CN108102251B - 一种用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料制备技术领域，具体公开一种用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料及其制备方法。本发明所述用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料，按重量份数计，包括以下组分：PVC树脂：100份，增塑剂A：20‑50份，增塑剂B：10‑30份，增塑剂C：4‑15份，功能助剂A：30‑60份，功能助剂B：8‑13份，填充助剂：8‑20份。解决了PVC线缆材料的柔软、环保、阻燃、低烟和高性能之间的无法兼顾问题，以PVC线缆材料的耐高低温(使用温度为‑40℃‑105℃)、热稳定性(短期200℃热稳定时间、长期135℃*240Hour的长期热老化相矛盾)的问题。

Description

一种用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及高分子材料制备技术领域，尤其涉及一种用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料及其制备方法。
背景技术
新能源汽车作为科技发展、绿色发展和可持续发展的重要技术，其产业化和规模化正逐步完善，相应的配套设备也需要逐步的完善和改进；在新能源汽车充电桩用线缆方面，目前使用较多的是聚氨酯护套材料、橡胶类护套材料和绝缘料、TPE护套材料和绝缘料，在这些材料当中，聚氨酯类材料加工性能较差，而且价格偏高，橡胶类材料在加工工艺和加工设备方面有较大的限制，TPE材料整体性能较好，性价比也很高，但是也存在耐候性、耐油性、耐热老化和热应力开裂等性能缺陷，需要进一步的完善和解决；PVC材料作为应用最广泛、用量做大、应用历史最长的通用塑料，其技术正在不断发展，先期的困扰人们的助剂不环保、热性能差、燃烧发烟量等问题也正在通过新型的工艺和技术，得到不断的解决；现在PVC制品在医药领域、食品领域、线缆材料领域、汽车车内线领域等，都有广泛的应用，并且凭借其较高的性能、合理的价位、超高的性价比，也正在得到更广泛的应用。
在线缆材料方面，尤其是在低卤(或卤素不做限制)的线缆材料方面，PVC产品也有很大的应用市场，在广泛应用的充电桩线缆材料的标准中，如CQC1103-1105、DEKRA K175、UL62，以及最新公布的GBT33594中，都有相应的有卤材料的性能要求和检测方法，但是，我们对市场上的充电桩线缆材料进行梳理和检测后发现，没有任何一家的有卤材料可以达到相应的标准要求，材料在柔软、低弯曲半径、耐高低温、耐油、低烟、热稳定性(长期和短期热稳定)等方面，都存在明显的缺陷，不能满足使用要求，可见，此类产品在技术方面仍存在较高的难度和研究价值，产品在使用方面也存在较高的认同和推广难度。
发明内容
针对现有的新能源汽车充电电桩电缆护套的线缆材料，柔软、低烟、阻燃环保和高性能之间无法兼顾，长期与短期热稳定无法兼顾等问题，本发明提供一种用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料。
进一步地，本发明还提供一种用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料的制备方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料，所述材料按重量份数计，包括以下组分：PVC树脂：100份，增塑剂A：20-50份，增塑剂B：10-30份，增塑剂C：4-15份，功能助剂A：30-60份，功能助剂B：8-13份，填充助剂：8-20份。
相对于现有技术，本发明提供的线缆材料利用功能助剂A配合基体材料，实现最终产品的机械性能和耐候性，功能助剂B实现材料的挤出加工性能和热稳定性，可以满足相应的性能要求(标准包括CQC1103-1105、DEKRAk175、UL62、GBT33594等)，解决PVC线缆材料的柔软、低烟、阻燃环保和高性能之间的矛盾问题以及PVC线缆材料的耐高低温(使用温度为-40℃-105℃)、热稳定性(短期200℃热稳定时间、长期135℃*240h的长期热老化相矛盾)的问题。
且本发明所涉及到的材料(包括基体材料、增塑剂、阻燃剂、加工助剂等)，都采用了可以通过相关环保认证的环保型材料，相对应的，所生产的线缆材料产品也可以通过欧盟RoHS和REACH等相关的认证和检测，后续的产品在正常的使用过程中，具有卫生无毒、不挥发、无迁移等特点。
进一步地，本发明还提供所述用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料的制备方法。该制备方法，至少包括以下步骤：
步骤1、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤2、按照功能助剂A和功能助剂B的配方，分别进行预混合；
步骤3、将PVC树脂、功能助剂B、增塑剂A、增塑剂B、增塑剂C加入到第一反应器中在100℃-130℃下搅拌5-8min，然后置于第二反应器中降温至40-50℃下搅拌，加入功能助剂A和填充助剂，混合，造粒。
相对于现有技术，本发明提供的制备方法简单易操作，可应用于工厂大批生产，在正常的生产和使用过程中，可以使用普通聚烯烃或PVC加工生产设备加工生产，生产过程环保无污染。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料，所述材料按重量份数计，包括以下组分：PVC树脂：100份，增塑剂A：20-50份，增塑剂B：10-30份，增塑剂C：4-15份，功能助剂A：30-60份，功能助剂B：8-13份，填充助剂：8-20份。
相对于现有技术，本发明提供的线缆材料利用功能助剂A配合基体材料，实现最终产品的机械性能和耐候性，功能助剂B实现材料的挤出加工性能和热稳定性，可以满足相应的性能要求(标准包括CQC1103-1105、DEKRA k175、UL62、GBT33594等)，解决PVC线缆材料的柔软、低烟、阻燃环保和高性能之间的矛盾问题以及PVC线缆材料的耐高低温(使用温度为-40℃-105℃)、热稳定性(短期200℃热稳定时间、长期135℃*240h的长期热老化相矛盾)的问题。
优选地，所述功能助剂A按重量份数计，包括以下组分：阻燃剂A：5-25份，阻燃剂B：4-15份，弹性体树脂A：5-30份，弹性体树脂B：5-20份，支化聚合物：3-15份。
功能助剂A中，阻燃剂和消烟剂的加入可以提高PVC制品由于增塑剂和弹性体的加入而造成的阻燃性能的降低现象，同时可以降低烟密度，达到消烟的效果；同时，由于支化聚合物的加入，可以促进阻燃剂与树脂材料的相容性，同时由于支化聚合物的支链极性化、调节熔体粘度和流动性的作用，可以促进弹性体树脂材料和PVC基体材料(加入增塑剂后)形成细密均匀的“海-岛”结构形态，当弹性体树脂用量超过40％后，可以形成一定意义上的“双连续相”结构形态，阻燃剂可以被支化聚合物的支化链段吸附，均匀分散在熔体之间，提高了阻燃剂同基体材料的相容性，赋予了聚合物优良的物理性能；弹性体树脂的加入赋予材料优异的韧性和耐候性，阻燃剂在支化树脂的包覆作用下，大大降低了阻燃剂的团聚现象，降低了阻燃剂的水解、耐酸碱等不利影响，提高材料的耐候性。
优选地，所述阻燃剂A为磷氮阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种，提高PVC制品由于增塑剂和弹性体的加入而造成的阻燃性能的降低现象，同时可以降低烟密度。
优选地，所述阻燃剂B为硼酸锌阻燃剂、氧化钼系列消烟剂、钼酸铵系列消烟剂中的至少一种，可以起到良好的协效阻燃和消烟效果。
优选地，所述弹性体树脂A为粉末丁腈橡胶，如P83丁腈橡胶。
优选地，弹性体树脂B为丙烯酸酯类弹性体，如芳香族金属有机材料同丙烯酸酯的共聚物。
优选地，所述支化聚合物为超支化聚合树脂，支化度高的树脂聚合物，树枝状的聚合物、支链支化度高，支链极性化高。
优选地，所述功能助剂B按重量份数计，包括以下组分：热稳定剂：3-8份，金属皂类稳定剂：0.2-5份，抗氧剂：0.2-0.8份，紫外吸收剂：0.2-0.7份，润滑剂：0.1-1.5份。
润滑剂配合增塑剂的使用，可以提供材料优异的挤出加工性能，热稳定剂的加入可以破坏或封锁不饱和键，消除和抑制HCL的脱除速率，金属皂类稳定剂(非混合金属盐皂类稳定剂或钙锌稳定剂)的加入，可以有效的提高PVC分子链中不稳定Cl原子的消除反应，提高主稳定剂的稳定效率，使材料达到长期和短期热稳定的要求；抗氧剂和紫外线吸收剂可以吸附由于紫外光照射(户外长期光照)、使用环境中的湿热等形成的材料中的游离自由基，延长材料的使用寿命和使用稳定性。
优选地，所述热稳定剂为钙锌热稳定剂、有机锡类热稳定剂或稀土类稳定剂中至少一种，不但可以提高线缆材料的热稳定性，同时还可以提高材料和颜料的耐晒性和耐候性。
优选地，所述金属皂类稳定剂为辅助类稳定剂，钙、钡盐类稳定剂中的一种或几种，可以有效的提高主热稳定剂的效率和作用时间。
优选地，所述抗氧剂受阻酚类、磷酸酯类、含硫辅助抗氧剂中的一种或几种，有效的提高材料的热稳定效率；优选的，如BASF公司的Irganox 1010、Irgafos 168的复配产品。
优选地，所述润滑剂为内外润滑剂中的至少两种，包括但不限于石蜡、PE蜡、微晶蜡、硬脂酸等。推荐内外润滑剂组合配比，如PE蜡和硬脂酸的组合，可以有效的提高材料的表面的光泽度，同时提高材料的加工性能，防止PVC挤出困难和分解。
优选地，紫外吸收剂为市售，如美国氰特的UV5411产品或其他相同作用的产品，保证线缆材料在耐候性和耐紫外线性能。
优选地，所述PVC树脂的聚合度为800-2500，如SG-3型树脂，优选使用乙烯法合成的PVC树脂，如杭州电化的高聚合度树脂。
所述增塑剂A为主增塑剂，DOTP或环保型植物酯类增塑剂中的至少一种，与PVC相容性好，可以代替DOP，并且分子量较大，分子迁移率低，挥发份较低植物酯类增塑剂。
所述增塑剂B为TOTM偏苯三酸三辛酯,主要是提高PVC树脂的耐热性，使产品可以通过热稳定性(长期和短期)的性能要求.
所述增塑剂C为DOS奎二酸二辛酯，配合上述两种增塑剂使用，同时作为辅助材料，可以有效的提高产品的耐寒性。
所述填充助剂为惰性粉体中的一种，如重质碳酸钙、轻质碳酸钙、高岭土，优选使用高岭土。
本发明在提供该用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料的前提下，还进一步提供了该用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料的制备方法。
在任一实施例中，该制备方法至少包括以下步骤：
步骤1、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤2、按照功能助剂A和功能助剂B的配方，分别进行预混合；
步骤3、将PVC树脂、功能助剂B、增塑剂A、增塑剂B、增塑剂C加入到第一反应器中在100℃-130℃下搅拌5-7min，然后置于第二反应器中降温至40-50℃下搅拌，加入功能助剂A和填充助剂，混合，造粒。
相对于现有技术，本发明提供的制备方法简单易操作，可应用于工厂大批生产，在正常的生产和使用过程中，可以使用普通聚烯烃或PVC加工生产设备加工生产，生产过程环保无污染。
所述步骤3中第一反应器中的搅拌速度为800-2000rpm；所述第二反应器中的搅拌速度为200-500rpm
优选地，所述步骤3中第一反应器中为高速混合机；所述第二反应器为冷混锅。
为了更好的说明本发明实施例提供的，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
本发明实施例提供一种用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料，所述材料按重量份数计，包括以下组分：PVC树脂：100份，增塑剂A：30份，增塑剂B：10份，增塑剂C：5份，功能助剂A：47份，功能助剂B：8份，填充助剂：20份。
其中，所述功能助剂A，按重量份数计，包括以下组分：阻燃剂A：8份，阻燃剂B：4份，弹性体树脂A：12份，弹性体树脂B：20份，支化聚合物：5份。所述功能助剂B，按重量份数计，包括以下组分：热稳定剂：6份，金属皂类稳定剂：1份，抗氧剂：0.4份，紫外吸收剂：0.3份，润滑剂：0.3份。
上述用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料的制备方法包括以下步骤：
步骤1、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤2、按照功能助剂A和功能助剂B的配方，分别进行预混合；
步骤3、将PVC树脂、功能助剂B、增塑剂A、增塑剂B、增塑剂C加入到高速混合机中在100℃-130℃下，以800-2000rpm的速度搅拌5-7min，然后打入冷混锅中降温至40-50℃下，以200-500rpm的速度搅拌，加入功能助剂A和填充助剂，混合，即可挤出造粒。
挤出机采用平行双螺杆挤出机，温度为150℃-180℃之间，具体的温度请依据双螺杆挤出机的加工能力确定。
上述制备的用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料，检测依据：国内适用产品的检测依据主要参考CQC1103、GBT33594的最新标准，国外适用产品的检测依据主要参考UL62、DEKRA k175的最新标准；其他需要检测的项目或方法可以和生产厂家进行协商，检测结果如表1所示。
表1实施例1检测结果
Figure BDA0001516653590000071
Figure BDA0001516653590000081
Figure BDA0001516653590000091
由表1可以看出，本发明提供的用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料，解决了PVC线缆材料的柔软、低烟、阻燃环保和高性能之间的矛盾问题，以PVC线缆材料的耐高低温(使用温度为-40℃-105℃)、热稳定性(短期200℃热稳定时间、长期135℃*240Hour的长期热老化相矛盾)的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料，其特征在于：所述材料按重量份数计，包括以下组分：PVC树脂：100份，增塑剂A：20-50份，增塑剂B：10-30份，增塑剂C：4-15份，功能助剂A：30-60份，功能助剂B：8-13份，填充助剂：8-20份；所述增塑剂A为DOTP或植物酯类增塑剂中的至少一种；所述增塑剂B为偏苯三酸三辛酯；所述增塑剂C为癸二酸二辛酯；所述功能助剂B按重量份数计，包括以下组分：热稳定剂：3-8份，金属皂类稳定剂：0.2-5份，抗氧剂：0.2-0.8份，紫外吸收剂：0.2-0.7份，润滑剂：0.1-1.5份；所述功能助剂A按重量份数计，包括以下组分：阻燃剂A：5-25份，阻燃剂B：4-15份，弹性体树脂A：5-30份，弹性体树脂B：5-20份，支化聚合物：3-15份；所述阻燃剂A为磷氮阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种；所述阻燃剂B为硼酸锌阻燃剂、氧化钼系列消烟剂、钼酸铵系列消烟剂中的至少一种；所述弹性体树脂A为粉末丁腈橡胶；弹性体树脂B为丙烯酸酯类弹性体；所述支化聚合物为超支化聚合树脂。
2.如权利要求1所述的用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料，其特征在于：所述热稳定剂为钙锌热稳定剂、有机锡类热稳定剂或稀土类稳定剂中至少一种；和/或
所述金属皂类稳定剂为钙、钡盐类稳定剂中的一种或几种；和/或
所述抗氧剂为受阻酚类、磷酸酯类、含硫辅助抗氧剂中的一种或几种；和/或
所述润滑剂为内外润滑剂中的至少两种。
3.如权利要求1所述的用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料，其特征在于：所述PVC树脂为聚合度为800-2500；和/或
所述填充助剂为惰性粉体中的一种。
4.如权利要求3所述的用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料，其特征在于：所述PVC树脂采用乙烯法合成；和/或
所述填充助剂为高岭土。
5.一种用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料的制备方法，其特征在于：至少包括以下步骤：
步骤1、按照如权利要求1~4任一项所述的原料配比称取各组分；
步骤2、按照功能助剂A和功能助剂B的配方，分别进行预混合；
步骤3、将PVC树脂、功能助剂B、增塑剂A、增塑剂B、增塑剂C加入到第一反应器中在100℃-130℃下搅拌5-8min，然后置于第二反应器中降温至40-50℃下搅拌，加入功能助剂A和填充助剂，混合，造粒。
6.如权利要求5所述的用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中第一反应器中的搅拌速度为800-2000rpm；和/或
所述第二反应器中的搅拌速度为200-500rpm。
7.如权利要求5-6任一项所述的用于新能源汽车充电桩电缆护套的线缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中第一反应器中为高速混合机；和/或
所述第二反应器为冷混锅。
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