CN111154273A - 一种柔性耐高温电线电缆料及其加工方法 - Google Patents

一种柔性耐高温电线电缆料及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，由如下重量份计的各原料制成：硼硅橡胶70‑80份、3‑硝基苯硼酸L‑酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物20‑30份、锆石粉1‑3份、玻璃粉5‑8份、莫来石纤维粉5‑10份、松香树脂1‑3份、偶联剂1‑2份、硫化剂2‑4份。本发明还公开了所述柔性耐高温电线电缆料的加工方法。本发明公开的柔性耐高温电线电缆料柔性和耐高温性能佳，机械力学性能和耐磨性能优异，性能稳定性高，阻燃性和环保安全性能好。

Description

一种柔性耐高温电线电缆料及其加工方法
技术领域
本发明涉及电线电缆技术领域，尤其涉及一种柔性耐高温电线电缆料及其加工方法。
背景技术
近年来，随着科学技术的不断发展，以绿色环保为特征的新能源汽车产业在飞速发展，新能源汽车包括以太阳能、电能、氢气、天然气等清洁能源为动力的多种汽车，其中，电动汽车发展速度最快，也最具发展前景。电动汽车是以电力驱动为动力来源的新能源汽车，在使用过程中能量的供应与储存需要依赖充电电线缆来完成，为了达到快充的技术效果，则要求充电电线电缆耐高温性能好，柔性佳，以应对快充发热带来的机械性能的降低及在使用过程中电线电缆折叠引起的短路的现象的发生。
现有技术中的电线电缆通常是通过绝缘护套材料包覆导电体形成，其性能的好坏在一定程度是决定于绝缘护套材料的质量。绝缘护套材料的制备原料就是电线电缆料，因此，开发性能优异的电线电缆料对保证电线电缆充电安全性，杜绝安全事故发生的关键。
现有的电线电缆无法使用在温度较高的特殊工作场合。当工作环境较高时，其会出现熔化、干裂等现象，造成绝缘功能丧失，在长时间大功率使用状态下电线电缆变软，机械性能变差。另外，在实际应用过程中，电线电缆会随其移动弯折，频繁插拔，长期使用时，柔性不好会出现断裂的现象，尤其在高温工作场合这一现象更为明显。可见，开发柔性好，耐高温性能优异的电线电缆料，以改善应用该电线电缆料的电线电缆的综合性能，扩大其使用范围。
申请号为201810741732.4的中国发明专利公开了一种电力用耐高温柔性电缆护套材料及其制备方法，按照重量份计的如下组分制成：丁苯橡胶14-22份、氟橡胶35-75份、乙烯-三氟氯乙烯共聚物20-32份、聚氯乙烯20-40份、表面活性剂1-7份、增塑剂5-10份、抗氧剂4-8份、相容剂1-4份，芳烃油2-8份、纳米氢氧化镁10-40份、硫化剂1-5份，促进剂0.5-2.5份。该发明提供的电缆护套材料使制得的护套料具备优良的柔韧性、耐高温性以及在高温冷冻条件下的柔韧性，该发明的电缆护套料同时具备良好的物理机械性能。然而，这种电缆料含组分乙烯-三氟氯乙烯共聚物和聚氯乙烯，均还卤素氯，在燃烧时易产生有毒有害烟气，不利于发生火灾时的逃生，且添加的助剂与基材之间的相容性不好，在长期使用过程中易出现相分离，影响性能稳定性，缩短其使用寿命。
因此，开发一种柔性和耐高温性能佳，机械力学性能优异，性能稳定性高，阻燃性和环保安全性能好的柔性耐高温电线电缆料符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进电线电缆料行业的发展具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种柔性耐高温电线电缆料及其加工方法，该加工方法简单易行，对设备和加工条件要求不高，不需要专用设备，能耗小，成本低，适合连续规模化生产；加工制得的柔性耐高温电线电缆料柔性和耐高温性能佳，机械力学性能和耐磨性能优异，性能稳定性高，阻燃性和环保安全性能好。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，由如下重量份计的各原料制成：硼硅橡胶70-80份、3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物20-30份、锆石粉1-3份、玻璃粉5-8份、莫来石纤维粉5-10份、松香树脂1-3份、偶联剂1-2份、硫化剂2-4份。
进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
优选的，所述硫化剂所述硫化剂为过氧化二苯甲酰、二硫化四甲基秋兰姆、二丁基二硫代氨基甲酸锌中的至少一种。
优选的，所述锆石粉的粒径为300-500目。
优选的，所述玻璃粉的粒径为200-400目。
优选的，所述莫来石纤维粉的粒径为100-300目。
优选的，所述3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯、羟基封端硅橡胶、沸石、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶混合后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出中挤出成型，得到3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物。
优选的，所述3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯、羟基封端硅橡胶、沸石、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1:1:0.2:(0.3-0.5):0.4。
优选的，所述沸石的粒径为100-300目。
优选的，所述挤出成型的温度为190-230℃。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述柔性耐高温电线电缆料的加工方法，包括如下步骤：将各原料按重量份比混合，投入密炼机中，在90-100℃下混炼15-25分钟，后升温至120-135℃下混炼10-15分钟；后将混炼后的胶料在开炼机上开炼4-7分钟，得到开炼胶；最后将开炼胶置于硫化机中硫化成型，得到成品。
优选的，所述硫化的工艺参数具体为：压力为13-16MPa，温度为160-180℃，硫化时间为5-8分钟。
本发明的另一个目的，在于提供一种电线电缆，采用所述柔性耐高温电线电缆料制备而成。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
(1)本发明的柔性耐高温电线电缆料，加工过程依次为密炼、混炼、开炼、硫化，整个流程设计合理，由于偶联剂的添加，各原料分散均匀，成型后它们连接紧密，电线电缆料综合性能佳，加工工艺简单，加工过程中环保性较好。
(2)本发明的柔性耐高温电线电缆料，主材采用硼硅橡胶和3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物，结合了两种材料的优点，使得制得的电线电缆料耐候性佳，柔性好，硅硼结构和苯硼酸结构的引入，协同作用，使得电线电缆料阻燃性能和耐候性能更佳；硅硼苯结构疏水性能好，使得电线电缆料防水性能好，能对内部导电芯层起到较好的保护作用，防止因为进水导致的短路，火灾等安全事故的发生。
(3)本发明的柔性耐高温电线电缆料，硼硅橡胶和3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯
/羟基封端硅橡胶缩聚物两中结构均设置有硅和硼结构，根据相似相容原料，它们之间的相容性好，不易出现相分离，性能稳定性佳，使用寿命长。
(4)本发明的柔性耐高温电线电缆料，添加锆石粉、玻璃粉，协同作用，不仅能改善电线电缆料的强度、硬度，还能起到改善耐高温性能、耐磨性能、隔热性能的作用。
(5)本发明的柔性耐高温电线电缆料，莫来石纤维粉和松香树脂的添加，协同作用，不仅能进一步改善材料的强度，还能赋予材料更加优异的耐高温性能，特别是松香树脂这种具有粘性的物质的添加，使得各成分较好的粘结在一起，减少了分布空隙，提高了材料的气密性和防水性，进而改善了其对芯层导电材料的保护。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
本发明实施例所述原料均为商业购买。
实施例1
一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，由如下重量份计的各原料制成：硼硅橡胶70份、3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物20份、锆石粉1份、玻璃粉5份、莫来石纤维粉5份、松香树脂1份、硅烷偶联剂KH5501份、过氧化二苯甲酰2份。
所述锆石粉的粒径为300目；所述玻璃粉的粒径为200目；所述莫来石纤维粉的粒径为100目。
所述3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯、羟基封端硅橡胶、沸石、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶混合后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出中挤出成型，得到3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物；所述3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯、羟基封端硅橡胶、沸石、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1:1:0.2:0.3:0.4；所述沸石的粒径为100目；所述挤出成型的温度为190℃。
一种所述柔性耐高温电线电缆料的加工方法，包括如下步骤：将各原料按重量份比混合，投入密炼机中，在90℃下混炼15分钟，后升温至120℃下混炼10分钟；后将混炼后的胶料在开炼机上开炼4分钟，得到开炼胶；最后将开炼胶置于硫化机中硫化成型，得到成品；所述硫化的工艺参数具体为：压力为13MPa，温度为160℃，硫化时间为5分钟。
一种电线电缆，采用所述柔性耐高温电线电缆料制备而成。
实施例2
一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，由如下重量份计的各原料制成：硼硅橡胶73份、3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物22份、锆石粉1.5份、玻璃粉6份、莫来石纤维粉6份、松香树脂1.5份、硅烷偶联剂KH5601.2份、二硫化四甲基秋兰姆2.5份；所述锆石粉的粒径为350目；所述玻璃粉的粒径为250目；所述莫来石纤维粉的粒径为150目。
所述3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯、羟基封端硅橡胶、沸石、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶混合后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出中挤出成型，得到3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物；所述3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯、羟基封端硅橡胶、沸石、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1:1:0.2:0.35:0.4；所述沸石的粒径为150目；所述挤出成型的温度为200℃。
一种所述柔性耐高温电线电缆料的加工方法，包括如下步骤：将各原料按重量份比混合，投入密炼机中，在92℃下混炼17分钟，后升温至125℃下混炼11分钟；后将混炼后的胶料在开炼机上开炼5分钟，得到开炼胶；最后将开炼胶置于硫化机中硫化成型，得到成品；所述硫化的工艺参数具体为：压力为14MPa，温度为165℃，硫化时间为6分钟。
一种电线电缆，采用所述柔性耐高温电线电缆料制备而成。
实施例3
一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，由如下重量份计的各原料制成：硼硅橡胶75份、3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物25份、锆石粉2份、玻璃粉6.5份、莫来石纤维粉7份、松香树脂2份、硅烷偶联剂KH5701.5份、二丁基二硫代氨基甲酸锌3份。
所述锆石粉的粒径为400目；所述玻璃粉的粒径为300目；所述莫来石纤维粉的粒径为200目。
所述3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯、羟基封端硅橡胶、沸石、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶混合后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出中挤出成型，得到3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物；所述3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯、羟基封端硅橡胶、沸石、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1:1:0.2:0.4:0.4；所述沸石的粒径为200目；所述挤出成型的温度为215℃。
一种所述柔性耐高温电线电缆料的加工方法，包括如下步骤：将各原料按重量份比混合，投入密炼机中，在95℃下混炼20分钟，后升温至128℃下混炼13分钟；后将混炼后的胶料在开炼机上开炼5.5分钟，得到开炼胶；最后将开炼胶置于硫化机中硫化成型，得到成品；所述硫化的工艺参数具体为：压力为14.5MPa，温度为170℃，硫化时间为6.5分钟。
一种电线电缆，采用所述柔性耐高温电线电缆料制备而成。
实施例4
一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，由如下重量份计的各原料制成：硼硅橡胶78份、3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物28份、锆石粉2.8份、玻璃粉7份、莫来石纤维粉9份、松香树脂2.8份、偶联剂1.9份、硫化剂3.8份。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570按质量比1:2:3混合而成；所述硫化剂所述硫化剂为过氧化二苯甲酰、二硫化四甲基秋兰姆、二丁基二硫代氨基甲酸锌按质量比2:1:3混合而成。
所述锆石粉的粒径为480目；所述玻璃粉的粒径为380目；所述莫来石纤维粉的粒径为280目。
所述3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯、羟基封端硅橡胶、沸石、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶混合后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出中挤出成型，得到3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物；所述3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯、羟基封端硅橡胶、沸石、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1:1:0.2:0.45:0.4；所述沸石的粒径为280目；所述挤出成型的温度为220℃。
一种所述柔性耐高温电线电缆料的加工方法，包括如下步骤：将各原料按重量份比混合，投入密炼机中，在99℃下混炼23分钟，后升温至132℃下混炼14分钟；后将混炼后的胶料在开炼机上开炼4-7分钟，得到开炼胶；最后将开炼胶置于硫化机中硫化成型，得到成品；所述硫化的工艺参数具体为：压力为15MPa，温度为178℃，硫化时间为7.5分钟。
一种电线电缆，采用所述柔性耐高温电线电缆料制备而成。
实施例5
一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，由如下重量份计的各原料制成：硼硅橡胶80份、3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物30份、锆石粉3份、玻璃粉8份、莫来石纤维粉10份、松香树脂3份、硅烷偶联剂KH5602份、二硫化四甲基秋兰姆4份；所述锆石粉的粒径为500目；所述玻璃粉的粒径为400目；所述莫来石纤维粉的粒径为300目。
所述3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯、羟基封端硅橡胶、沸石、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶混合后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出中挤出成型，得到3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物；所述3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯、羟基封端硅橡胶、沸石、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1:1:0.2:0.5:0.4；所述沸石的粒径为300目；所述挤出成型的温度为230℃。
一种所述柔性耐高温电线电缆料的加工方法，包括如下步骤：将各原料按重量份比混合，投入密炼机中，在100℃下混炼25分钟，后升温至135℃下混炼15分钟；后将混炼后的胶料在开炼机上开炼7分钟，得到开炼胶；最后将开炼胶置于硫化机中硫化成型，得到成品；所述硫化的工艺参数具体为：压力为16MPa，温度为180℃，硫化时间为8分钟。
一种电线电缆，采用所述柔性耐高温电线电缆料制备而成。
对比例1
本例提供一种柔性耐高温电线电缆料，其配方和加工方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物。
对比例2
本例提供一种柔性耐高温电线电缆料，其配方和加工方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加锆石粉和玻璃粉。
对比例3
本例提供一种柔性耐高温电线电缆料，其配方和加工方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加莫来石纤维粉和松香树脂。
为了进一步说明本发明实施例中所涉及的柔性耐高温电线电缆料的有益技术效果，将以上实施例1-5及对比例1-3所述的柔性耐高温电线电缆料进行性能测试，测试结果和测试方法见表1。
从表1可以看出，本发明实施例公开的柔性耐高温电线电缆料硬度77-86A，拉伸强度13.9-14.8MPa，拉断伸长率390％-400％，耐高温性能(断裂伸长率变化率％)80-65％，耐臭氧不龟裂；而对比例中的柔性耐高温电线电缆料硬度65-70A，拉伸强度10.5-11.3MPa，拉断伸长率346％-353％，耐高温性能(断裂伸长率变化率％)93-98％，耐臭氧会出现龟裂。可见，3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物、锆石粉、玻璃粉、莫来石纤维粉和松香树脂对改善上述性能均有有益效果，本发明实施例的制备方法制备而成的柔性耐高温电线电缆料优异的性能是上述各成分协同作用的结果。
表1
Figure BDA0002362861610000081
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，由如下重量份计的各原料制成：硼硅橡胶70-80份、3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物20-30份、锆石粉1-3份、玻璃粉5-8份、莫来石纤维粉5-10份、松香树脂1-3份、偶联剂1-2份、硫化剂2-4份。
2.根据权利要求1所述的一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，所述硫化剂所述硫化剂为过氧化二苯甲酰、二硫化四甲基秋兰姆、二丁基二硫代氨基甲酸锌中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，所述锆石粉的粒径为300-500目；所述玻璃粉的粒径为200-400目；所述莫来石纤维粉的粒径为100-300目。
5.根据权利要求1所述的一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，所述3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯、羟基封端硅橡胶、沸石、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶混合后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出中挤出成型，得到3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯/羟基封端硅橡胶缩聚物。
6.根据权利要求5所述的一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，所述3-硝基苯硼酸L-酒石酸酯、羟基封端硅橡胶、沸石、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1:1:0.2:(0.3-0.5):0.4。
7.根据权利要求5所述的一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，所述沸石的粒径为100-300目；所述挤出成型的温度为190-230℃。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，所述柔性耐高温电线电缆料的加工方法，包括如下步骤：将各原料按重量份比混合，投入密炼机中，在90-100℃下混炼15-25分钟，后升温至120-135℃下混炼10-15分钟；后将混炼后的胶料在开炼机上开炼4-7分钟，得到开炼胶；最后将开炼胶置于硫化机中硫化成型，得到成品。
9.根据权利要求8所述的一种柔性耐高温电线电缆料，其特征在于，所述硫化的工艺参数具体为：压力为13-16MPa，温度为160-180℃，硫化时间为5-8分钟。
10.一种采用权利要求9所述的一种柔性耐高温电线电缆料制备而成的电线电缆。
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