CN108148336A - 无卤导电tpe电缆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无卤导电TPE电缆料及其制备方法,其由氢化苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯、乙烯‑丙烯共聚物、聚丙烯、超导电炭黑、石墨烯、导电碳纤维及可塑剂组成,且更包含表面活性剂、安定剂和润滑剂等,以上各原料在适当的重量配比下混合造粒,制备工艺流程如下:先将部分原料在搅拌机中搅拌混合15‑20分钟,加入超导电炭黑等原料经密炼机密炼、再经过双螺杆挤出、拉条水冷、风干、切粒和打包;采用此配方及工艺制作的无卤导电TPE电缆料,具有导电性能优良、机械强度高、抗撕裂性能优异、生产方式清洁高效等特点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,尤其涉及一种无卤导电TPE电缆料及其制备方法。
背景技术
现代直流电源线材中普遍采用铜编织或金属缠绕制做屏蔽层,此结构生产效率低、成本高,且制造出的线材手感僵硬,缺乏弹性。使用导电TPE(ThermoplasticElastomer,热塑性弹性体)电缆料押出中被作为屏蔽层替代铜编织或金属缠绕,不仅可以提高线材生产效率,改善线材手感,更能在后加工中配合自动化降低人工成本。但市场上生产的导电TPE电缆料普遍导电性能不佳、机械性能差。如专利CN104004376A,公开了一种导电热塑性弹性体复合材料及其制备方法,包括TPE、乙烯-醋酸乙烯共聚物、导电材料、白油、表面活性剂、润滑剂和抗氧剂。上述专利制备的导电热塑性弹性体复合材料虽具有良好的机械性能,但体积电阻却无法达到线材屏蔽材料的要求(小于270Ω),且材料流动性不适用于电缆料的押出。
考虑到市场上无卤导电TPE材料存在的不足,本发明通过使用石墨烯、导电碳纤维和超导电炭黑进行复配大大的提高了TPE的导电性,同时又保证了材料具有良好的机械性能。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种具有改善导电性的无卤导电TPE电缆料及其制备方法。
为解决上述技术问题,本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种无卤导电TPE电缆料,其包含如下重量配比的原料制成:氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯10-25重量份;可塑剂10-25重量份;聚丙烯10-25重量份;乙烯-丙烯共聚物10-20重量份;超导电炭黑20-40重量份;石墨烯1-5重量份;导电碳纤维1-5重量份;表面活性剂0.5-1.5重量份;安定剂0.1-1.0重量份;润滑剂0.5-1.5重量份。
本发明的目的还可以通过以下技术方案实现的:一种无卤导电TPE电缆料的制备方法,其包括如下步骤:a. 按重量配比称取上述原料;b. 氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、白油、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、润滑剂、安定剂加入到300L的搅拌锅中,在搅拌锅中低速混合15-25分钟;c. 上述混合好的原料排到容积为75L的密炼机中,通过封闭的自动自动加料系统将导电炭黑、石墨烯、导电碳纤维、表面活性剂加入到密炼中间密炼10-20分钟;d. 上述混合好的原料排料到直径为65mm的双螺杆机中挤出塑化,挤出温度为190-220℃;e. 将挤出塑化好的胶料通过双螺杆眼模经拉条水冷、风冷、切粒及打包。
本发明能够制作出导电性能突出、机械性能优良的无卤导电TPE电缆料,本发明采用的原料为环保无毒原料,可100%回收再利用,生产方式清洁高效,对环境无污染。
具体实施方式
本发明无卤导电TPE电缆料的制备方法,包括下列步骤:
a. 按对比例1和实施例2-4中其中一个所述的重量配比称取各种原料;
b. 氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、白油、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、润滑剂、安定剂加入到300L的搅拌锅中,在搅拌锅中低速混合15-25分钟;
c. 混合好的原料排到容积为75L的密炼机中,通过封闭的自动加料系统将导电炭黑、石墨烯、导电碳纤维、表面活性剂加入到密炼机中密炼10-20分钟;
d. 上述原料排料到直径为65mm的双螺杆机中挤出塑化,挤出温度为190-220℃;
e:将挤出塑化好的胶料通过双螺杆眼模经拉条水冷、风冷、切粒及打包。为便于对本发明进一步理解,现结合具体实施例对本发明进行详细描述:
在对比例1和实施例2-4中,氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯为重均分子量在30000-100000之间的纯树脂粉,可塑剂为运动粘度在30-150mm²/s之间的白油,聚丙烯为熔融指数大于50的共聚型聚丙烯,乙烯-丙烯共聚物为拉伸强度大于30.0 MPa,断裂伸长率大于700%的乙烯-丙烯共聚物,超导电炭黑为电阻率小于1Ω·m,比表面积大于600㎡/kg的超导电炭黑,石墨烯为比表面积大于200㎡/g,层数小于10层的石墨烯,导电碳纤维为单丝直径小于8μm,平均长度小于2mm,体积电阻率小于2×10﹣3Ω·cm的导电碳纤维,表面活性剂为端羟基聚酯和硅烷偶联剂的混合物,安定剂为抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物,润滑剂为硅酮母粒和芥酸酰胺的混合物。
对比例1:
称取氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯20重量份,可塑剂18重量份,聚丙烯16重量份,乙烯-丙烯共聚物15重量份,安定剂0.5重量份,润滑剂1.5重量份。将以上物料在搅拌机中低速混合20分钟,放料至容积为75L的密炼机中,通过自动加料系统将超导电炭黑30重量份、石墨烯0重量份、导电碳纤维0重量份、表面活性剂1.0重量份加入到密炼机中密炼15分钟,放料至直径为65mm的双螺杆机中挤出塑化,挤出加工温度为190-220oC。
实施例2:
称取氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯20重量份,可塑剂18重量份,聚丙烯16重量份,乙烯-丙烯共聚物15重量份,安定剂0.5重量份,润滑剂1.5重量份。将以上物料在搅拌机中低速混合20分钟,放料至容积为75L的密炼机中,通过自动加料系统将超导电炭黑25重量份、石墨烯5.0重量份、导电碳纤维0重量份、表面活性剂1.0重量份加入到密炼机中密炼15分钟,放料至直径为65mm的双螺杆机中挤出塑化,挤出加工温度为190-220℃。
实施例3:
称取氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯20重量份,可塑剂18重量份,聚丙烯16重量份,乙烯-丙烯共聚物15重量份,安定剂0.5重量份,润滑剂1.5重量份。将以上物料在搅拌机中低速混合20分钟,放料至容积为75L的密炼机中,通过自动加料系统将超导电炭黑25重量份、石墨烯0重量份、导电碳纤维5.0重量份、表面活性剂1.0重量份加入到密炼机中密炼15分钟后,放料至直径为65mm的双螺杆机中挤出塑化,挤出加工温度为190-220℃。
实施例4:
称取氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯20重量份,可塑剂18重量份,聚丙烯16重量份,乙烯-丙烯共聚物15重量份,安定剂0.5重量份,润滑剂1.5重量份。将以上物料在搅拌机中低速混合20分钟,放料至容积为75L的密炼机中,通过自动加料系统将超导电炭黑25.0重量份、石墨烯2.5重量份、导电碳纤维2.5重量份、表面活性剂1.0重量份加入到密炼机中密炼15分钟后,放料至直径为65mm的双螺杆机中挤出塑化,挤出加工温度为190-220℃。
性能测试:
硬度性能依照ASTM 2240(American Society for Testing and Materials,美国材料与试验协会)标准测试;
拉伸强度及断裂伸长率性能依照UL758及UL1581标准测试;
熔融指数依照ASTM D1238标准测试;
撕裂强度依照ASTM D624标准测试;
对比例1和实施例2-4的配方(重量份)及原料性能参数如下表格:
复合原料名称 | 对比例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯 | 20 | 20 | 20 | 20 |
白油 | 18 | 18 | 18 | 18 |
聚丙烯 | 16 | 16 | 16 | 16 |
乙烯-丙烯共聚物 | 15 | 15 | 15 | 15 |
超导电炭黑 | 28 | 25 | 25 | 25 |
石墨烯 | 0 | 5 | 0 | 2.5 |
导电碳纤维 | 0 | 0 | 5 | 2.5 |
表面活性剂 | 1 | 1 | 1 | 1 |
安定剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
润滑剂 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
熔融指数(G/10min&230°Cx5kg) | 1.2 | 0.67 | 0.52 | 0.79 |
体积电阻(Ω) | 422 | 252 | 278 | 125 |
撕裂强度(kN/m) | 13.2 | 14.7 | 13.7 | 14.0 |
拉伸强度(Mpa) | 12.5 | 13.5 | 13.8 | 13.1 |
断裂伸长率(%) | 241 | 257 | 208 | 245 |
邵氏硬度(A) | 87 | 85 | 92 | 90 |
从以上实施例4中可以看出当导电炭黑、石墨烯、导电炭纤维按一定比例进行复配添加时,其导电性和机械性能均能达到较高的水平。
以上对本发明所提供的一种无卤导电TPE电缆料及其制备方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本发明领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均可有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (12)
1.一种无卤导电TPE电缆料,其包含如下重量配比的原料制成:氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯10-25重量份;可塑剂10-25重量份;聚丙烯10-25重量份;乙烯-丙烯共聚物10-20重量份;超导电炭黑20-40重量份;石墨烯1-5重量份;导电碳纤维1-5重量份;表面活性剂0.5-1.5重量份;安定剂0.1-1.0重量份;润滑剂0.5-1.5重量份。
2.根据权利要求1所述的无卤导电TPE电缆料,其特征在于:所述氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯为重均分子量在30000-100000的纯树脂粉。
3.根据权利要求1所述的无卤导电TPE电缆料,其特征在于:所述可塑剂为运动粘度在30-150mm²/s之间的白油。
4.根据权利要求1所述的无卤导电TPE电缆料,其特征在于:所述聚丙烯为熔融指数大于50的共聚型聚丙烯。
5.根据权利要求1所述的无卤导电TPE电缆料,其特征在于:所述乙烯-丙烯共聚物拉伸强度大于30.0 MPa,断裂伸长率大于700%。
6.根据权利要求1所述的无卤导电TPE电缆料,其特征在于:所述超导电炭黑电阻率小于1Ω·m,比表面积大于600㎡/kg。
7.根据权利要求1所述的无卤导电TPE电缆料,其特征在于:所述石墨烯比表面积大于200㎡/g,层数小于10层。
8.根据权利要求1所述的无卤导电TPE电缆料,其特征在于:所述导电碳纤维单丝直径小于8μm,平均长度小于2mm,体积电阻率小于2×10﹣3Ω·cm。
9.根据权利要求1所述的无卤导电TPE电缆料,其特征在于:所述表面活性剂为端羟基聚酯和硅烷偶联剂按照1:1~3重量份比例混合而成。
10.根据权利要求1所述的无卤导电TPE电缆料,其特征在于:所述安定剂为抗氧剂1076和抗氧剂168按照以1:2~3重量份比例混合而成。
11.根据权利要求1所述的无卤导电TPE电缆料,其特征在于:所述润滑剂为硅酮母粒和芥酸酰胺按照1:0.1~0.15重量份比例混合而成。
12.一种无卤导电TPE电缆料的制备方法,其包括如下步骤:
a. 按重量配比称取权利要求2-11中的其中一项所述的原料;
b. 氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、白油、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、润滑剂、安定剂加入到300L的搅拌锅中,在搅拌锅中低速混合15-25分钟;
c. 上述混合好的原料排到容积为75L的密炼机中,通过封闭的自动自动加料系统将导电炭黑、石墨烯、导电碳纤维、表面活性剂加入到密炼中间密炼10-20分钟;
d. 上述混合好的原料排料到直径为65mm的双螺杆机中挤出塑化,挤出温度为190-220℃;
e. 将挤出塑化好的胶料通过双螺杆眼模经拉条水冷、风冷、切粒及打包。
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