CN107298825A - 一种耐高温、耐油、耐刮擦tpe 新能源汽车充电桩线缆材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温、耐油、耐刮擦tpe 新能源汽车充电桩线缆材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料及其制备方法。所得线缆材料具有无卤环保、阻燃性优异、耐125℃温度等级、耐化学液体(汽油、柴油、矿物油等)腐蚀性能良好、表面耐刮擦性能优越，极易加工等优点，可以广泛应用新能源电动汽车充电桩电缆产品。本制备方法工艺步骤简洁，易于实现，生产率高。

Description

一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料及 其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，特别涉及无卤环保阻燃热塑性弹性体TPE挤出成型新能源材料领域，具体涉及一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料及其制备方法。
背景技术
在无卤环保阻燃热塑性弹性体TPE材料中，由于要求材料拥有优异的阻燃等级，需要在配方中加入大量的阻燃剂粉末，从而导致出现材料制品表面耐磨性差、易刮白的现象。热塑性尼龙弹性体拥有优异的耐高温性能、耐化学液体(汽油、柴油、矿物油等)腐蚀性能和表面耐磨性能，对提升电缆表面性能和物理化学性能起到无可或缺的作用。
例如，现有技术CN104559020A提供了一种无卤抗静电阻燃TPE成型专用料，其由以下原料组成：SEBS橡胶树脂、软化增塑剂、阻燃剂、抗静电剂、聚丙烯树脂、抗氧剂、光稳定剂和加工助剂；还公开了无卤抗静电阻燃TPE成型专用料的制备方法。其主要属于抗静电的耳机线材，着重强调抗静电功能。仍难克服前述问题和缺陷。
现有技术CN104559019A提供了一种阻燃TPE塑料生产配方，由以下重量配比的原料制成：35％～40％的SEBS；8％～20％的PP；25％～35％的无卤固体阻燃剂；0.05％～1％的抗氧剂；2％～5％的加工助剂；0.5％～12％的白油； 3％～6％的相容剂；1％～3％的光稳定剂。本发明还公开了制备上述TPE氟色母的加工工艺，包含以下步骤：(1)配料；(2)挤出成型；(3)冷却；(4)切粒；(5) 脱水；(6)分拣；(7)干燥；(8)包装入库。其主要属于抗开裂的线材，着重强调成炭剂的功能。仍难克服前述问题和缺陷。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题和缺陷，本发明提供了一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料及其制备方法。
热塑性尼龙弹性体拥有优异的耐高温性能、耐化学液体(汽油、柴油、矿物油等)腐蚀性能和表面耐磨性能，在本发明配方中作为一种基材通过合理搭配，从而克服常规无卤环保阻燃新能源汽车充电桩电缆耐高温性能不足、耐化学液体(汽油、柴油、矿物油等)腐蚀性能差、表面不耐磨易刮白的缺陷。
具体的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料，其中，材料组成质量比为：
前述材料组成及比例选择都是根据最终材料的性能来确定的。SEBS的作用是提供线缆柔软的弹性，软化增塑剂的作用是降低材料硬度，阻燃剂的作用是提供材料阻燃效果，热塑性尼龙、聚酯弹性体的作用提供线缆表面耐刮擦性能、耐油性能、耐温性能，抗氧化剂的作用是为材料提供对环境氧气的保护作用，抗紫外线的作用是防止空气中紫外线对材料的破坏作用，黑色母的作用是为材料提供黑色的颜色，硅酮母粒为材料提供润滑作用，相容剂使配方体系中各个组分具有更好的相容性。
本材料优选用于新能源汽车充电桩电缆。
作为本发明的一种改进，所述的SEBS橡胶树脂为苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
作为本发明的一种改进，所述的软化增塑剂为饱和直链环烷烃油、白矿油中的至少一种。其中，饱和直链环烷烃油、白矿油的碳原子个数范围是C18～C30。
作为本发明的一种改进，所述的阻燃剂为磷-氮系混合阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种。相对于其他阻燃剂在本发明中有更好的阻燃效果。
作为本发明的一种改进，所述的热塑性尼龙弹性体是聚酰胺和聚醚缩合组成的嵌段共聚物。
作为本发明的一种改进，所述的热塑性聚醚酯弹性体是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物。
作为本发明的一种改进，所述相容剂为马来酸酐接枝EVA、马来酸酐接枝 SEBS中的至少一种。这两种相容剂跟配方在本发明中相容性更好，其他的相容性明显不及。
作为本发明的一种改进，所述抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类中的至少一种。它们的搭配具有更好的抗氧化性能。
作为本发明的一种改进，所述抗紫外线剂为光吸收剂类、光稳定剂类抗紫外线剂中的至少一种，具有超强的紫外线吸收能力，大幅度提高产品的抗UV 性能。
作为本发明的一种改进，所述黑色母为浓缩的碳黑。所述浓缩的碳黑是优质高着色力碳黑及助剂，以特殊聚乙烯树脂为载体，经高速密炼挤出水冷切粒而成，碳黑含量30％。
作为本发明的一种改进，所述硅酮母粒为超高分子量聚硅氧烷。其中硅酮母粒为超高分子量聚硅氧烷，其中分子量为100～200万。
一种上述的用于新能源汽车充电桩电缆的耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料及其制备方法，其包括以下步骤：
(1)先用SEBS橡胶树脂充分吸收软化增塑剂，然后将吸收好软化增塑剂的 SEBS橡胶树脂、阻燃剂、热塑性尼龙弹性体、热塑性聚醚酯弹性体、抗氧化剂、抗紫外线剂、相容剂、硅酮母粒和黑色母组分按比例充分混匀，获得混合物；
(2)将所述混合物加入长径比为40：1～48：1、挤出温度为200～240℃、转速为200～500rpm的双螺杆挤出机中熔融混炼，然后依次经挤出、拉条、风冷、切粒和干燥工序后，制得前述一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料。
本发明相对于现有技术的有益效果包括：
发明提供的无卤环保阻燃TPE热塑性弹性体的配方合理，具有无卤环保、阻燃性优异、耐125℃温度等级、耐化学液体(汽油、柴油、矿物油等)腐蚀性能良好、表面耐刮擦性能优越，极易加工等优点。根据大量的实验研究，前述优点的体现并非各种材料根据性能简单组成就可以达到的，而是特定材料配合及比例限定后，产生协同作用的结果。由于无卤环保阻燃，不会威胁人类身体健康和破坏环境；本发明提供的无卤环保阻燃热塑性TPE材料可以广泛应用新能源电动汽车充电桩电缆产品，且工艺步骤简洁，易于实现，生产率高。
具体实施方式
下面结合优选实施例对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例提供一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料及其制备方法，其由以下质量百分比的原料组成：
SEBS橡胶树脂20％、软化增塑剂20％、阻燃剂25％、热塑性尼龙弹性体 14％、热塑性聚醚酯弹性体10％、相容剂7％、黑色母2.4％、硅酮母粒1％、抗氧剂0.3％、抗紫外线剂0.3％。
所述的SEBS橡胶树脂为苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物。本实施例中，该SEBS橡胶树脂优选为台橡股份有限公司SEBS 6154。
所述的软化增塑剂为饱和直链环烷烃油、白矿油中的至少一种。本实施例中，该软化增塑剂优选为德国汉圣化工集团白油Pionier 2071 P。
所述的阻燃剂为磷-氮系混合阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种。本实施例中，该阻燃剂优选为德国科莱恩化工集团阻燃剂OP935。
所述的热塑性尼龙弹性体为聚酰胺和聚醚缩合组成的嵌段共聚物。本实施例中，该热塑性尼龙弹性体优选为法国阿科玛集团热塑性尼龙弹性体PEBAX 6333。
所述的热塑性聚醚酯弹性体是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物。本实施例中，该热塑性聚醚酯弹性体优选为美国杜邦Dupont4056。
所述的黑色母为是一种含高色素碳黑的通用色母。本实施例中，该黑色母优选为美国卡博特的UN2014。
所述抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类或含硫酯类中的至少一种。本实施例中，所述抗氧剂优选为德国巴斯夫化工Irganox1010和Irgafos168，其中Irganox1010 的质量百分比为0.15％，Irgafos168的质量百分比为0.15％。
所述抗紫外线剂为具有超强的紫外线吸收能力，大幅度提高产品的抗UV 性能。本实施例中，该抗紫外线剂优选为德国巴斯夫化工UV531。
所述硅酮母粒为以特种改性有机硅聚合物为主体组份,再配以多种功能性助剂制成的有机硅塑料耐磨剂。本实施例中，该加工助剂优选为美国道康宁化工的硅酮母粒MB50-001。
所述的相容剂为是所述相容剂为马来酸酐接枝EVA、马来酸酐接枝SEBS。本实施例中，该相容剂优选为美国科腾公司的FG1901。
制备方法包括以下步骤：
(1)先用SEBS橡胶树脂充分吸收软化增塑剂，然后将吸收好软化增塑剂的SEBS橡胶树脂、阻燃剂、热塑性尼龙弹性体、热塑性聚醚酯弹性体、抗氧化剂、抗紫外线剂、相容剂、硅酮母粒和黑色母组分按比例充分混匀，获得混合物；本实施例中，所述的步骤(1)在高速混料机中进行。
(2)将所述混合物加入长径比为40：1～48：1、挤出温度为210～250℃、转速为300～500rpm的双螺杆挤出机中熔融混炼，然后依次经挤出、拉条、风冷、切粒和干燥工序后，制得用于新能源汽车充电桩电缆的耐高温、耐油、耐刮擦的无卤环保阻燃TPE热塑性弹性体。
本实施例中，优选的通过喂料器将所述混合物送入强剪切双螺杆挤出机，其中，该强剪切双螺杆挤出机的长径比为48：1，螺杆各段温度分别为：160℃、 230℃、230℃、240℃、240℃、240℃、240℃、235℃、230℃、230℃、220℃、机头温度195℃，转速为450rpm。
实施例2
本实施例提供的一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料及其制备方法，其与实施例1基本相同，区别点在于，其由以下质量百分比的原料组成：SEBS橡胶树脂20％、软化增塑剂20％、阻燃剂25％、热塑性尼龙弹性体10％、热塑性聚醚酯弹性体14％、相容剂7％、黑色母2.4％、硅酮母粒1％、抗氧剂0.3％、抗紫外线剂0.3％。
实施例3
本实施例提供的一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料及其制备方法，其与实施例1基本相同，区别点在于，其由以下质量百分比的原料组成：SEBS橡胶树脂22％、软化增塑剂20％、阻燃剂25％、热塑性尼龙弹性体16％、热塑性聚醚酯弹性体8％、相容剂5％、黑色母2.4％、硅酮母粒 1％、抗氧剂0.3％、抗紫外线剂0.3％。
实施例4
本实施例提供的一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料及其制备方法，其与实施例1基本相同，区别点在于，其由以下质量百分比的原料组成：SEBS橡胶树脂18％、软化增塑剂22％、阻燃剂25％、热塑性尼龙弹性体16％、热塑性聚醚酯弹性体8％、相容剂7％、黑色母2.4％、硅酮母粒 1％、抗氧剂0.3％、抗紫外线剂0.3％。
实施例5
本实施例提供的一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料及其制备方法，其与实施例1基本相同，区别点在于，其由以下质量百分比的原料组成：SEBS橡胶树脂12％、软化增塑剂30％、阻燃剂25％、热塑性尼龙弹性体16％、热塑性聚醚酯弹性体8％、相容剂5％、黑色母2.4％、硅酮母粒 1％、抗氧剂0.3％、抗紫外线剂0.3％。
对比实施例1
SEBS橡胶树脂27％、软化增塑剂20％、阻燃剂25％、热塑性尼龙弹性体 14％、热塑性聚醚酯弹性体10％、黑色母2.4％、硅酮母粒1％、抗氧剂0.3％、抗紫外线剂0.3％。采用实施例1的制备方法制备。
对比实施例2
SEBS橡胶树脂20％、软化增塑剂20％、阻燃剂25％、热塑性聚醚酯弹性体 24％、相容剂7％、黑色母2.4％、硅酮母粒1％、抗氧剂0.3％、抗紫外线剂0.3％。采用实施例1的制备方法制备。
对比实施例3
SEBS橡胶树脂30％、软化增塑剂27％、阻燃剂10％、热塑性尼龙弹性体 16％、热塑性聚醚酯弹性体8％、相容剂5％、黑色母2.4％、硅酮母粒1％、抗氧剂0.3％、抗紫外线剂0.3％。采用实施例1的制备方法制备。
对比实施例4
SEBS橡胶树脂18％、软化增塑剂23％、阻燃剂25％、热塑性尼龙弹性体 16％、热塑性聚醚酯弹性体8％、相容剂7％、黑色母2.4％、硅酮母粒0％、抗氧剂0.3％、抗紫外线剂0.3％。采用实施例1的制备方法制备。
对比实施例5
SEBS橡胶树脂12％、软化增塑剂30％、阻燃剂25％、热塑性尼龙弹性体 24％、热塑性聚醚酯弹性体0％、相容剂5％、黑色母2.4％、硅酮母粒1％、抗氧剂0.3％、抗紫外线剂0.3％。采用实施例1的制备方法制备。
实施例6性能测试实施例
对实施例和对比实施例的材料进行检测，结果如下：
由上述结果可见，采用不含相应材料或者相应比例的材料的对比实施例在上述检测结果中明显较差。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料，其特征在于，材料组成质量比为：
2.根据权利要求1所述的一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料，其特征在于，所述的SEBS橡胶树脂为苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述的软化增塑剂为饱和直链环烷烃油、白矿油中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料，其特征在于，所述的阻燃剂为磷-氮系混合阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料，所述的热塑性尼龙弹性体是聚酰胺和聚醚缩合组成的嵌段共聚物；所述的热塑性聚醚酯弹性体是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝EVA、马来酸酐接枝SEBS中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料，其特征在于，所述抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述抗紫外线剂为光吸收剂类、光稳定剂类抗紫外线剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料，其特征在于，所述黑色母为浓缩的碳黑；所述硅酮母粒为超高分子量聚硅氧烷。
8.一种新能源汽车充电桩电缆，其特征在于，所述电缆中含有权利要求1-7任一项所述的一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料。
9.一种根据权利要求1-7任一项所述的一种耐高温、耐油、耐刮擦TPE新能源汽车充电桩线缆材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)先用SEBS橡胶树脂充分吸收软化增塑剂，然后将吸收好软化增塑剂的SEBS橡胶树脂、阻燃剂、热塑性尼龙弹性体、热塑性聚醚酯弹性体、抗氧化剂、抗紫外线剂、相容剂、硅酮母粒和黑色母组分按比例充分混匀，获得混合物；
(2)将所述混合物加入长径比为40：1～48：1、挤出温度为200～240℃、转速为200～500rpm的双螺杆挤出机中熔融混炼，然后依次经挤出、拉条、风冷、切粒和干燥工序后，制得。
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