CN108047629A - 一种耐开裂的充电桩无卤阻燃tpe电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐开裂的无卤阻燃TPE电缆料及其制备方法。所述电缆料各原料的重量百分比为：苯乙烯系嵌段共聚物18～50％、增塑剂15～50％、聚烯烃类树脂8～35％、聚氨酯热塑性弹性体1～20％、相容剂1～15％、阻燃剂15～30％、抗氧剂1～5％、其他助剂1～6％，本发明还公开了上述电缆料的制备方法。本发明针对现在市场上充电桩电缆使用的TPE材料在使用一段时间之后会出现的开裂情况，结合了热塑性聚氨酯弹性体具有的优良的耐开裂性能，制备了一种机械性能和阻燃性能优良、耐油、耐水解、耐热性能均能通过的电缆料，以提高整体充电桩线缆的使用寿命。

Description

一种耐开裂的充电桩无卤阻燃TPE电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种可作为电动汽车充电桩用电缆的耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料及其制备方法，属于高分子材料领域。
背景技术
随着人们对于环保的重视，越来越多的汽车制造企业都计划在未来的五到十年之内，用新能源电动汽车来代替传统的燃油汽车。充电桩作为新能源电动汽车充电部分的最重要的部分，其充电电缆的使用量也会大幅增加。
目前，充电桩线缆的外护套材料主要有：1)一种以PVC材料为基材的电缆料，如中国专利申请(CN106543581A)公开的一种汽车充电桩电缆用PVC弹性体材料，虽然各项性能较为优秀，但PVC材料在燃烧时产生大量的烟，对环境有较大的污染，随着世界各国对于环保要求的不断提升，PVC材料的使用可能会受到限制；2)一种以TPE材料为基材的电缆料，如中国专利申请(CN106867104A)公开的一种新能源电动汽车充电桩用环保TPE材料，虽然其各项性能均符合标准同时又具备良好的阻燃性，但根据充电桩制造厂的反映常规TPE线缆在使用过程中会出现开裂的现象，影响其使用寿命。
发明内容
针对现在市面以TPE材料为基材的充电桩电线电缆耐开裂性能差，从而影响使用寿命的问题，本发明的目的之一是提供了一种耐开裂且其他性能均较为优异的充电桩无卤阻燃TPE电缆料。
本发明的目的之二在于提供上述耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料的制备方法。
为实现以上发明目的，可通过下列技术方案实现：
耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料，由以下重量百分比的原料制备而成：
所述的苯乙烯系嵌段共聚物为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)，其中苯乙烯含量25～32％，在25℃，20wt％甲苯溶液中测得的粘度为1300～2900cps。具体的该苯乙烯系嵌段共聚物可以选用美国科腾公司提供的SEBS G1650和G1642。
所述的增塑剂为环烷基白油、芳香基白油、石蜡基白油中的一种或两种以上的混合。石蜡基白油中有害物质符合规定的限量要求，并符合RoHS标准，因此使用石蜡基白油可以确保本发明的环保要求。
所述的聚烯烃类树脂为聚丙烯树脂。聚丙烯树脂具有较高的拉伸强度和良好的耐热性能。
所述的聚氨酯热塑性弹性体为聚醚型聚氨酯弹性体，具有良好的耐油、耐磨和耐开裂性能。本发明利用相容剂，将聚氨酯热塑性弹性体引入到体系中，整体增强了本发明电缆料的耐油、耐磨和耐开裂的能力。具体的该聚氨酯热塑性弹性体可以选用巴斯夫TPU1180A和/或路博润TPU 5715和/或万华TPU WHT-8180RU。
所述的相容剂为马来酸酐接枝SEBS或者马来酸酐接枝PP，优选马来酸酐接枝的SEBS。本发明所述的相容剂可以选用巴陵石化的SEBS-g-MAH M500Se和/或美国科腾的SEBS-g-MAH FG1901和/或美国杜邦的PP-g-MAH P353。
所述的阻燃剂为磷氮系阻燃剂。所述的磷氮系阻燃剂为二乙基次膦酸铝、次磷酸铝、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A-双(磷酸二苯酯)(BDP)、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、白炭黑、纳米有机蒙脱土中的一种或任意两种以上的混合。
所述的磷氮系阻燃剂中的磷系阻燃剂为磷酸盐、二乙基次膦酸铝，重量占比60～85％，氮系阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐，重量占比为15～40％。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与硫酯类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂复配所得复合抗氧剂。优选的，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂DLTP中的两种复配。特别优选，所述的抗氧剂为重量比在0.5:1.5范围内的四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三(2,4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯的复合抗氧剂。
所述的其他助剂包括抗滴落剂、润滑剂、色母色粉和其他惰性填料等。
所述抗滴落剂为PTFE，添加重量份的0.2～2％(请补充)；所述的润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸锌、芥酸酰胺和硅酮母粒中的一种或任意两种以上的混合，优选硅酮母粒，添加重量份的0.5～2％；所述的其他惰性填料为碳酸钙、滑石粉、有机蒙脱土和钛白粉中的一种或任意两种的混合，优选有机蒙脱土和钛白粉的混合物，两者比例为2:1，添加重量份的0.5～2％。其中有机蒙脱土的粒径在1-100μm之间。
所述的一种耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照重量比例准备好相应的原材料；
(2)将苯乙烯系嵌段共聚物与增塑剂加入高混锅内搅拌，之后密封静置12～48小时；
(3)在高混锅内依次加入已经混合好的苯乙烯系嵌段共聚物与增塑剂混合物、阻燃剂、抗氧剂和其他助剂、聚烯烃类树脂、聚氨酯热塑性弹性体和相容剂，搅拌3～6分钟后得到混合材料；
(4)将混合材料投到双螺杆挤出机中进行熔融捏合挤出，挤出温度160～195℃，螺杆转速100～500rpm；
(5)对挤出摸头挤出物料进行冷却切粒，即为所述的耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明以苯乙烯系嵌段共聚物及聚烯烃树脂为基材，添加了聚氨酯热塑性弹性体、阻燃剂和增塑剂，可以保证热塑性弹性体原有的良好加工性能和弹性，同时作为电动汽车充电桩用电缆，还有符合相关标注规定的较好的力学性能和耐热、耐化学液体、耐水性能，并且拥有优良的阻燃性能。
本发明在加入了聚氨酯热塑性弹性体和相容剂后，成功的解决了TPU与TPE相容性差的问题，同时将TPU材料的耐磨、耐油以及耐开裂的性能带入了整个体系，使得本发明制造的无卤阻燃TPE电缆料具有了良好的耐磨、耐油和耐开裂性能，解决了充电桩厂家反映的充电桩电缆在使用过程中会出现的开裂问题，提高了整个电缆的使用寿命。
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。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
表一：对比例及实施例及重量百分配比(％)。
,上述实施例的耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照重量比例准备好相应的原材料；
(2)将苯乙烯系嵌段共聚物与增塑剂加入高混锅内搅拌，之后密封静置12～48小时；
(3)在高混锅内依次加入已经混合好的苯乙烯系嵌段共聚物与增塑剂混合物、阻燃剂、抗氧剂和其他助剂、聚烯烃类树脂、聚氨酯热塑性弹性体和相容剂，搅拌3～6分钟后得到混合材料；
(4)将混合材料投到双螺杆挤出机中进行熔融捏合挤出，挤出温度160～195℃，螺杆转速100～500rpm；
(5)对挤出摸头挤出物料进行冷却切粒，即为所述的耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料。
上述对比例的制备方法基本同实施例。
表二：实施例性能结果。
从表二的实施例1～5的各项性能可以看出，本发明用于电动汽车充电桩TPE电缆料，完全符合国家标准、其他行标以及外国标准。
由于在电动汽车充电桩的标准中没有规定开裂方面的要求，因此本发明参考GB/T1842-2008的耐环境应力开裂标准要求进行实验。将对比例1、2和实施例1～5分别按照标准规定切15根试样，在23±2℃，相对湿度50±10％的条件下进行实验，观察在48小时内15根试样的断裂情况。
表三：对比例1、2和实施例1～5耐环境应力开裂结果对比。
从表三可见，对比例1、2中15个试样几乎全都破损，说明TPE材料本身在于长期处于环境中的开裂不是很理想。实施例1～5中随着聚氨酯热塑性弹性体和相容剂的量增多，试样随着时间的破损情况有较为明显的好转，因此通过添加该材料可以明显改善电动汽车充电桩无卤阻燃TPE材料的耐开裂性能。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书定义的范围。

Claims (10)

1.一种耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于，由以下重量百分比原料制备而成：
所述的其他助剂包括抗滴落剂、润滑剂、色母色粉、惰性填料中的一种或任意两种以上的混合。
2.根据权利要求1所述的一种耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于，所述的苯乙烯系嵌段共聚物为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)，其中苯乙烯含量25～32％。
3.根据权利要求1所述的一种耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于，所述的增塑剂为环烷基白油、芳香基白油、石蜡基白油中的一种或两种以上的混合。
4.根据权利要求1所述的一种耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于，所述的聚烯烃类树脂为聚丙烯树脂。
5.根据权利要求1所述的一种耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于，所述的聚氨酯热塑性弹性体为聚醚型聚氨酯热塑性弹性体。
6.根据权利要求1所述的一种耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于所述的相容剂为马来酸酐接枝SEBS或者马来酸酐接枝PP。
7.根据权利要求1所述的一种耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于所述的阻燃剂为磷氮系阻燃剂。
8.根据权利要求7所述的一种耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于所述的磷氮系阻燃剂为二乙基次膦酸铝、次磷酸铝、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A-双(磷酸二苯酯)、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、白炭黑、纳米有机蒙脱土中的一种或任意两种以上的混合。
9.根据权利要求1所述的一种耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与硫酯类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂复配所得复合抗氧剂。
10.权利要求1～10中任一项所述的一种耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照重量比例准备好相应的原材料；
(2)将苯乙烯系嵌段共聚物与增塑剂加入高混锅内搅拌，之后密封静置12～48小时；
(3)在高混锅内依次加入已经混合好的苯乙烯系嵌段共聚物与增塑剂混合物、阻燃剂、抗氧剂和其他助剂、聚烯烃类树脂、聚氨酯热塑性弹性体和相容剂，搅拌3～6分钟后得到混合材料；
(4)将混合材料投到双螺杆挤出机中进行熔融捏合挤出，挤出温度160～195℃，螺杆转速100～500rpm；
(5)对挤出摸头挤出物料进行冷却切粒，即为所述的耐开裂充电桩无卤阻燃TPE电缆料。
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