CN110903589B - 一种新能源汽车用高压软质聚烯烃电线料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料，其特征在于：其包括如下重量份数的组分：弹性体橡胶15‑25份；弹性体聚乙烯15‑25份；烯烃共聚物30‑50份；增韧剂15‑25份；无机阻燃剂7‑12份；助剂5‑10份；抗氧剂5‑10份；交联剂5‑10份；所述聚烯烃电线料是采用辐照交联的方式制备；所述烯烃共聚物为1,1,1‑三氟‑2‑(三氟甲基)‑4‑戊‑2‑醇、1,3‑金刚烷二醇单丙烯酸酯、丙烯腈通过自由基共聚反应制成。本发明公开的新能源汽车用高压软质聚烯烃电线料保留了这两种材料的柔韧性，提高了机械性能，加入一些特殊填充来使得烯烃电缆料能够满足高压线的使用特点，制备方法上面采用辐照交联的方式，提高了烯烃电线料的热稳定性、抗老化性能和使用寿命。

Description

一种新能源汽车用高压软质聚烯烃电线料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电线料技术领域，尤其涉及一种新能源汽车用高压软质聚烯烃电线料及其制备方法。
背景技术
随着全球能源危机是不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向。正是在这种形势下，新能源汽车应运而生。新能源汽车用电线对新能源汽车的正常运行和使用寿命至关重要。
由于新能源汽车动能系统和普通燃油汽车的动能系统不同，所以新能源汽车和普通燃油汽车的所用电线的区别有：电动汽车高压电缆通常要高于普通燃油汽车通常使用的额定温度105℃，汽车行业通常在指定的温度等级电缆设计使用寿命为3000h。在高压应用领域的客户的特殊要求可能超过3000h，在规定的温度累计运行时间甚至达到至12000h。普通电线无法满足需求。
现有的系列平台原来只设计装载汽油发动机和它的组件的空间纳入了更多的电气组件，即使不考虑布线，空间的限制也可以预计；此外，电缆和连接器通过路由也需要空间。通常的后果是导致紧张的弯曲半径。而新能源汽车的开发在许多情况下面临的挑战是，由于常规电缆固有的设计，高弯曲力难以克服。为了解决这个问题，高压电缆高柔韧性是至关重要的。只有比较柔韧的设计，通过车辆的路由才可以容易实现。若电动机位于靠近车辆的运动部位，会导致连接的高压电缆连续振动，因此高压电缆要求被设计成能承受高的循环弯曲，以确保良好的弯曲耐力。
综上所述，新能源汽车线的上述要求来决定新能源汽车用电线电缆料的要求。现用的普通燃油汽车的电线电缆材料无法达到新能源汽车用电线电缆料的要求，现在市面上主要以弹性体PVC和弹性体聚乙烯电缆料来制作新能源汽车电线电缆，但是弹性体橡胶和弹性体聚乙烯材料存在以下几种缺点：一是这两种材料若是达到柔韧性好，但是机械物理性能差，若是机械物理性能好，它们的柔韧性就一般；二是高温老化不稳定，影响使用寿命。
中国专利CN106380869A公开了一种125度辐照交联新能源汽车高压线用弹性体电缆料及其制备方法，通过辐照交联解决了TPE材料耐温差的问题，但耐温等级也只有125℃，对于更高耐温等级没有解决方案，况且辐照设备投资较大的，而且在辐照交联过程中对材料的伤害比较大，材料内部容易产生残余成分。
因此，开发一种综合性能优异的新能源汽车用高压软质聚烯烃电线料符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进新能源汽车行业的发展具有非常重要的意义。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的缺陷，提供了一种新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料，其包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0002273489780000021
聚烯烃电线料是采用辐照交联的方式制备而成；所述烯烃共聚物为1,1,1-三氟-2-(三氟甲基)-4-戊-2-醇、1,3-金刚烷二醇单丙烯酸酯、丙烯腈通过自由基共聚反应制成；所述烯烃共聚物的制备方法，包括如下步骤：将1,1,1-三氟-2-(三氟甲基)-4-戊-2-醇、1,3-金刚烷二醇单丙烯酸酯、丙烯腈、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氮气或惰性气体氛围，70-80℃下搅拌反应3-5小时，后在水中沉出，并在真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重，得到烯烃共聚物。
进一步地，所述1,1,1-三氟-2-(三氟甲基)-4-戊-2-醇、1,3-金刚烷二醇单丙烯酸酯、丙烯腈、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:1:(2-3):(0.03-0.05):(15-24)。
进一步地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；所述惰性气体为氦气、氖气、氩气中的一种。
进一步地，所述辐射交联的辐射源为α射线、β射线、γ射线、x射线、电子束中的一种。
进一步地，所述增韧剂为选自丙烯酸酯橡胶、羧基丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯中的至少一种。
进一步地，所述无机阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、红磷中的至少一种；所述无机阻燃剂在使用前经过硅烷偶联剂进行表面处理。
优选地，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种或多种。
进一步地，所述助剂为海泡石粉、蒙脱土、莫来石粉中的至少一种。
进一步地，所述交联剂为TAIC、烯丙哌三嗪、六氟双酚A二丙烯酸酯中的至少一种。
进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264中的至少一种。
进一步地，所述弹性体橡胶为聚氨酯橡胶、氟硅橡胶、丁腈橡胶中的至少一种。
本发明的另一目的，在于提供一种所述新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、密炼机加热密炼成型：将各组分按比例混合均匀后，加入密炼机，在130-150℃下密炼15-20分钟；
步骤S2、单双螺杆组合造粒：将经过步骤S1密炼后的胶料加入单双螺杆挤出机在220-230℃下组合造粒；得到中间体；
步骤S3、辐射交联：用辐射源辐射中间体3-7分钟进行辐射交联，得到所述新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料。
由于上述技术方案运用，本发明专利与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料，制备方法简单易行，实施方便，耗能少，过程易控制，对设备依赖性小，制备成本低廉，制备效率和成品合格率高，适合连续工业化生产；制备得到的铜新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料综合性能佳、阻燃和耐高温性能好、韧性足，由于电线料的耐弯曲度提高，使制成的电线在新能源汽车中的使用更方便；辐照交联后的电线料热稳定性和抗老化好，增加了电线料的使用寿命，提高了新能源汽车的耐用性和推广性；本发明新能源汽车用高压软质聚烯烃电线料由于采用了弹性体橡胶和弹性体聚乙烯相结合的方式，保留了这两种材料的柔韧性，此外加入一些高机械性能的树脂来提高机械性能，加入一些特殊填充来使得烯烃电缆料能够满足高压线的使用特点，制备方法上面采用辐照交联的方式，提高了烯烃电线料的热稳定性、抗老化性能和使用寿命。
具体实施方式
下面对本发明优选实施方案进行详细说明。
本发明的提供一种新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料，其包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0002273489780000031
Figure BDA0002273489780000041
聚烯烃电线料是采用辐照交联的方式制备而成；所述烯烃共聚物为1,1,1-三氟-2-(三氟甲基)-4-戊-2-醇、1,3-金刚烷二醇单丙烯酸酯、丙烯腈通过自由基共聚反应制成；所述烯烃共聚物的制备方法，包括如下步骤：将1,1,1-三氟-2-(三氟甲基)-4-戊-2-醇、1,3-金刚烷二醇单丙烯酸酯、丙烯腈、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氮气或惰性气体氛围，70-80℃下搅拌反应3-5小时，后在水中沉出，并在真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重，得到烯烃共聚物。
进一步地，所述1,1,1-三氟-2-(三氟甲基)-4-戊-2-醇、1,3-金刚烷二醇单丙烯酸酯、丙烯腈、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:1:(2-3):(0.03-0.05):(15-24)。
进一步地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；所述惰性气体为氦气、氖气、氩气中的一种；所述辐射交联的辐射源为α射线、β射线、γ射线、x射线、电子束中的一种；所述增韧剂为选自丙烯酸酯橡胶、羧基丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯中的至少一种；所述无机阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、红磷中的至少一种；所述无机阻燃剂在使用前经过硅烷偶联剂进行表面处理；所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种或多种；所述助剂为海泡石粉、蒙脱土、莫来石粉中的至少一种；所述交联剂为TAIC、烯丙哌三嗪、六氟双酚A二丙烯酸酯中的至少一种；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264中的至少一种；所述弹性体橡胶为聚氨酯橡胶、氟硅橡胶、丁腈橡胶中的至少一种。
本发明的另一目的，在于提供一种所述新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、密炼机加热密炼成型：将各组分按比例混合均匀后，加入密炼机，在130-150℃下密炼15-20分钟；
步骤S2、单双螺杆组合造粒：将经过步骤S1密炼后的胶料加入单双螺杆挤出机在220-230℃下组合造粒；得到中间体；
步骤S3、辐射交联：用辐射源辐射中间体3-7分钟进行辐射交联，得到所述新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料。
由于上述技术方案运用，本发明专利与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料，制备方法简单易行，实施方便，耗能少，过程易控制，对设备依赖性小，制备成本低廉，制备效率和成品合格率高，适合连续工业化生产；制备得到的铜新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料综合性能佳、阻燃和耐高温性能好、韧性足，由于电线料的耐弯曲度提高，使制成的电线在新能源汽车中的使用更方便；辐照交联后的电线料热稳定性和抗老化好，增加了电线料的使用寿命，提高了新能源汽车的耐用性和推广性。本发明新能源汽车用高压软质聚烯烃电线料由于采用了弹性体橡胶和弹性体聚乙烯相结合的方式，保留了这两种材料的柔韧性，此外加入一些高机械性能的树脂来提高机械性能，加入一些特殊填充来使得烯烃电缆料能够满足高压线的使用特点，制备方法上面采用辐照交联的方式，提高了烯烃电线料的热稳定性、抗老化性能和使用寿命。
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
实施例1提供一种新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料，其包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0002273489780000051
聚烯烃电线料是采用辐照交联的方式制备而成；所述烯烃共聚物为1,1,1-三氟-2-(三氟甲基)-4-戊-2-醇、1,3-金刚烷二醇单丙烯酸酯、丙烯腈通过自由基共聚反应制成；所述烯烃共聚物的制备方法，包括如下步骤：将1,1,1-三氟-2-(三氟甲基)-4-戊-2-醇、1,3-金刚烷二醇单丙烯酸酯、丙烯腈、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氮气氛围，70℃下搅拌反应3小时，后在水中沉出，并在真空干燥箱80℃下干燥至恒重，得到烯烃共聚物；所述1,1,1-三氟-2-(三氟甲基)-4-戊-2-醇、1,3-金刚烷二醇单丙烯酸酯、丙烯腈、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:1:2:0.03:15。
所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜；所述辐射交联的辐射源为α射线；所述增韧剂为选自丙烯酸酯橡胶；所述无机阻燃剂为三氧化二锑；所述无机阻燃剂在使用前经过硅烷偶联剂进行表面处理；所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述助剂为海泡石粉；所述交联剂为TAIC；所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述弹性体橡胶为聚氨酯橡胶。
一种所述新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、密炼机加热密炼成型：将各组分按比例混合均匀后，加入密炼机，在130℃下密炼15分钟；
步骤S2、单双螺杆组合造粒：将经过步骤S1密炼后的胶料加入单双螺杆挤出机在220℃下组合造粒；得到中间体；
步骤S3、辐射交联：用辐射源辐射中间体3-7分钟进行辐射交联，得到所述新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料。
实施例2
实施例2提供一种新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料，其配方与制备方法与实施例1基本相同，不同的是，其包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0002273489780000061
实施例3
实施例3提供一种新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料，其配方与制备方法与实施例1基本相同，不同的是，其包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0002273489780000062
实施例4
实施例4提供一种新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料，其配方与制备方法与实施例1基本相同，不同的是，所述辐射交联的辐射源为γ射线；所述增韧剂为羧基丁腈橡胶；所述无机阻燃剂为氢氧化镁；所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH560；所述助剂为蒙脱土；所述交联剂为烯丙哌三嗪；所述抗氧剂为抗氧剂168；所述弹性体橡胶为氟硅橡胶。
实施例5
实施例5提供一种新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料，其配方与制备方法与实施例1基本相同，不同的是，所述辐射交联的辐射源为x射线；所述增韧剂为氯磺化聚乙烯；所述无机阻燃剂为红磷；所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH570；所述助剂为莫来石粉；所述交联剂为六氟双酚A二丙烯酸酯；所述抗氧剂为抗氧剂264；所述弹性体橡胶为丁腈橡胶。
对比例1
对比例1提供一种新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料，其配方与制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加弹性体橡胶。
对比例2
对比例2提供一种新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料，其配方与制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加弹性体聚乙烯。
对比例3
对比例3提供一种新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料，其配方与制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加烯烃共聚物。
为了进一步说明本发明实施例公开的新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料的有益技术效果，对各例所述新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料的相关性能按照国标进行测试，测试结果见表1。
表1实施例1-5及对比例1-3的物化性能测试结果
Figure BDA0002273489780000071
从表1可以看出，本发明实施例中公开的新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料具有更加优异的阻燃性，绝缘性、机械力学性能和耐老化性；弹性体橡胶、弹性体聚乙烯和烯烃共聚物的添加对上述性能的改善均优异，本发明实施例中新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料优异的综合性能是上述各组分协同作用的结果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料，其特征在于：其包括如下重量份数的组分：
弹性体橡胶 15-25份；
弹性体聚乙烯 15-25份；
烯烃共聚物 30-50份；
增韧剂 15-25份；
无机阻燃剂 7-12份；
助剂 5-10份；
抗氧剂 5-10份；
交联剂 5-10份；
所述助剂为海泡石粉、蒙脱土和莫来石粉中的至少一种；
聚烯烃电线料是采用辐照交联的方式制备而成；所述烯烃共聚物为1,1,1-三氟-2-(三氟甲基)-4-戊-2-醇、1,3-金刚烷二醇单丙烯酸酯、丙烯腈通过自由基共聚反应制成；所述烯烃共聚物的制备方法，包括如下步骤：将1,1,1-三氟-2-(三氟甲基)-4-戊-2-醇、1,3-金刚烷二醇单丙烯酸酯、丙烯腈、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氮气或惰性气体氛围，70-80℃下搅拌反应3-5小时，后在水中沉出，并在真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重，得到烯烃共聚物；所述1,1,1-三氟-2-(三氟甲基)-4-戊-2-醇、1,3-金刚烷二醇单丙烯酸酯、丙烯腈、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:1:(2-3):(0.03-0.05):(15-24)；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；所述惰性气体为氦气、氖气、氩气中的一种。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车用高压软质聚烯烃电线料，其特征在于：所述辐射交联的辐射源为α射线、β射线、γ射线、x射线、电子束中的一种。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车用高压软质聚烯烃电线料，其特征在于：所述增韧剂为选自丙烯酸酯橡胶、羧基丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯中的至少一种：所述无机阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、红磷中的至少一种；所述无机阻燃剂在使用前经过硅烷偶联剂进行表面处理；所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的新能源汽车用高压软质聚烯烃电线料，其特征在于：所述交联剂为TAIC、烯丙哌三嗪、六氟双酚A二丙烯酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的新能源汽车用高压软质聚烯烃电线料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的新能源汽车用高压软质聚烯烃电线料，其特征在于：所述弹性体橡胶为聚氨酯橡胶、氟硅橡胶、丁腈橡胶中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的新能源汽车用高压软质聚烯烃电线料，其特征在于：所述新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、密炼机加热密炼成型：将各组分按比例混合均匀后，加入密炼机，在130-150℃下密炼15-20分钟；
步骤S2、单双螺杆组合造粒：将经过步骤S1密炼后的胶料加入单双螺杆挤出机在220-230℃下组合造粒；得到中间体；
步骤S3、辐射交联：用辐射源辐射中间体3-7分钟进行辐射交联，得到所述新能源汽车高压线用软质聚烯烃电线料。
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