较其他溴系阻燃剂更好，能够增加隔弧片的拉伸强度。
进一步优选为：所述硅酸盐为白炭黑。
采用上述方案，白炭黑具有良好的分散性，能够均匀的分散于隔弧片的材料中，对隔弧片起良好的补强作用；此外，白炭黑表面的硅羟基具有较强的活性，能够对隔弧片制备过程中的溶解氧进行消耗，对白炭黑进行改性，形成稳定的结构，而白炭黑与溶解氧生成的水在SEBS、PP和PE的熔融胶液中进行蒸发，进而阻止隔弧片在加工过程中的氧化。
进一步优选为：所述隔弧片按照质量份数计，还包括邻苯基苯酚0.1-0.5份。
采用上述方案，邻苯基苯酚具有良好的杀菌防腐作用，经研究试验发现，邻苯基苯酚还能有效抑制虫蚁对隔弧片的破坏，延长了隔弧片的使用时间。
本发明的第二个目的是提供一种阻燃TPE隔弧片的制备方法，提高隔弧片的塑化效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种阻燃TPE隔弧片的制备方法，包括如下制备步骤：
S1：将SEBS投入混合机中，设置转速650-750r/min，升温至100℃，搅拌至SEBS熔融完全，得到SEBS熔融液；
S2：向S1的SEBS熔融液中加入白油，100-120r/min搅拌5-10min，静置至白油被吸收完全，得到SEBS充油液；
S3：向S2的SEBS充油液中依次加入PP和PE，设置转速650-750r/min，搅拌至PP和PE融化完全，得到预混物；
S4：向S3的预混物中依次加入受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯、硬脂酸、溴系阻燃剂-三氧化二锑混合物、硅酸盐、贝壳粉及其它组分，设置转速1000-1200r/min预混5-10min，得到制粒前体；
S5：将S4的制粒前体加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出制粒，得到TPE颗粒；
S6：将S5中的TPE颗粒加入到注塑机中，通过注塑得到阻燃TPE隔弧片成品。
采用上述方案，将SEBS充分溶解后加入白油，使得白油能被SEBS充分吸收，增加SEBS的流动性，便于PP和PE能快速与SEBS混匀，提高了PP、PE和SEBS之间的相容性；随后依次加入受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯、硬脂酸、溴系阻燃剂-三氧化二锑混合物、硅酸盐和贝壳粉并高速混合，使得上述助剂能均匀的分散于PP、PE和SEBS形成的熔融胶液中，提高隔弧片材料的塑化效果，通过双螺杆挤出机能够进一步促进各组分的混合，确保排出组分中的大量水分和低分子挥发物，使出料更加细腻，从而提高隔弧片的表面平滑程度。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
该隔弧片通过PP、PE与充油后的SEBS共混，保持了各组分原有的特性，减少了其燃烧时有毒气体的产生和重金属的污染；在其预混物中添加受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯、硬脂酸、溴系阻燃剂-三氧化二锑混合物、硅酸盐、贝壳粉及其它组分，使隔弧片具有良好的抗氧化性能、阻燃性、硬度、热稳定性以及抑制虫蚁对隔弧片的破坏。
具体实施方式
PP选为燕山石化的K7726H牌号；
PE选为美国陶氏的DGDK-3364NT牌号；
SEBS选为美国科腾的G-1651牌号；
白油选为常州喆润石油化工直供的10号白油，其40℃下运动粘度为14mm2/s，稠环芳烃在波长260～350nm下的紫外吸光度小于0.1；
受阻酚类抗氧剂为抗氧剂330和抗氧剂1010中的一种或两种，本发明中的抗氧剂330选为郑州海川化工直销的抗氧剂，其灰度小于0.1％，挥发度小于0.5％；抗氧剂1010选为东莞常平昱信塑化直销的抗氧剂，其灰度小于0.1％，挥发度小于0.5％。除此之外，受阻酚类抗氧剂还可以为抗氧剂3114、抗氧剂3125、抗氧剂AC-400等；
亚磷酸酯选为佛山圣亿塑料化工的618(PEP-8T)型号，其有效物质含量为99.99％；
硬脂酸选为佛山圣亿塑料化工的S160型号，其有效成分含量为99.8％；
阻燃剂优选为溴系阻燃剂和三氧化二锑的混合物，除此之外还可以为IFR阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂等；其中，溴系阻燃剂可以为十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、溴代三嗪、溴化环氧树脂等，上述溴系阻燃剂和三氧化二锑均选为淄博圣科阻燃材料有限公司的普通型号；硅酸盐可以为白炭黑、滑石、绢云母、高岭土等，上述硅酸盐均选购为山东立华新材料；
贝壳粉选为辽宁圣岛纳米贝壳生物科技的GR粉末型号；
邻苯基苯酚选为上海海曲化工直购的邻苯基苯酚；
混合机选用东莞环鑫机械型号为HRS-100的高速混合机；
双螺杆挤出机选为南京聚力化工机械的SHJ20-135型号，其螺杆直径为95mm，螺杆长度为2340mm；
注塑机选为海天的HTF450X1型号，其螺杆直径为40-80mm，射胶量为210g。
实施例1
S1：将15kg的SEBS投入混合机中，设置转速650r/min，升温至100℃，搅拌至SEBS熔融完全，得到SEBS熔融液；
S2：向S1的SEBS熔融液中加入15kg的10号白油，100r/min搅拌5min，静置至10号白油被吸收完全，得到SEBS充油液；
S3：向S2的SEBS充油液中依次加入15kg的PP和20kg的PE，设置转速650r/min，搅拌至PP和PE融化完全，得到预混物；
S4：向S3的预混物中依次加入0.2kg的抗氧剂330、0.2kg的亚磷酸酯、0.2kg的硬脂酸、22kg的十溴二苯乙烷和三氧化二锑的混合物(十溴二苯乙烷和三氧化二锑的质量比为1：2)、0.2kg的白炭黑和0.2kg的贝壳粉，设置转速1000r/min预混5min，得到制粒前体；
S5：将S4的制粒前体加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出制粒，得到TPE颗粒；
S6：将S5中的TPE颗粒加入到注塑机中，通过注塑得到阻燃TPE隔弧片成品。
实施例2-18
实施例2-18均在实施例1的方法技术上，对隔弧片的组分以及各组分的质量作出调整，质量单位为kg，调整的隔弧片的组分以及各组分的质量如下表：
对比例1
对比例1为惠州市亿德隆实业有限公司直售的PVC隔弧片，标记为PVC-1；
对比例2
对比例2为东莞恩达橡胶有限公司直售的PVC隔弧片，标记为PVC-2。
将上述18组实施例以及对比例1和对比例2制得的隔弧片作为实验对象，进行隔弧
片性能测试实验：
1、外观检测
从每组实施例、对比例1和对比例2的隔弧片中各抽取10个隔弧片样品，通过目测的方式进行观察；
2、金属腐蚀性
检测标准为GB/T14834-2009；
3、热形变温度
检测标准为GB/T1634.1-2004；
4、粘附性能
①从每组实施例、对比例1和对比例2的隔弧片中各称取300g的隔弧片样品，放置烧杯中进行熔融，控熔融液温度为200℃，得隔弧片熔融液；
②称取玻璃棒的重量为m0；
③将玻璃棒竖直伸入放置有隔弧片熔融液的烧杯中，使得玻璃棒伸入隔弧片熔融液的液面深度为10cm，取出玻璃棒，称量玻璃棒和粘附于玻璃棒上的隔弧片熔融液重量和为m1；
④计算m1-m0，得到的差值即为隔弧片的粘附量；
5、老化性能
检测标准为GB11206-1989；
6、燃烧性
检测标准为UL-94；
7、邵氏硬度(A)
检测标准为GB/T531.1-2008；
8、虫蚁破坏程度
①选取体型相近、健康的蚂蚁100只，禁食48h；
②从每组实施例、对比例1和对比例2的隔弧片中各称取1000mg表面无粉尘的隔弧片样品，将每组的样品分别放置于烧杯中；
③往烧杯中分别放置10只禁食后的蚂蚁，静置72h；
④将剩余的隔弧片从烧杯中取出，用毛刷将表面的粉末去除，称取质量得m3；
⑤计算1000-m3，得到的差值即为虫蚁破坏程度。
测试结果如下表：
测试结果分析如下：
1、将实施例1-18中的任意一个实施例与PVC-1和PVC-2进行比较，可得到采用本发明中的制备方法所得的阻燃TPE隔弧片相对于市场上购买的PVC隔弧片，具有表面光滑平整、金属腐蚀性低、热稳定性好、粘附量小、抗氧化性能好、阻燃性能好、硬度高以及抗虫蚁破坏性能良好的特点；
2、以实施例1-4为一组、实施例5-8为一组、实施例9-12为一组，比较单组内四个实施例的热变形温度的检测结果可知：随着硬脂酸质量的增加，阻燃TPE隔弧片的热稳定性能呈现先上升后下降的趋势，其中，当硬脂酸的质量0.4kg时，阻燃TPE隔弧片的热稳定性达到最佳；
4、以实施例1-4为一组、实施例5-8为一组、实施例9-12为一组，比较单组内四个实施例的粘附量的检测结果可知：随着硬脂酸质量的增加，阻燃TPE隔弧片的粘附性能呈现上升的趋势，结合阻燃TPE隔弧片的热稳定性，故硬脂酸的质量优选为0.4kg；
5、以实施例1-4为一组、实施例5-8为一组、实施例9-12为一组，比较龟裂宽度等级的检测结果：
通过组与组之间的对比可知，抗氧剂330和抗氧剂1010组合使用时比单独使用抗氧剂330或单独使用抗氧剂1010，阻燃TPE隔弧片具有更优良的抗老化性；
通过单组内四个实施例的对比可知，随着受阻酚类抗氧剂的质量的增加，阻燃TPE隔弧片的抗老化性能呈现先上升后下降的趋势，其中当抗氧剂330和抗氧剂1010的质量比为3：2时，阻燃TPE隔弧片的抗老化性能最佳；
6、以实施例1-4为一组、实施例5-8为一组、实施例9-12为一组，比较单组内四个实施例的燃烧性的检测结果可知：当十溴二苯乙烷与三氧化二锑的混合物组分为25kg时，阻燃TPE隔弧片的阻燃效果最佳；
7、将实施例11、实施例13、实施例14和实施例15进行燃烧性结果的比较可知，使用十溴二苯乙烷与三氧化二锑的混合物时，阻燃TPE隔弧片的阻燃性能更加良好；
8、以实施例1-4为一组、实施例5-8为一组、实施例9-12为一组，比较单组内四个实施例的邵氏硬度的检测结果可知：随着白炭黑质量的增加，阻燃TPE隔弧片的硬度呈现先上升后下降的趋势，其中当白炭黑的质量为0.5时，阻燃TPE隔弧片的硬度最佳；
9、将实施例11、实施例16、实施例17和实施例18进行邵氏硬度结果的比较可知，使用白炭黑时，阻燃TPE隔弧片的硬度更强；
10、以实施例1-4为一组、实施例9-12为一组，比较抗虫蚁破坏程度的检测结果：
通过组与组之间的对比可知，邻苯基苯酚的添加能有效抑制阻燃TPE隔弧片被虫蚁破坏；通过单组内四个实施例的对比可知，随着邻苯基苯酚的质量的增加，阻燃TPE隔弧片的抗虫蚁破坏性能呈现先上升后平稳的趋势，当邻苯基苯酚的质量为0.2kg时，阻燃TPE隔弧片抗虫蚁破坏的性能趋于稳定，故邻苯基苯酚的优选值为0.2kg。
对比例3-7
对比例3至7均在实施例11的方法基础上，对十溴二苯乙烷-三氧化二锑混合物中的十溴二苯乙烷和三氧化二锑的重量比作出调整，制备所得的隔弧片同样进行上述燃烧性测试实验，其中十溴二苯乙烷和三氧化二锑的重量比分别调整为3：1、2：1、1：1、1：3、1：4。
实施例11以及对比例3-8的测试结果如下表：
将上表中实施例11以及对比例3-7的燃烧性结果进行比较，可以得到随着十溴二苯乙烷和三氧化二锑的重量比的减小，阻燃TPE隔弧片的阻燃性能增加，当十溴二苯乙烷和三氧化二锑的重量比为1：2时，阻燃TPE隔弧片的阻燃性能达到稳定范围，因此其重量比优选为1：2。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。