CN109705477A - 新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料，按重量份计，所述弹性体料包括：乙烯辛烯共聚物30‑45份，三元乙丙橡胶24‑36份，马来酸酐接枝改性树脂6‑12份，聚‑4‑甲基‑1‑戊烯6‑12份，聚乙烯‑丙烯酸酯橡胶6‑12份，液体聚异戊二烯6‑10份，玻纤增强聚邻苯二甲酰胺2‑4份，阻燃剂60‑90份，阻燃增效剂20‑30份，聚乙烯蜡0.5‑1份，抗氧剂1.2‑2份，交联剂0.9‑1.2份，防降解剂0.1‑0.3份。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明所述新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料利用各组分间的协同作用，兼具高阻燃、耐高低温、耐老化、耐环境开裂、高绝缘以及耐油的优良性能；(2)本发明所述弹性体料及方法大大降低了原料及生产成本，且工艺效率高。

Description

新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料及 其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种电缆料，具体为新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料及其制备方法。

背景技术

近年来新能源汽车的发展已成为全球趋势，我国新能源汽车产业也已进入快速发展阶段。汽车线缆作为新能源汽车的重要元器件之一，新能源汽车对其所使用的高压线缆和充电桩线缆在柔软度、机械物理和电性能等方面都提出了较高要求。汽车内部因存在震动、摩擦、臭氧、油污、高热、寒冷和电磁辐射等各种复杂条件，因此要求汽车线缆具有抗撕裂、耐油、耐高低温、抗氧化等各种性能，新能源汽车顺应低碳环保的要求应运而生。汽车线缆除了满足上述安全性能外，还应满足环保要求，即还应满足低烟无卤的要求。

现有技术中新能源汽车高压线缆和充电桩电缆都采用无卤阻燃热塑性弹性体TPE作为绝缘层和护套层材料。无卤阻燃热塑性弹性体TPE具有弹性好、耐低温、加工方便的优点，但存在耐热老化性能不好、耐环境开裂性差、电绝缘性能差、耐油性差、烟密度大的缺陷，难以满足新能源汽车高压线缆和充电桩电缆的要求。

中国专利CN103589056B公开了一种电动汽车用耐寒阻燃电缆料，该电线料的成分包括四苯乙烯、聚丙烯树脂、SEBS、无卤阻燃剂、白油、和其他助剂。该现有技术提供的电缆料具有阻燃和耐低温的性能，但是耐高温老化性能较低，且在高温环境内阻燃性较低、耐环境开裂性差、电绝缘性能差、耐油性差。

中国专利CN201510367091.7公开了一种新能源汽车线缆用弹性体料及其制备方法，该弹性体料包括乙烯辛烯共聚树脂、三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝改性树脂、交联改性树脂、氢化丁腈橡胶、液态聚异丁烯、玻璃纤维、氢氧化铝/氢氧化镁、水硼酸锌、滑石粉、聚乙烯蜡、抗氧剂和交联剂。该现有技术解决了现有汽车线缆不能同时满足耐高低温、耐老化、抗撕裂、耐油以及无卤环保的要求。该现有技术提供的电缆料能达到耐温125℃老化要求，但是耐150℃老化性能较低，且高温环境下的阻燃性和绝缘性能也较低。

发明内容

解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，获得一种能够同时满足高阻燃、耐高低温、耐老化、耐环境开裂、高绝缘以及耐油要求的线缆料，本发明提供了新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料及其制备方法。

技术方案：新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料，按重量份计，所述弹性体料包括：乙烯辛烯共聚物30-45份，三元乙丙橡胶24-36份，马来酸酐接枝改性树脂6-12份，聚-4-甲基-1-戊烯6-12份，聚乙烯-丙烯酸酯橡胶6-12份，液体聚异戊二烯6-10份，玻纤增强聚邻苯二甲酰胺2-4份，阻燃剂60-90份，阻燃增效剂20-30份，聚乙烯蜡0.5-1份，抗氧剂1.2-2份，交联剂0.9-1.2份，防降解剂0.1-0.3份。

优选的，乙烯辛烯共聚物在190℃条件下的熔融指数为1.0-1.5g/10min；聚-4-甲基-1-戊烯在260℃条件下的熔融指数为9-25g/10min。

优选的，三元乙丙橡胶中乙烯的含量为55-70wt％，5-亚乙基-2-降冰片烯的含量为3-8wt％；聚乙烯-丙烯酸酯橡胶中丙烯酸甲酯含量为35-40wt％；玻纤增强聚邻苯二甲酰胺含35wt％短切纱玻璃纤维。

优选的，液体聚异戊二烯的平均分子量为3500-5000。

优选的，阻燃剂为二乙基次膦酸铝和氢氧化镁按重量比1:3的混合物；阻燃增效剂为硅烷偶联剂包覆三聚氰胺聚磷酸酯的微胶囊。

优选的，抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯按重量比2:3的混合物。

优选的，交联剂为三聚氰酸三烯丙酯；防降解剂为丁二酸与(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇)的聚合物。

以上任一所述新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

第1步、制备：将乙烯辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝改性树脂、聚-4-甲基-1-戊烯、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶、液体聚异戊二烯、玻纤增强聚邻苯二甲酰胺、阻燃剂、阻燃增效剂、聚乙烯蜡、抗氧剂、交联剂和防降解剂一起投入温度为195-210℃的密闭式混炼机中，混炼15-20分钟，制成团状物料；

第2步、造粒：将第1步制备获得的团状物料投入7温度段双螺杆挤出机中，挤制成颗粒，得到新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料；所述7温度段双螺杆挤出机的七个温度段分别为155℃、175℃、185℃、195℃、200℃、195℃、190℃。

以下对本发明的主要成分进行说明：

乙烯辛烯共聚物：是一种聚烯烃热塑性弹性体，具有优异的韧性和良好的加工性，用于聚烯烃的增韧；又因其没有不饱和双键，耐候性、耐老化性能优于其他弹性体。

三元乙丙橡胶：是乙烯、丙烯和少量非共轭二烯烃的共聚物，价格低廉，其主链由饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双链，其耐臭氧、耐老化性能较优异，广泛用于汽车部件。乙烯辛烯共聚树脂和三元乙丙橡胶混合，提高本产品的韧性、耐臭氧及耐老化性能，同时降低了原料成本。

聚-4-甲基-1-戊烯：是一种半结晶聚合体，其耐高温老化和电绝缘性能优异，还能提供高温下优异的力学性能。

玻纤增强聚邻苯二甲酰胺：是含35％短切纱玻璃纤维增强的聚邻苯二甲酰胺，其最大的优点是抗拉、抗撕裂强度大，耐高温，具有优良的电绝缘性。在本发明中，玻璃纤维优选的直径10μm，短切长度3-4㎜。所述玻纤增强聚邻苯二甲酰胺本身强度高，可明显提高本发明产品的耐环境开裂性。

聚乙烯-丙烯酸酯橡胶：是以丙烯酸酯为主单体经共聚而得的弹性体，其主链为饱和碳链，侧基为极性酯基。由于特殊结构赋予其许多优异的特点，可明显提高本发明产品耐热耐老化、耐油、耐臭氧、抗紫外线、耐环境开裂性等的性能。

本发明采用液态聚异戊二烯和聚乙烯-丙烯酸酯橡胶配合使用，综合考虑了本发明产品的耐油性和耐低温的平衡。

本发明通过阻燃剂与阻燃增效剂之间的协同作用及阻燃剂的表面改性技术、微胶囊包覆技术，改善在聚烯烃中因大量添加无卤阻燃剂所造成的机械性能严重恶化问题，复合型的聚合物树脂体系具有极强的相容性，极大的提高了无机阻燃剂与有机树脂间的粘合力，使得电缆料采用较少重量份的阻燃剂即可获得良好的阻燃效果，还提供了产品优异的物理性能和加工性能。

本发明采用交联敏化体系和防降解体系共同使用，提高产品在高温下的耐老化性能和耐环境老化开裂性能。

本发明所述新能源汽车线缆用弹性体料，选用上述成分，充分考虑了高阻燃、耐高低温、耐老化、耐环境开裂性、高绝缘以及耐油的要求。

有益效果：(1)本发明所述新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料利用各组分间的协同作用，兼具高阻燃、耐高低温、耐老化、耐环境开裂、高绝缘以及耐油的优良性能；(2)本发明所述弹性体料尤其耐150℃老化性能优异；(3)本发明所述弹性体料及方法大大降低了原料及生产成本，且工艺效率高。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1

新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料，按重量份计，所述弹性体料包括：乙烯辛烯共聚物30份，三元乙丙橡胶36份，马来酸酐接枝改性树脂10份，聚-4-甲基-1-戊烯6份，聚乙烯-丙烯酸酯橡胶10份，液体聚异戊二烯8份，玻纤增强聚邻苯二甲酰胺2份，阻燃剂75份，阻燃增效剂25份，聚乙烯蜡0.6份，抗氧剂1.5份，交联剂0.9份，防降解剂0.1份。

以上所述新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

第1步、制备：将乙烯辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝改性树脂、聚-4-甲基-1-戊烯、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶、液体聚异戊二烯、玻纤增强聚邻苯二甲酰胺、阻燃剂、阻燃增效剂、聚乙烯蜡、抗氧剂、交联剂和防降解剂一起投入温度为195-210℃的密闭式混炼机中，混炼15分钟，制成团状物料；

第2步、造粒：将第1步制备获得的团状物料投入7温度段双螺杆挤出机中，挤制成颗粒，得到新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料；所述7温度段双螺杆挤出机的七个温度段分别为155℃、175℃、185℃、195℃、200℃、195℃、190℃。

实施例2

新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料，按重量份计，所述弹性体料包括：乙烯辛烯共聚物32份，三元乙丙橡胶28份，马来酸酐接枝改性树脂12份，聚-4-甲基-1-戊烯10份，聚乙烯-丙烯酸酯橡胶8份，液体聚异戊二烯10份，玻纤增强聚邻苯二甲酰胺3份，阻燃剂90份，阻燃增效剂20份，聚乙烯蜡0.5份，抗氧剂2份，交联剂1份，防降解剂0.2份。

以上所述新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

第1步、制备：将乙烯辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝改性树脂、聚-4-甲基-1-戊烯、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶、液体聚异戊二烯、玻纤增强聚邻苯二甲酰胺、阻燃剂、阻燃增效剂、聚乙烯蜡、抗氧剂、交联剂和防降解剂一起投入温度为195-210℃的密闭式混炼机中，混炼18分钟，制成团状物料；

第2步、造粒：将第1步制备获得的团状物料投入7温度段双螺杆挤出机中，挤制成颗粒，得到新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料；所述7温度段双螺杆挤出机的七个温度段分别为155℃、175℃、185℃、195℃、200℃、195℃、190℃。

实施例3

新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料，按重量份计，所述弹性体料包括：乙烯辛烯共聚物40份，三元乙丙橡胶24份，马来酸酐接枝改性树脂8份，聚-4-甲基-1-戊烯12份，聚乙烯-丙烯酸酯橡胶10份，液体聚异戊二烯6份，玻纤增强聚邻苯二甲酰胺2份，阻燃剂70份，阻燃增效剂30份，聚乙烯蜡1份，抗氧剂1.8份，交联剂1.2份，防降解剂0.3份。

以上所述新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

第1步、制备：将乙烯辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝改性树脂、聚-4-甲基-1-戊烯、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶、液体聚异戊二烯、玻纤增强聚邻苯二甲酰胺、阻燃剂、阻燃增效剂、聚乙烯蜡、抗氧剂、交联剂和防降解剂一起投入温度为195-210℃的密闭式混炼机中，混炼20分钟，制成团状物料；

第2步、造粒：将第1步制备获得的团状物料投入7温度段双螺杆挤出机中，挤制成颗粒，得到新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料；所述7温度段双螺杆挤出机的七个温度段分别为155℃、175℃、185℃、195℃、200℃、195℃、190℃。

实施例1-3制备获得的新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料性能测试结果如表1所示：

表1实施例1-3制备的弹性体料性能测试结果

Claims (8)

1.新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料，其特征在于，按重量份计，所述弹性体料包括：乙烯辛烯共聚物30-45份，三元乙丙橡胶24-36份，马来酸酐接枝改性树脂6-12份，聚-4-甲基-1-戊烯6-12份，聚乙烯-丙烯酸酯橡胶6-12份，液体聚异戊二烯6-10份，玻纤增强聚邻苯二甲酰胺2-4份，阻燃剂60-90份，阻燃增效剂20-30份，聚乙烯蜡0.5-1份，抗氧剂1.2-2份，交联剂0.9-1.2份，防降解剂0.1-0.3份。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料，其特征在于，乙烯辛烯共聚物在190℃条件下的熔融指数为1.0-1.5g/10min；聚-4-甲基-1-戊烯在260℃条件下的熔融指数为9-25g/10min。

3.根据权利要求1所述的新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料，其特征在于，三元乙丙橡胶中乙烯的含量为55-70wt％，5-亚乙基-2-降冰片烯的含量为3-8wt％；聚乙烯-丙烯酸酯橡胶中丙烯酸甲酯含量为35-40wt％；玻纤增强聚邻苯二甲酰胺含35wt％短切纱玻璃纤维。

4.根据权利要求1所述的新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料，其特征在于，液体聚异戊二烯的平均分子量为3500-5000。

5.根据权利要求1所述的新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料，其特征在于，阻燃剂为二乙基次膦酸铝和氢氧化镁按重量比1:3的混合物；阻燃增效剂为硅烷偶联剂包覆三聚氰胺聚磷酸酯的微胶囊。

6.根据权利要求1所述的新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料，其特征在于，抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯按重量比2:3的混合物。

7.根据权利要求1所述的新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料，其特征在于，交联剂为三聚氰酸三烯丙酯；防降解剂为丁二酸与(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇)的聚合物。

8.权利要求1-7任一所述新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第1步、制备：将乙烯辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝改性树脂、聚-4-甲基-1-戊烯、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶、液体聚异戊二烯、玻纤增强聚邻苯二甲酰胺、阻燃剂、阻燃增效剂、聚乙烯蜡、抗氧剂、交联剂和防降解剂一起投入温度为195-210℃的密闭式混炼机中，混炼15-20分钟，制成团状物料；

第2步、造粒：将第1步制备获得的团状物料投入7温度段双螺杆挤出机中，挤制成颗粒，得到新能源汽车线缆用辐照交联高绝缘耐高低温阻燃弹性体料；所述7温度段双螺杆挤出机的七个温度段分别为155℃、175℃、185℃、195℃、200℃、195℃、190℃。