CN105111556A - 一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体及其制备方法，该热塑性弹性体的重量百分比组成包括：苯乙烯系弹性体15~30%，聚烯烃类树脂20~45%，耐热改性剂2~5？%，耐油改性剂5~20%，无卤阻燃剂10~30%，软化剂5~20%；本发明电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体，具有高弹性、高强度和优良的阻燃性，同时耐老化性能、耐水性能、耐热性能、耐撕裂性能和耐油性能得到大幅提高；本发明电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体，制备方法简单，收率高，能够有效节约能源，可用一般的热塑性塑料成型机加工，尤其适合于生产硬度为65~85？A的各种电动汽车充电桩电缆，同时也适合于对耐撕裂性能和耐油性能等性能要求较高的其他应用领域，适用范围广，经济效益和社会效益高。

Description

一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体及其制备方法

技术领域

本发明属于热塑性高分子材料技术领域，具体涉及一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体及其制备方法。

背景技术

热塑性弹性体，即TPE，既具有热塑性塑料的加工性能，又具有硫化橡胶的物理性能，可谓是塑料和橡胶优点的优势组合。热塑性弹性体正逐步应用于原本只属于硫化橡胶的应用领域。近十余年来，电子电器、通讯与汽车行业的快速发展带来了热塑性弹性体的高速发展。

然而现有的热塑性弹性体包括耐撕裂性能、老化性能、耐油性能、耐热性、耐水性等性能在内的综合性能较差，目前其应用局限于对上述综合性能要求不高的领域，而对于像电动汽车充电桩等对耐撕裂性能和耐油性能等性能要求较高的应用领域来说，受现有热塑性弹性体本身性能的不足，限制了其在该领域的发展。

2014年12月3日公开的申请号为201410390759.5的中国专利公开了一种电动汽车充电桩电缆用的改性TPE混合材料及其制备方法，该TPE混合材料按重量份包括如下组分：热塑性弹性体50～70份，增强剂10～20份，阻燃剂25～55份，润滑剂0.2～0.5份，偶联剂0.1～0.3份，抗氧剂0.1～0.3份，该材料因阻燃剂添加量较大而强度较低，并且耐油性、耐热性和耐刮性较差，限制了其在电动汽车充电桩电缆上的应用。

2015年5月20日公开的申请号为201510076138.4的中国专利公开了一种耐油耐高温阻燃型热塑性弹性体电缆料及其制备方法，该热塑性弹性体电缆料由以下按重量份数配比的原料构成：热塑性弹性体20～35，耐油改性剂5～15，聚丙烯5～10，相容剂1～5，填充油2～6，阻燃剂15～25，润滑剂0.2～0.6，抗氧剂0.4～0.8。该电缆料使用与基材相容性较差的极性树脂作为耐油改性剂，虽同时添加有相容剂，但材料的抗撕裂性能和耐热性仍较差。

2015年3月25日公开的申请号为201410829392.2的中国专利公开了一种电动汽车充电电缆用无卤阻燃电缆料及其制备方法，该电缆料包含弹性体树脂、阻燃剂和阻燃协效剂，其中弹性体树脂为热塑性聚氨酯弹性体，阻燃剂为三聚氰胺尿酸盐与三聚氰胺磷酸盐的共混物，阻燃协效剂为次磷酸盐，具体来讲，该电缆料包含：弹性体树脂95～100份，阻燃剂10～40份，阻燃协效剂0.5～3份，增塑剂5～20份，复合抗氧剂0.5～3份，抗紫外剂0.5～3份，光屏蔽剂0.5～3份，加工助剂1～4份，该电缆料使用聚氨酯弹性体作为基材，虽然具有强度高、耐热、耐老化、耐油性好的优势，但存在耐水性和耐酸碱性差的不足，并且不易加工，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体，其重量百分比组成包括：

所述的苯乙烯系弹性体为含有苯乙烯结构单位的嵌段共聚物，所述的嵌段共聚物为氢化聚(苯乙烯-b-异戊二烯)、氢化聚(苯乙烯-b-丁二烯-b-苯乙烯)、氢化聚(苯乙烯-b-异戊二烯-b-苯乙烯)和氢化聚(苯乙烯-b-异戊二烯/丁二烯-b-苯乙烯)中的至少一种。该嵌段共聚物可选用美国科腾公司提供的型号为SEBSG1642和G1643M的产品，或者日本可乐丽化学有限公司提供的型号为SEBS2005的产品。

所述的苯乙烯系弹性体中的苯乙烯的重量百分比含量为15～20％。

所述的聚烯烃类树脂为茂金属聚烯烃。茂金属催化剂制得的茂金属聚烯烃分子量分布窄，力学性能和耐油性能佳。

所述的耐热改性剂为聚苯醚树脂，所述的耐油改性剂为氢化苯乙烯嵌段热塑性聚氨脂共聚物。氢化苯乙烯嵌段热塑性聚氨脂共聚物是一种由氢化苯乙烯嵌段共聚物和热塑性聚氨酯形成的嵌段共聚物，它兼具极性和非极性特性，一般用作相容剂。而本发明热塑性弹性体中，创新性添加的氢化苯乙烯嵌段热塑性聚氨脂共聚物，既利用其与作为基材的苯乙烯系弹性体及聚烯烃类树脂具有良好的相容性，同时利用其所具备的聚氨酯的特性，即优异的耐油性和力学性能，从而大幅提高本发明热塑性弹性体的耐油性能，并改善强度和耐刮性。氢化苯乙烯嵌段热塑性聚氨脂共聚物可选用日本可乐丽化学有限公司提供的型号为TU-S5265的产品。

所述的无卤阻燃剂为氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂的混合物，该混合物中，所述的氮系无卤阻燃剂的重量百分比含量为50～90％，所述的磷系无卤阻燃剂的重量百分比含量为10～50％。通过限定氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂的不同含量，可实现最优的阻燃效果。

所述的氮系无卤阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐和/或三聚氰胺聚磷酸盐，所述的磷系无卤阻燃剂为磷酸盐、次磷酸酯或次磷酸盐。

所述的软化剂为环保型工业白油和/或环烷油。环保型工业白油和/或环烷油中的壬基酚(NP)、多环芳烃(PAHs)等有害物质满足规定的限量要求，并符合RoHS标准，使用环保型工业白油和/或环烷油，可确保本发明的热塑性弹性体满足环保要求。

上述电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体的重量百分比组成中还包括总量为0.5～5％的着色剂、光稳定剂和惰性填料中的至少一种。

上述电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：

1)按照重量百分比组成准备好各种原料；

2)将苯乙烯系弹性体与软化剂混合并搅拌均匀后，静置12～30小时；

3)加入其余原料，搅拌并混合均匀，得到混合材料；

4)将混合材料放入到双螺杆挤出机中进行熔融捏合并挤出，挤出温度为180～210℃，螺杆转速为200～800rpm；

5)对挤出机模头挤出的熔融输出物进行冷却，制成粒料，即为电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体粒料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体，以苯乙烯系弹性体及聚烯烃类树脂为基材，添加耐热改性剂、耐油改性剂、无卤阻燃剂和软化剂，可保证热塑性弹性体原有的良好的加工性能和物理性能，具有高弹性、高强度和优良的阻燃性，同时耐老化性能、耐水性能、耐热性能、耐撕裂性能和耐油性能得到大幅提高；该热塑性弹性体制成的电缆分别浸泡于汽油、柴油和IRM902#油中20h后，电缆外径变化率在15％以内，耐高温变形率在150℃时为30％以内，耐老化等级可达到UL105℃等级，阻燃性能可达到V-0级；本发明热塑性弹性体适合于生产制造电动汽车充电桩电缆，尤其适合于生产硬度为65～85A的各种电动汽车充电桩电缆，同时也适合于对耐撕裂性能和耐油性能等性能要求较高的其他应用领域，适用范围广，经济效益和社会效益高。

本发明电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体的制备方法，步骤简单，收率高，可用一般的热塑性塑料成型机加工，不需要特殊的加工设备；生产时无需对该热塑性弹性体进行硫化，生产效率高，能够有效节约能源，降低成本；该热塑性弹性体生产过程中产生的废料可以直接回收再利用，从而进一步降低成本，减少浪费。

附图说明

图1为氢化苯乙烯嵌段热塑性聚氨脂共聚物的分子结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

作为对比，选择了两个对比例与实施例进行比较，对比例1和对比例2均为属于氮磷阻燃体系的阻燃TPE材料，其中对比例1的阻燃TPE材料未添加耐油改性剂、硬度为85A，对比例2的阻燃TPE材料未添加耐油改性剂、硬度为70A。将对比例及实施例先采用本发明的制备方法分别制成粒料，再分别进行性能检测。实施例及对比例的重量百分配比见下面的表一，其性能及对比结果见下面的表二。

参考UL1581《电线电缆和软线参考标准》和UL2556《电线和电缆试验方法》中电线耐磨试验方法，将上述粒料制成电线，按以下试验方法测试及评价耐刮擦性能：各取6根电线样品，每个样品长度为1±0.1m；测试机使用砂纸；电线一端加3.3±0.1N的砝码；测试机以水平行程160±8mm，来回速度是每分钟28±1回；每摩擦50个来回，检查被覆试料是否磨损或导体是否露出；记录导体未暴露的最多次数。6个测试样品均需测试，取其中最小值。

表一：实施例及对比例的重量百分配比(％)

表二：实施例及对比例的性能及对比结果

从表二可见，本发明热塑性弹性体制成的电缆，相比于对比例1和对比例2，硬度、耐水性能及耐酸碱性性能相当，而耐油性能、耐刮性、耐热性、耐老化性等性能均明显优于对比例1和对比例2。

本发明热塑性弹性体制成的电缆分别浸泡于汽油、柴油和IRM902#油中20h后，电缆外径变化率在15％以内，耐高温变形率在150℃时为30％以内，耐老化等级可达到UL105℃等级，阻燃性能可达到V-0级。

Claims (10)

1.一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体，其特征在于，其重量百分比组成包括：

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体，其特征在于所述的苯乙烯系弹性体为含有苯乙烯结构单位的嵌段共聚物，所述的嵌段共聚物为氢化聚(苯乙烯-b-异戊二烯)、氢化聚(苯乙烯-b-丁二烯-b-苯乙烯)、氢化聚(苯乙烯-b-异戊二烯-b-苯乙烯)和氢化聚(苯乙烯-b-异戊二烯/丁二烯-b-苯乙烯)中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体，其特征在于所述的苯乙烯系弹性体中的苯乙烯的重量百分比含量为15～20％。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体，其特征在于所述的聚烯烃类树脂为茂金属聚烯烃。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体，其特征在于所述的耐热改性剂为聚苯醚树脂，所述的耐油改性剂为氢化苯乙烯嵌段热塑性聚氨脂共聚物。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体，其特征在于所述的无卤阻燃剂为氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂的混合物，该混合物中，所述的氮系无卤阻燃剂的重量百分比含量为50～90％，所述的磷系无卤阻燃剂的重量百分比含量为10～50％。

7.根据权利要求6所述的一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体，其特征在于所述的氮系无卤阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐和/或三聚氰胺聚磷酸盐，所述的磷系无卤阻燃剂为磷酸盐、次磷酸酯或次磷酸盐。

8.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体，其特征在于所述的软化剂为环保型工业白油和/或环烷油。

9.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体，其特征在于其重量百分比组成中还包括总量为0.5～5％的着色剂、光稳定剂和惰性填料中的至少一种。

10.权利要求1～9中任一项所述的一种电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按照重量百分比组成准备好各种原料；

2)将苯乙烯系弹性体与软化剂混合并搅拌均匀后，静置12～30小时；

3)加入其余原料，搅拌并混合均匀，得到混合材料；

4)将混合材料放入到双螺杆挤出机中进行熔融捏合并挤出，挤出温度为180～210℃，螺杆转速为200～800rpm；

5)对挤出机模头挤出的熔融输出物进行冷却，制成粒料，即为电动汽车充电桩电缆用热塑性弹性体粒料。