CN110885509A - 充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料，包括以下重量份的组分：聚氯乙烯树脂基料5‑90份；哑光质感改性剂10‑100份；增塑剂65‑100份；超耐寒耐油改性剂10‑20份；抗撕裂改性剂10‑20份；超耐热稳定剂12‑18份；抗氧剂0.5‑1份；光稳定剂0.2‑0.4份；润滑剂0.2‑0.5份；加工助剂0.5‑2份；无机填料20‑40份；阻燃剂4‑16份。本发明的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料在﹣40℃环境下依然保持很好的柔韧性。

Description

充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料。
背景技术
现有技术中涉及到的改性聚氯乙烯只能满足充电桩电缆的部分使用要求，而达到综合满足性能指标，即同时具有高抗张强度、高撕裂强度、耐热105℃等级、低温冲击脆化温度低于-60℃、耐老化性能好、耐汽油、机油性好、阻燃V0等级线缆达到VW-1等级、表面具有哑光质感且在﹣40℃依然保持较好的柔韧性等性能的电缆则不存在，从而制约了其在充电桩电缆中的应用。尤其是北方地域，普通的PVC材料在本方冬天会变得坚硬很难弯曲。CN107266829公开了一种充电桩电缆用聚氯乙烯弹性体电缆料及其制备方法，其同时具备高抗张强度、高撕裂强度、耐热125℃等级、耐寒-50℃等级、耐老化性能。但是其低温条件下的柔韧性有待提高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料，本发明的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料在﹣40℃环境下依然保持很好的柔韧性。
本发明的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料，包括以下重量份的组分：
Figure RE-GDA0002358404690000011
Figure RE-GDA0002358404690000021
所述聚氯乙烯树脂基料由平均聚合度为1800以上的高分子量聚氯乙烯树脂组成；所述哑光质感改性剂为聚氯乙烯树脂和/或改性聚醋酸乙烯脂(EVA-MAH或EBA-MAH)；所述超耐寒耐油改性剂选自乙烯三元共聚物、丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶中的一种或几种。
优选地，充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料包括以下重量份的组分：聚氯乙烯树脂基料35-90份；哑光质感改性剂10-70份；增塑剂85-100份；超耐寒耐油改性剂
14份；抗撕裂改性剂12-14份；超耐热稳定剂12-15份；抗氧剂0.6份；光稳定剂0.3-0.4份；润滑剂0.4-0.5份；加工助剂1.5-2份；无机填料20-30份；阻燃剂
4-14份。
优选的，哑光质感改性剂选自超高分子量聚氯乙烯树脂，由于其本质也是聚氯乙烯，所以与其他哑光质感改性剂相比具有与聚氯乙烯树脂基料更好的相容性，可以做到完全相容，同时由于其聚合度超高，熔融粘度极大，在电缆挤出过程中超高分子量聚氯乙烯流变性能与基体存在很大的差异，在表面会形成及其细微的凹凸表面，光源照射在凹凸表面会发生漫反射，从而达到哑光效果。而其他种类的哑光技术，基本是通过在配方中加入相容性较差的树脂或无机物达到的，很大程度影响产品的机械性能。
优选的，所述超耐寒耐油改性剂为乙烯、丙烯酸丁酯和羰基共聚物，该种超耐寒耐油改性剂具有硬度低、与聚氯乙烯溶解度参数相近(相容性极好)，更重要的是该种耐寒耐油改性剂同时也属于一种固体增塑剂，它的加入可以有效降低产品硬度，降低其他液体增塑剂用量，降低增塑剂被其他有机溶剂抽出的速率从而提高产品耐油性，同时该种耐寒耐油改性剂具有极其低的玻璃化转变温度，加入少许既可以很大程度的降低聚氯乙烯电缆料的玻璃化转变温度和低温冲击催化温度，同时所制得的材料在-40℃时的硬度依然低于Shore A 85，所以依然保持着较好的柔韧性。
进一步地，所述增塑剂为以正辛醇和正戊醇的合成醇为基础，并含有抗氧化剂的偏苯三酸脂类增塑剂。优选的，增塑剂选自TINTM或TM810。
进一步地，所述抗撕裂改性剂为羰基改性的乙烯醋酸乙烯脂。羰基改性的乙烯醋酸乙烯脂不仅与聚氯乙烯具有较好的相容性，同时具有一定的弹性和粘结性，在基体中起到力的缓冲、粘结树脂和无机填充物的作用，从而能大幅提高材料的撕裂强度。
进一步地，所述超耐热稳定剂为钙锌复合稳定剂。优选地，超耐热稳定剂为钙/锌超耐热稳定剂MC 8890KA/2(德国百尔罗赫)，该稳定剂区别于市面上常规稳定剂，其在老化过程中不会析出，不会变色，老化后产品机械性能保留率依然高达85％以上，同时不影响产品的加工性能。
进一步地，所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂 1010)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)和N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(抗氧剂1098) 中的一种或多种。
进一步地，所述光稳定剂选自水杨酸脂类、苯甲酸脂类、二苯甲酮类、苯丙三唑类、取代丙烯腈、草酰胺类、有机镍络合物类和受阻胺类光稳定剂中的一种或多种。
进一步地，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸钙和硅酮中的一种或多种。
进一步地，所述加工助剂选自用于改善塑化加工性能的甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯共聚物或丙烯腈和苯乙烯共聚物中的一种或多种。
进一步地，所述无机填料选自改性陶土或碳酸钙；所述阻燃剂选自三氧化二锑、阻燃增塑剂RDP和阻燃增塑剂BDP中的一种或多种。
进一步地，充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料的制备方法包括以下步骤：
将各组分按比例混匀，然后将得到的混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的挤出温度为130℃-165℃，螺杆转速为160rpm-250rpm；冷却后制粒，得到所述充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料。
进一步地，混匀方法包括以下步骤：
将所述聚氯乙烯树脂基料和哑光质感改性剂混合，并逐步加入增塑剂，混合搅拌均匀，并将温度升至80℃-100℃，然后向其中加入所述超耐热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、加工助剂和阻燃剂继续搅拌，并将温度升至90℃-110℃，再向其中加入无机填料继续搅拌，并将温度升至130℃-140℃，最后向其中加入超耐寒耐油改性剂、抗撕裂改性剂，搅拌4min 后下料，得到混合物。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1.本发明以高分子量聚氯乙烯树脂为基料，加入完全相容的哑光质感改性剂，该方案在保证聚氯乙烯原有的良好加工性能和力学性能的同时达到了极好的哑光效果，为其他性能的达标提供了保障，该方案具有强度高，回弹性好、耐热性优良、抗弯折性能优秀的特点，在邵氏硬度60A时，其拉伸强度≥12MPa，断裂伸长率达到350％以上，-40℃时材料硬度依然能保持在邵氏硬度85A以下；
2.本发明通过使用超耐寒耐油改性剂的作用，具有高耐油性能，将该材料制成的电缆分别浸泡于汽油、柴油和IRM902#油中23℃×20h后，电缆外径变化率在15％以内，浸泡于 ASTM2#油60℃×168h，最大力学性能变化率小于20％，同时超耐寒耐油改性剂还起到了固体增塑剂的作用，它的加入有效降低了液体增塑剂的用量，这也为材料的耐油性做出了很大的贡献，同时该耐寒耐油改性剂相比液体增塑剂具有更强的极性和与聚氯乙烯的相容性，所以对产品的耐油性和机械性能都有贡献，同时该种耐寒改性剂具有极其低的玻璃化转变温度，加入少许既可以很大程度的降低聚氯乙烯电缆料的玻璃化转变温度和低温冲击催化温度，同时所制得的材料在-40℃时的硬度依然低于Shore A 85，所以依然保持着较好的柔韧性，低温冲击脆化试验-50℃通过率达到20/30以上，能够满足我国复杂的气候环境，能够完全满足我国东北、内蒙古、新疆等极度严寒的气候；
3.本发明通过使用超耐热稳定剂以及超高分子量聚氯乙烯树脂和哑光质感改性剂树脂，加入超耐寒耐油改性剂降低液体增塑剂用量，使材料的热变形性和耐老化性能都有很大的提高，热变形在150℃×1h后，小于30％，耐老化在136℃×168h UL烘箱老化测试后，最大力学性能变化率小于10％，老化后无发黑发黄等较大的颜色变化，热失重＜15g/m2；
4.本发明使用的抗撕裂改性剂，该种抗撕裂改性剂不仅与聚氯乙烯具有较好的相容性，同时具有一定的弹性和粘结性，不增加体系硬度，在基体中起到力的缓冲和粘结树脂和无机填充物的作用，从而能大幅提高材料的撕裂强度；
5.本发明具有高阻燃环保性能，符合欧盟RoSH标准和REACH法规等有关的环保规定 (符合欧盟第1907/2006号REACH法规、欧盟RoHS指令2011/65/EU附录Ⅱ的修正指令(EU)2015/863的限值要求和满足欧盟标准EN50620要求)，其材料阻燃指数达到UL94V0级别，线缆阻燃指标达到VW-1等级；
综上所述，本发明的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料同时具备高抗张强度、高撕裂强度、耐热105℃等级、耐寒-60℃等级、耐老化性能好、耐汽油、机油性好、阻燃V0等级线缆达到VW-1等级、低VOC、表面质感哑光高档、-40℃低温柔软等特点，是一种新型的充电桩电缆专用料，适合于生产硬度为55A～88A的各种电动汽车充电桩电缆，相比传统PVC混合材料，其在充电桩电缆中的应用更加可靠。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细说明如后。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例的一种充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料，按重量份计，由如下组分组成：
Figure RE-GDA0002358404690000051
聚氯乙烯树脂基料由平均聚合度大于等于1800的超高分子量聚氯乙烯树脂(HPVC)组成。
哑光质感改性剂为聚氯乙烯树脂。
增塑剂为TM810。
超耐寒耐油改性剂为乙烯/丙烯酸丁酯/羰基共聚物。
抗撕裂改性剂为羰基改性的乙烯醋酸乙烯脂，其抗撕裂性能极佳，加入少许可以明显提高材料的撕裂强度。
超耐热稳定剂为高效能钙/锌超耐热稳定剂MC 8890KA/2(德国百尔罗赫)，具有极佳的热稳定性、流变性能、绝缘性能和机械性能。
抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)。
光稳定剂为水杨酸脂类、苯甲酸脂类、二苯甲酮类、苯丙三唑类、取代丙烯腈、草酰胺类、有机镍络合物类或受阻胺类光稳定剂中的一种或多种；
润滑剂为聚乙烯蜡和硬脂酸钙；
加工助剂为甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物；
无机填料选自改性陶土；
阻燃剂选自三氧化二锑。
上述充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按照上述充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料所用原料的重量份称取各组分；
步骤二：将聚氯乙烯树脂基料加入高混机，并逐步加入增塑剂混合搅拌均匀至90℃后，加入超耐热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、加工助剂和阻燃剂继续搅拌至100℃，加入无机填料继续搅拌至140℃后加入超耐寒耐油改性剂、抗撕裂改性剂搅拌4min后下料，得到混合材料；
步骤三：将步骤二得到的混合材料放入双螺杆挤出机中进行熔融捏合并挤出，挤出温度为165℃，螺杆转速为200rpm；
步骤四：对双螺杆挤出机模头挤出的熔融输出物进行冷却，制成粒料，即为充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料。
实施例2-6
本实施例2-6的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料所用原料和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于具体的组分和配比，具体列于表1中：
表1 实施例1-6的组成和用量表
Figure RE-GDA0002358404690000061
Figure RE-GDA0002358404690000071
对比例1
本对比例与实施例1的原料和组分基本相同，不同之处仅在于：增塑剂为普通耐热增塑剂TOTM，添加量为90份。通过与实施例1相同的制备方法制得聚氯乙烯弹性体电缆料。
对比例2
本对比例与实施例1的原料和组分基本相同，不同之处仅在于：耐热稳定剂为普通耐热钙/锌复合稳定剂，添加量为14份。通过与实施例1相同的制备方法制得聚氯乙烯弹性体电缆料。
对比例3
本对比例与实施例1的原料和组分基本相同，不同之处仅在于：不含有超耐寒耐油改性剂。通过与实施例1相同的制备方法制得聚氯乙烯弹性体电缆料。
对比例4
本对比例与实施例1的原料和组分基本相同，不同之处仅在于：不含有抗撕裂改性剂。通过与实施例1相同的制备方法制得聚氯乙烯弹性体电缆料。
对比例5
本对比例与实施例1的原料和组分基本相同，不同之处仅在于：不含有哑光质感改性剂。通过与实施例1相同的制备方法制得聚氯乙烯弹性体电缆料。
将上述实施例1-6和对比例1-5制备得到的聚氯乙烯弹性体电缆料进行性能测试，具体的测试方法和测试结果见表2。
表2 性能测试结果表
Figure RE-GDA0002358404690000081
Figure RE-GDA0002358404690000091
由此可见，本发明的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料同时具备高抗张强度、高撕裂强度、耐热105℃等级、耐寒-60℃等级、耐老化性能好、耐汽油、机油性好、阻燃V0等级线缆达到VW-1等级、低VOC、表面质感哑光高档、﹣40℃低温柔软等特点，是一种新型的充电桩电缆专用料，适合于生产硬度为55A～88A的各种电动汽车充电桩电缆，相比传统PVC混合材料，其在充电桩电缆中的应用更加可靠。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料，其特征在于，包括以下重量份的组分：
Figure FDA0002296571640000011
所述聚氯乙烯树脂基料由平均聚合度为1800以上的高分子量聚氯乙烯树脂组成；所述哑光质感改性剂为聚氯乙烯树脂和/或改性聚醋酸乙烯脂；所述超耐寒耐油改性剂选自乙烯三元共聚物、丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料，其特征在于：所述增塑剂为以正辛醇和正戊醇的合成醇为基础，并含有抗氧化剂的偏苯三酸脂类增塑剂。
3.根据权利要求1所述的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料，其特征在于：所述抗撕裂改性剂为羰基改性的乙烯醋酸乙烯脂。
4.根据权利要求1所述的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料，其特征在于：所述超耐热稳定剂为钙锌复合稳定剂。
5.根据权利要求1所述的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料，其特征在于：所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料，其特征在于：所述光稳定剂选自水杨酸脂类、苯甲酸脂类、二苯甲酮类、苯丙三唑类、取代丙烯腈、草酰胺类、有机镍络合物类和受阻胺类光稳定剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料，其特征在于：所述润滑剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸钙和硅酮中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料，其特征在于：所述加工助剂选自甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯共聚物或丙烯腈和苯乙烯共聚物中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料，其特征在于：所述无机填料选自改性陶土或碳酸钙；所述阻燃剂选自三氧化二锑、阻燃增塑剂RDP和阻燃增塑剂BDP中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
将各组分按比例混匀，然后将得到的混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的挤出温度为130℃-165℃，螺杆转速为160rpm-250rpm；冷却后得到所述充电桩电缆用低温柔软聚氯乙烯弹性体电缆料。
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