CN110117391A - 一种新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料及其制备方法，电缆料的原料组分包括：乙烯‑丙烯酸丁酯共聚物25～50份，氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物10～20份，乙烯‑辛烯共聚物10～25份，相容剂10～20份，色母粒2.5～3.5份，氢氧化物阻燃剂70～120份，磷氮系阻燃剂20～40份，润滑剂4～8份，偶联剂0.5～2份，抗氧剂2～4份，交联敏化剂1～3份，抗铜剂0.2～0.6份和UV吸收剂0.2～1份，所述份数为重量份数。本发明电缆料具有优异的拉伸性能和抗撕性能、良好的阻燃性，燃烧发烟量低，耐化学物质和耐油性能强，电气性能优异，同时该电缆料挤出表观质量好，产品性能完全满足GB/T 25085‑2010，ISO 6722‑2012标准中D型的要求；本发明制备方法，简单易操作，易控制，能很好地保证电缆性能的稳定性。

Description

一种新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆 料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料及其制备方法，属于新能源汽车用电缆领域。
背景技术
随着经济的迅速发展，环境污染日益严重，汽车尾气的排放成为主要污染源之一。近年来，国家一直提倡发展新能源行业，新能源汽车已经逐步普及并替代传统的燃油汽车。数据显示，2018年全年，全球电动汽车销量达到2018247辆，且电动汽车在全球汽车市场占比份额达到2.1％，同比增长72％。
虽然全球电动汽车迅猛发展，但是其存在的问题也较多，屡屡爆出质量问题，此外消费者对电动汽车的续航和速度提出了更高的要求，这些要求的实施都不离开电动汽车内部高质量和高性能电线电缆的支持。目前新能源汽车主要分为纯电动和油电混动两种，汽车内部连接各元件的电线电缆需具备较高的性能，需要防止因电线电缆老化、开裂、化学试剂浸渍后引起材料绝缘电气性能下降，从而引发短路起火；此外为降低火灾的发生率以及火灾发生时的死亡率，低烟、无卤、阻燃、环保性能成为电缆料的主要发展方向。
发明内容
本发明提供一种新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料及其制备方法，本发明电缆具有优异的拉伸性能和抗撕性能、良好的阻燃性，燃烧发烟量低，耐化学物质和耐油性能强，且具有良好的电气性能，同时该电缆料挤出表观质量好，产品性能完全满足GB/T 25085-2010，ISO 6722-2012标准中D型的要求；本发明制备方法，简单易操作，易控制，能很好地保证电缆性能的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料，其原料组分包括：乙烯-丙烯酸丁酯共聚物25～50份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物10～20份，乙烯-辛烯共聚物10～25份，相容剂10～20份，色母粒2.5～3.5份，氢氧化物阻燃剂70～120份，磷氮系阻燃剂20～40份，润滑剂4～8份，偶联剂0.5～2份，抗氧剂2～4份，交联敏化剂1～3份，抗铜剂0.2～0.6份和UV吸收剂0.2～1份，所述份数为重量份数。
本发明的新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，通过各原料组分之间的协同促进，使得产品具有优异的拉伸性能和抗撕性能、良好的阻燃性，燃烧发烟量低，耐化学物质和耐油性能强，电气性能优异，电缆料挤出表观质量好，产品性能完全满足GB/T 25085-2010，ISO 6722-2012标准中D型的要求。
为了进一步促进各组分之间的协同配合，提高产品的拉伸性能和抗撕性能，优选，乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中，丙烯酸丁酯的质量含量为12％～27％；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的熔融指数为1.5～8g/10min(190℃/2.16kg)。
为了进一步促进各组分之间的协同配合，提高产品的机械性能、耐化学性能和耐油性，优选，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中，苯乙烯的质量含量为29％～33％；氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的熔融指数为6～15g/10min(200℃/5kg)。
为了进一步促进与阻燃成分的协同配合，兼顾产品的力学性能和阻燃性能，优选，乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为1～4g/10min(190℃/2.16kg)。
为了进一步促进各组分之间的相容性，提高各组分之间的协同效应，相容剂为SEBS-g-MAH(马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、POE-g-MAH(马来酸酐接枝乙烯＝辛烯共聚物)或EBA-g-MAH(马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸丁酯共聚物)中的至少一种；相容剂的熔融指数为1～2g/10min，接枝率为1％～2％。
为了进一步促进各组分之间的协同配合，兼顾产品的力学性能和阻燃性能，氢氧化物阻燃剂为氢氧化镁或氢氧化铝中的至少一种；磷氮系阻燃剂为聚磷酸哌嗪类。
为了进一步促进各组分之间的协同配合，提高产品的力学性能，润滑剂为硅酮母粒、硬脂酸锌或聚乙烯蜡中的至少一种；偶联剂为硅烷偶联剂。
为了进一步促进各组分之间的协同配合，兼顾产品的力学性能耐候性能，抗氧剂为抗氧剂445、抗氧剂412S、抗氧剂1010或抗氧剂168中的至少两种的混合物；交联敏化剂为三烯丙基异三聚氰酸酯。
为了进一步促进各组分之间的协同配合，保证产品的综合性能，抗铜剂为N，N`-双[β (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼；UV吸收剂为UV吸收剂944或UV吸收剂328中的至少一种。
上述新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料的制备方法，包括如下步骤：
1)将原料中的所有粒料在塑料高速混合机混匀得粒料混合料，将原料中的所有粉料和液体料在塑料高速混合机混匀得粉料混合料；
2)将粒料混合料和粉料混合料分别放入双螺杆挤出机对应的失重称中，按照材料配比设定喂料速度，经双螺杆挤出机挤出塑化后冷却造粒、干燥，得新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料；干燥为将造粒所得粒子置于烘干机中在50℃～70℃下干燥至恒重；双螺杆挤出机各区温度为：机筒一区：155±5℃，机筒二区：155±5℃，机筒三区：160±5℃，机筒四区：165±5℃，机筒五区：170±5℃，机筒六区：175±5℃，机筒七区：180±5℃，机筒八区：190±5℃，机筒九区：195±5℃，模具：200±5℃，机头： 200±5℃。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料，具有优异的拉伸性能和抗撕性能、良好的阻燃性，燃烧发烟量低，耐化学物质和耐油性能强，电气性能优异，同时该电缆料挤出表观质量好，产品性能完全满足GB/T 25085-2010，ISO 6722-2012标准中D型的要求；本发明制备方法，简单易操作，易控制，能很好地保证电缆性能的稳定性。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
原料组分：乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(西班牙Repsol EBA 1770，粒料)50份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS美国科腾G7705-1001-01，粒料)15份，乙烯-辛烯共聚物(美国DOW 7467，粒料)25份，相容剂(SEBS-g-MAH，国产M5600，粒料))10份，色母粒(上海武江橙色母粒OR-3033，粒料)2.5份，氢氧化物阻燃剂(改性氢氧化镁ZH-E5，粉料)100份，磷氮系阻燃剂(PPAP，粉料)30份，润滑剂(硬脂酸锌，粉料)5份，偶联剂(KH-550，液体)1份，抗氧剂(抗氧剂445、抗氧剂412S、抗氧剂1010和抗氧剂168 质量比为1:2:1:1的混合物，粉料)2.5份，交联敏化剂(三烯丙基异三聚氰酸酯，粉料)1.5 份，抗铜剂(N，N`-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼，粉料)0.3份，UV吸收剂 (V吸收剂944和UV吸收剂328质量比为1:1的混合物，粉料)0.3份，前述份数为重量份数。
将上述原料组分配方，按照如下方法制备新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料：
1)分别称取各原料，将原料中的所有粒料在塑料高速混合机混匀得粒料混合料，将原料中的所有粉料和液体在塑料高速混合机混匀得粉料混合料；
2)将粒料混合料和粉料混合料分别放入双螺杆挤出机对应的失重称中，按照材料配比设定喂料速度，经双螺杆挤出机挤出塑化后冷却造粒、干燥，得新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料(性能见表1)；干燥为将造粒所得粒子置于烘干机中在50 ℃～60℃下干燥至恒重；双螺杆挤出机各区温度设置为：机筒一区：155℃，机筒二区：155 ℃，机筒三区：160℃，机筒四区：165℃，机筒五区：170℃，机筒六区：175℃，机筒七区：180℃，机筒八区：190℃，机筒九区：195℃，模具：200℃，机头：200℃。
实施例2：
原料组分：乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(德国路可比1440H，粒料)50份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS可乐丽4044，粒料)20份，乙烯-辛烯共聚物(美国DOW POE8401，粒料)15份，相容剂(SEBS-g-MAH(美国科腾F,FG1901，粒料)和EBA-g-MAH (Lucofin 1492HG,上海守礼化工有限公司)质量比为1：2的混合物，粒料)15份，色母粒(上海武江橙色母粒OR-3033，粒料)3份，氢氧化物阻燃剂(氢氧化铝阻燃剂雅宝 104LEO，粉料)110份，磷氮系阻燃剂(PPAP，粉料)25份，润滑剂(聚乙烯蜡W100，与粉料混合)5份，偶联剂(A-172，液体)1份，抗氧剂(抗氧剂445、抗氧剂412S、抗氧剂1010和抗氧剂168质量比为1:2:1:1的混合物，粉料)2.5份，交联敏化剂(三烯丙基异三聚氰酸酯，液体)1.5份，抗铜剂(N，N`-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基，粉料)丙酰]肼，粉料)0.3份，UV吸收剂(UV吸收剂944和UV吸收剂328质量比为1:1的混合物，粉料)0.3份，前述份数为重量份数。
本实施例对比实施例1，增加配方中氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物份数，并将相容剂复配，材料辐照前后抗张强度和抗撕强度都有明显的提升，氢氧化铝阻燃剂配合磷氮系阻燃剂对比实施例子1中氢氧化镁复配磷氮系阻燃剂体系，阻燃性能略有降低。
将上述原料组分配方，按照如下方法制备新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料：
1)分别称取各原料，将原料中的所有粒料在塑料高速混合机混匀得粒料混合料，将原料中的所有粉料和液体在塑料高速混合机混匀得粉料混合料；
2)将粒料混合料和粉料混合料分别放入双螺杆挤出机对应的失重称中，按照材料配比设定喂料速度，经双螺杆挤出机挤出塑化后冷却造粒、干燥，得新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料(性能见表1)；干燥为将造粒所得粒子置于烘干机中在60 ℃～70℃下干燥至恒重；双螺杆挤出机各区温度设置为：机筒一区：155℃，机筒二区：155 ℃，机筒三区：160℃，机筒四区：165℃，机筒五区：170℃，机筒六区：175℃，机筒七区：180℃，机筒八区：190℃，机筒九区：195℃，模具：200℃，机头：200℃。
实施例3：
原料组分：乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(西班牙Repsol EBA 1715，粒料)45份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS中国台湾台橡6150，粒料)20份，乙烯-辛烯共聚物(美国 DOWPOE8130，粒料)20份，相容剂(SEBS-g-MAH(美国科腾F，FG1901，粒料)、 POE-g-MAH(美国陶氏GR208，粒料)和EBA-g-MAH(Lucofin 1492HG,上海守礼化工有限公司，粒料)质量比为1:1:2的混合物)15份，色母粒(上海武江橙色母粒OR-3033，粒料)3份，氢氧化物阻燃剂(改性氢氧化镁ZH-E5和氢氧化铝阻燃剂雅宝104LEO质量比为1:1的混合物，粉料)110份，磷氮系阻燃剂(PPAP，粉料)20份，润滑剂(硅酮母粒，粒料)3份，偶联剂(A-172，液体)1.5份，抗氧剂(抗氧剂445、抗氧剂412S、抗氧剂1010 和抗氧剂168质量比为1:2:1:1的混合物，粉料)2.5份，交联敏化剂(三烯丙基异三聚氰酸酯，液体)1.5份，抗铜剂(N，N`-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼，粉料)0.3 份，UV吸收剂(UV吸收剂944和UV吸收剂328质量比为1:1的混合物，粉料)0.3份，前述份数为重量份数。
本实施例对比实施例2，适当增加乙烯-辛烯共聚物加入份数，减少乙烯-丙烯酸丁酯共聚物加入份数，材料耐油性能略有降低，氢氧化铝与氢氧化镁阻燃剂复配并配合磷氮系阻燃剂阻燃性能提升显著。
将上述原料组分配方，按照如下方法制备新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料：
1)分别称取各原料，将原料中的所有粒料在塑料高速混合机混匀得粒料混合料，将原料中的所有粉料和液体在塑料高速混合机混匀得粉料混合料；
2)将粒料混合料和粉料混合料分别放入双螺杆挤出机(型号CJWH35-44D，厂家金纬机械有限公司)对应的失重称中，按照材料配比设定喂料速度，经双螺杆挤出机挤出塑化后冷却造粒、干燥，得新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料(性能见表1)；干燥为将造粒所得粒子置于烘干机中在55℃～65℃下干燥至恒重；双螺杆挤出机各区温度设置为：机筒一区：155℃，机筒二区：155℃，机筒三区：160℃，机筒四区：165 ℃，机筒五区：170℃，机筒六区：175℃，机筒七区：180℃，机筒八区：190℃，机筒九区：195℃，模具：200℃，机头：200℃。
根据上述实施例制备得到的电缆材料经单螺杆挤出机挤出生产得到相应规格的电缆，具体生产设备及工艺如下：
1)单螺杆挤出机型号EXT-90-25DA，厂家江苏汉鼎，螺杆采用低烟无卤螺杆，挤出模具采用挤压式模具；
2)挤出机各区温度设定：机身一区：155±5℃机身二区：160±5℃机身三区：170±5 ℃机身四区：175±5℃机身五区：180±5℃机头一区：185±5℃机头二区：190±5℃机头三区：190±5℃机头四区：190±5℃，挤出压力20～30MPa；
3)螺杆转速20～30rpm，优选25rpm，牵引速度13～20m/min，优选15m/min,保证电缆较高生产效率的同时减小电缆外径的波动；
4)电缆辐照工艺：能量2.1eV、束流26A、道次28、速度40～65m/min；
经上述设备和工艺生产的150℃车内高压线电缆型号为EV-YJYJP2-150，绝缘和护套表观质量良好，各项理化性能都能满足标准要求。
表1各例所得新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料的性能

Claims (10)

1.一种新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料，其特征在于：其原料组分包括：乙烯-丙烯酸丁酯共聚物25～50份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物10～20份，乙烯-辛烯共聚物10～25份，相容剂10～20份，色母粒2.5～3.5份，氢氧化物阻燃剂70～120份，磷氮系阻燃剂20～40份，润滑剂4～8份，偶联剂0.5～2份，抗氧剂2～4份，交联敏化剂1～3份，抗铜剂0.2～0.6份和UV吸收剂0.2～1份，所述份数为重量份数。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料，其特征在于：乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中，丙烯酸丁酯的质量含量为12％～27％；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的熔融指数为1.5～8g/10min(190℃/2.16kg)。
3.根据权利要求1或2所述的新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料，其特征在于：氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中，苯乙烯的质量含量为29％～33％；氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的熔融指数为6～15g/10min(200℃/5kg)。
4.根据权利要求1或2所述的新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料，其特征在于：乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为1～4g/10min(190℃/2.16kg)。
5.根据权利要求1或2所述的新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料，其特征在于：相容剂为SEBS-g-MAH、POE-g-MAH或EBA-g-MAH中的至少一种；相容剂的熔融指数为1～2g/10min，接枝率为1％～2％。
6.根据权利要求1或2所述的新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料，其特征在于：氢氧化物阻燃剂为氢氧化镁或氢氧化铝中的至少一种；磷氮系阻燃剂为聚磷酸哌嗪类。
7.根据权利要求1或2所述的新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料，其特征在于：润滑剂为硅酮母粒、硬脂酸锌或聚乙烯蜡中的至少一种；偶联剂为硅烷偶联剂。
8.根据权利要求1或2所述的新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料，其特征在于：抗氧剂为抗氧剂445、抗氧剂412S、抗氧剂1010或抗氧剂168中的至少两种的混合物；交联敏化剂为三烯丙基异三聚氰酸酯。
9.根据权利要求1或2所述的新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料，其特征在于：抗铜剂为N，N`-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼；UV吸收剂为UV吸收剂944或UV吸收剂328中的至少一种。
10.权利要求1-9任意一项所述的新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将原料中的所有粒料在塑料高速混合机混匀得粒料混合料，将原料中的所有粉料和液体料在塑料高速混合机混匀得粉料混合料；
2)将粒料混合料和粉料混合料分别放入双螺杆挤出机对应的失重称中，按照材料配比设定喂料速度，经双螺杆挤出机挤出塑化后冷却造粒、干燥，得新能源汽车用150℃辐照交联低烟无卤阻燃弹性体电缆料；干燥为将造粒所得粒子置于烘干机中在50℃～70℃下干燥至恒重；双螺杆挤出机各区温度为：机筒一区：155±5℃，机筒二区：155±5℃，机筒三区：160±5℃，机筒四区：165±5℃，机筒五区：170±5℃，机筒六区：175±5℃，机筒七区：180±5℃，机筒八区：190±5℃，机筒九区：195±5℃，模具：200±5℃，机头：200±5℃。
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