CN112280285B - 一种充电电缆用阻燃抗开裂tpu护套料及其制备与应用 - Google Patents

一种充电电缆用阻燃抗开裂tpu护套料及其制备与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料及其制备与应用，采用包括如下重量份的原料制得：热塑性聚氨酯TPU20‑80份，乙烯‑丙烯酸酯共聚物5‑15份，相容剂2‑10份，无卤阻燃剂10‑40份，阻燃协效剂5‑10份，润滑剂0.5‑2份，抗氧剂0.5‑3份。本发明技术方案通过采用热塑性聚氨酯TPU为基体，添加乙烯‑丙烯酸酯共聚物、相容剂、无卤阻燃剂、阻燃协效剂、润滑剂和抗氧剂，各组分相互配合，具有协同作用，使得电缆护套料可以保证热塑性聚氨酯TPU原有的良好加工性能和弹性，还显著提升了电缆护套料的抗开裂性能和阻燃性能，可以解决现有的充电电缆用TPU护套料易开裂和易燃烧的技术问题。

Description

一种充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料及其制备与应用
技术领域
本发明涉及电缆领域，特别涉及一种充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料及其制备与应用。
背景技术
随着低碳经济成为我国经济发展的主旋律，电动汽车作为新能源战略和智能电网的重要组成部分，必将成为今后中国汽车工业和能源产业发展的重点，与之相配套的电缆行业也将迎来良好的市场机遇。无论是从产业转型还是能源战略角度，充电电缆的未来前景都十分广阔。
充电电缆外层包括护套料，护套料可以保护最内层的电缆线免受外界因素的影响，具有阻燃、耐腐蚀、抗氧化、缓冲减震，密封防水等各种各样的防护性能。电缆护套料的性能在一定程度上决定了充电电缆的使用寿命。
目前市场上充电电缆用护套料常用的材料主要有两种：一种是PVC材料，但因为PVC材料含有卤素，在燃烧时会产生大量的有毒烟雾，不符合环保要求，因此限制其应用；另一种是热塑性弹性体(TPE)材料，因为其易加工，价格低廉，所以被广泛应用，但其因为耐磨，耐溶剂等性能较差，所以制作充电电缆时，其护套料需要制作的非常的厚，造成充电电缆非常笨重，严重影响客户使用。
热塑性聚氨酯(TPU)，是由二异氰酸酯，大分子二醇和小分子扩链剂反应得到的含有氨基甲酸酯基团的一类高聚物。TPU材料具有高机械强度，耐撕裂、耐磨与弯曲特征，耐高低温性能优越。因TPU优越的材料特性，在制作充电电缆护套料时，其厚度可以比TPE或PVC材料薄60％，使得充电电缆整体线径变小，变轻。国际标准IEC62893-1中对于热塑性护套材料的规定只有TPU材料能够满足。因此在中国市场上，高端的充电电缆也都优选TPU材料做电缆护套料，用量也日益增多。
但本申请的发明人在实现本申请实施例的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：电动汽车在充电过程中，充电电缆需在汽车和充电桩之间来回移动，现有的TPU护套料在充电桩连接处端口的护套料由于弯曲半径比较小，收受到的弯曲应力比较大，经常使用反复弯曲会导致护套料与充电桩接口处应力开裂，使得电缆护套料的防护性能大大降低；热塑性聚氨酯的阻燃性较差，一旦燃烧，火焰非常剧烈且伴有浓烈的黑烟，同时伴有严重的熔滴现象，有扩大火灾火势的风险。
因此，提供一种充电电缆用阻燃抗开裂型TPUE护套料已经成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料及其制备与应用，旨在解决现有的充电电缆用TPU护套料易开裂和易燃的技术问题。
为本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
本发明的第一方面，提供了一种充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料，采用包括如下重量份的原料制得：热塑性聚氨酯TPU20-80份，乙烯-丙烯酸酯共聚物5-15份，相容剂2-10份，无卤阻燃剂10-40份，阻燃协效剂5-10份，润滑剂0.5-2份，抗氧剂0.5-3份。
进一步地，所述热塑性聚氨酯TPU为聚醚型TPU、聚酯型聚TPU,聚己内酯型TPU中的一种或多种。
进一步地，所述乙烯-丙烯酸酯共聚物为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物EMMA、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EMA、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物EEA、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EAA中的一种或多种。
进一步，所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲脂-马来酸酐共聚物(EMA-MAH)，乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐共聚物(POE-MAH)、乙烯-醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐共聚物(EVA-MAH)、SEBS接枝马来酸酐共聚物(SEBS-MAH)中的一种或多种。
进一步地，所述无卤阻燃剂由氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂组成；所述阻燃协效剂为有机硅酸盐协效剂、高岭土、纳米蒙脱土、硼酸锌的一种或多种。
进一步地，所述氮系无卤阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐中的一种或两种；所述磷系无卤阻燃剂为二乙基次膦酸铝、无机次磷酸铝、聚磷酸铵中的一种或多种。
进一步地，所述润滑剂为硬脂酸钙、聚乙烯蜡、硅酮粉、EBS中的一种或多种。
进一步地，所述抗氧剂为双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](抗氧化剂1035)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)(抗氧剂TH-412S)、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)、光稳定剂622中的一种或多种。
进一步地，所述原料还包括防霉菌剂0.5-5份。
进一步地，所述复合防霉剂由二硫化四甲基秋兰姆和无机含银离子的铝硅酸盐组成。
根据本发明的另一方面，提供了上述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将除热塑性聚氨酯TPU以外的原料混合均匀，得到混合物；
S2.将热塑性聚氨酯TPU进行干燥处理；
S3.将上述混合物和干燥后的热塑性聚氨酯TPU混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得所述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料。
进一步地，步骤S2中干燥处理的温度为70-100℃，干燥处理的时间为4-8h；步骤S3中双螺杆挤出机的挤出温度为160-200℃。
根据本发明的另一方面，还提供所述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料在电动汽车充电电缆上的应用。
本发明具有如下有益效果：
本发明技术方案通过采用热塑性聚氨酯TPU为基体，添加乙烯-丙烯酸酯共聚物、相容剂、无卤阻燃剂、阻燃协效剂、润滑剂和抗氧剂，各组分相互配合，具有协同作用，使得电缆护套料可以保证热塑性聚氨酯TPU原有的良好加工性能和弹性，还显著提升了电缆护套料的抗开裂性能和阻燃性能，可以解决现有的充电电缆用TPU护套料易开裂和易燃烧的技术问题。
本发明中在热塑性聚氨酯TPU中添加乙烯-丙烯酸酯共聚物，乙烯-丙烯酸酯共聚物可以以未电离分子的形式破坏微生物细胞及细胞膜或细胞内的酶，使酶蛋白失活而不能参与催化，具有一定的防霉菌的作用；同时，以二硫化四甲基秋兰姆和无机含银离子的铝硅酸盐复配作为复合防霉剂，与基体材料有很好的相容性，不影响基体树脂的物性，而且发明人出乎意料地发现，二硫化四甲基秋兰姆和无机含银离子的铝硅酸盐复配，产生了协同作用，显著改善了防霉性能，可以有效的阻止细菌和霉菌在电缆生长，可以增加电缆的使用寿命，取得了预料不到的技术效果。
本发明的制备方法步骤简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模化工业生产。
具体实施方式
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
如无特殊说明，本说明书中的术语的含义与本领域技术人员一般理解的含义相同，但如有冲突，则以本说明书中的定义为准。
本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由…组成”和“基本上由…组成”。本发明的组合物和方法/工艺包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组分、步骤或限制项组成。
在说明书和权利要求书中使用的涉及组分量、工艺条件等的所有数值或表述在所有情形中均应理解被“约”修饰。涉及相同组分或性质的所有范围均包括端点，该端点可独立地组合。由于这些范围是连续的，因此它们包括在最小值与最大值之间的每一数值。还应理解的是，本申请引用的任何数值范围预期包括该范围内的所有子范围。
如本文所用，“重量份”或“重量份数”可互换使用，所述的重量份可以是任何一个固定的以毫克、克数或千克数表示重量(如1mg、1g、2g、5g、或1kg等)。例如，一个由1重量份组分a和9重量份组分b构成的组合物，可以是1克组分a+9克组分b，也可以是10克组分a+90克组分b等构成的组合物。
正如背景技术所描述的，现有技术中存在现有的TPU护套料在充电桩连接处端口的护套料由于弯曲半径比较小，收受到的弯曲应力比较大，经常使用反复弯曲会导致护套料与充电桩接口处应力开裂，使得电缆护套料的防护性能大大降低；热塑性聚氨酯的阻燃性较差，一旦燃烧，火焰非常剧烈且伴有浓烈的黑烟，同时伴有严重的熔滴现象，有扩大火灾火势的风险的问题。为了解决上述技术问题，本发明提供了一充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料及其制备与应用。
第一方面，一种充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料，采用包括如下重量份的原料制得：热塑性聚氨酯TPU20-80份，乙烯-丙烯酸酯共聚物5-15份，相容剂2-10份，无卤阻燃剂10-40份，阻燃协效剂5-10份，润滑剂0.5-2份，抗氧剂0.5-3份。
本发明实施例中，热塑性聚氨酯TPU的重量份为20-80份，例如20份、30份、40份、50份、60份、70份、80份以及它们之间的任意值。
本发明实施例中，所述热塑性聚氨酯TPU优选但不限定为聚醚型TPU、聚酯型聚TPU,聚己内酯型TPU中的一种或多种。
本发明实施例中，乙烯-丙烯酸酯共聚物的重量份为5-15份，例如5份、8份、10份、12份、15份以及它们之间的任意值。
本发明实施例中，所述乙烯-丙烯酸酯共聚物为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物EMMA、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EMA、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物EEA、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EAA中的一种或多种，但不局限于此，也可以是其他未列举在本实施例中的但被本领域技术人员所熟知的其他材料。
本发明的发明人经过多方面研究尝试发现，在热塑性聚氨酯TPU的基体材料中添加乙烯-丙烯酸酯共聚物，产生良好的协同作用，该组合取得了预料不到的技术效果，TPU护套料的抗开裂性能有了极其显著的提高，提高了整个电缆的使用寿命。
本发明中，创造性地在热塑性聚氨酯TPU中添加乙烯-丙烯酸酯共聚物，一方面，乙烯-丙烯酸酯共聚物具有很高的极性，能够和热塑性聚氨酯TPU有很好的相容性，使整个体系更利于加工；另一方面，乙烯-丙烯酸酯共聚物具有较低的弯曲强度，可以使热塑性聚氨酯TPU材料整体的弯曲强度降低，降低TPU护套料的弯曲应力，使护套料在同等硬度的情况下，弯曲应力更小，在制备成电缆以后，使充电桩大电缆更柔软，减小其弯曲半径，已达到在使用时，端口处线缆不开裂的要求。
本发明实施例中，相容剂的重量份为2-10份，例如2份、4份、6份、8份、10份以及它们之间的任意值。
本发明对所述相容剂没有特别限制，以本领域技术人员熟知的相容剂即可，可以采用熟知的方法制备或是市售购买即可。作为优选，所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲脂-马来酸酐共聚物(EMA-MAH)，乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐共聚物(POE-MAH)、乙烯-醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐共聚物(EVA-MAH)、SEBS接枝马来酸酐共聚物(SEBS-MAH)中的一种或多种。本发明通过添加上述相容剂，可以使各原料之间更好的相容，表现出更高的机械性能，防止由于各原料相容性不好而开裂。
本发明实施例中，无卤阻燃剂的重量份为10-40份，例如10份、20份、25份、30份、35份、40份以及它们之间的任意值。
本发明实施例中，所述无卤阻燃剂由氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂组成。本发明中，以氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂复配作为无卤阻燃剂，氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂之间具有协同作用，TPU体系具有良好的阻燃效果，添加量较少，不影响材料的力学性能，也不会对复合材料的加工性能产生太大的影响，而且燃烧时不产生浓烟和毒气，符合环保的趋势。
本发明中涉及的“无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂”可以为无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂按照任何合适的比例进行的组合，本发明对无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂之间的用量比例关系不作要求，本领域技术人员可以根据实际需要，选择合适的用量比例关系，但是，需要注意的是，上述无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂的用量总和需要满足本发明对原料用量的限定。
本发明对所述氮系无卤阻燃剂没有特别限制，以本领域技术人员熟知的氮系无卤阻燃剂即可，作为优选，所述氮系无卤阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐中的一种或两种。
本发明对所述磷系无卤阻燃剂没有特别限制，以本领域技术人员熟知的磷系无卤阻燃剂即可，作为优选，所述磷系无卤阻燃剂为二乙基次膦酸铝、无机次磷酸铝、聚磷酸铵中的一种或多种。
本发明实施例中，所述阻燃协效剂为有机硅酸盐协效剂、高岭土、纳米蒙脱土、硼酸锌的一种或多种。本发明加入阻燃协效剂，在燃烧时迅速结成炭壳，与氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂具有很好的协同作用，添加量较少，可以降低氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂添加量，并且具有一定的抑烟作用，使线材燃烧后发烟量变少。
现有技术中，为了提高电缆护套料的阻燃性，常常加入大量阻燃剂，但由此容易造成电缆护套料力学性能的下降，尤其是抗开裂性。本发明中，在热塑性聚氨酯TPU中添加乙烯-丙烯酸酯共聚物，乙烯-丙烯酸酯共聚物可以进行大量的填充而不影响热塑性聚氨酯TPU的弹性，因此将其与热塑性聚氨酯TPU组合使用可以使用大量的阻燃剂而不至于使TPU体系整体的物性下降太多；同时，选择以无卤阻燃剂和阻燃协效剂复配作为阻燃剂，其中，所述无卤阻燃剂由氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂组成，各组分相互配合，协同作用，使得TPU电缆护套料具有显著的阻燃效果和优异的抗开裂性等性能。
本发明实施例中，润滑剂的重量份为0.5-2份，例如0.5份、0.8份、1份、1.5份、2份以及它们之间的任意值。
本发明对所述润滑剂没有特别限制，以本领域技术人员熟知的润滑剂即可，可以采用熟知的方法制备或是市售购买即可。作为优选，所述润滑剂为硬脂酸钙、聚乙烯蜡、硅酮粉、EBS中的一种或多种。
本发明实施例中，抗氧剂的重量份为0.5-3份，例如0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份以及它们之间的任意值。
本发明对所述抗氧剂没有特别限制，以本领域技术人员熟知的抗氧剂即可，可以采用熟知的方法制备或是市售购买即可。作为优选，所述抗氧剂为双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](抗氧剂1035)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)(抗氧剂TH-412S)、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)、光稳定剂622中的一种或多种。本发明通过添加抗氧剂，可以延缓或抑制原料氧化过程的进行，防止TPU护套料在外界高温、光照老化而脆化开裂。
作为进一步改进，还包括如下重量份的原料：复合防霉剂0.5-5份。
本发明实施例中，所述复合防霉剂由二硫化四甲基秋兰姆和无机含银离子的铝硅酸盐组成。更优选地，所述二硫化四甲基秋兰姆、无机含银离子的铝硅酸盐之间的质量比为1:1。
充电桩都安装在户外使用，其使用环境非常恶略，常常是非常潮湿阴暗的环境，在这种环境长期使用，护套料表面很容易发霉和产生细菌，这将严重影响充电电缆的使用寿命。
本发明人为解决该技术问题进行了更加深入的研究，从而发现：在热塑性聚氨酯TPU中添加乙烯-丙烯酸酯共聚物，乙烯-丙烯酸酯共聚物可以以未电离分子的形式破坏微生物细胞及细胞膜或细胞内的酶，使酶蛋白失活而不能参与催化，具有一定的防霉菌的作用；同时，以二硫化四甲基秋兰姆和无机含银离子的铝硅酸盐复配作为复合防霉剂，与基体材料有很好的相容性，不影响基体树脂的物性，而且发明人出乎意料地发现，二硫化四甲基秋兰姆和无机含银离子的铝硅酸盐复配，产生了协同作用，显著改善了防霉性能，可以有效的阻止细菌和霉菌在电缆生长，可以增加电缆的使用寿命，取得了预料不到的技术效果。
本发明中二硫化四甲基秋兰姆和无机含银离子的铝硅酸盐均为无毒长效无味防霉剂。采用二硫化四甲基秋兰姆，二硫化四甲基秋兰姆能够和酵素的—NH2和—SH反应，从而抑制酵素的机能，二硫化四甲基秋兰姆还能够抑制细胞发芽时所进行的核糖核酸(RNA)合成，从而阻止其孢子发芽。采用无机含银离子的铝硅酸盐，该铝硅酸盐是完全交联开放的网状结构，能够有效的控制抗菌银离子的释放，银离子对细胞壁的干扰作用，主要抑制多糖链与四肽交联有连结，从而使细胞壁失去完整性，失去了对渗透压的保护作用，损害菌体和霉菌而死亡，最优选为瑞士汽巴公司生产的IRGAGUARDB 5000。
第二方面，提供了第一方面中充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将除热塑性聚氨酯TPU以外的原料混合均匀，得到混合物；
S2.将热塑性聚氨酯TPU进行干燥处理；
S3.将上述混合物和干燥后的热塑性聚氨酯TPU混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得所述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料。
其中，步骤S2中干燥处理的温度为70-100℃，干燥处理的时间为4-8h；步骤S3中双螺杆挤出机的挤出温度为160-200℃，例如160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、200℃以及它们之间的任意值。
第三方面，还提供第一方面中所述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料在电动汽车充电电缆上的应用。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施例对上述技术方案进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
实施例1
一种充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料，采用包括如下重量份的原料制得：热塑性聚氨酯TPU54份，乙烯-丙烯酸酯共聚物10份，相容剂3份，无卤阻燃剂35份，阻燃协效剂8份，润滑剂1份，抗氧剂1.5份。
其中，所述热塑性聚氨酯TPU为聚醚型TPU；所述乙烯-丙烯酸酯共聚物为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物EMMA；所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲脂-马来酸酐共聚物(EMA-MAH)；所述无卤阻燃剂由氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂组成；所述阻燃协效剂为纳米蒙脱土；所述氮系无卤阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐；所述磷系无卤阻燃剂为二乙基次膦酸铝。
所述润滑剂为硅酮粉；所述抗氧剂为双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](抗氧化剂1035)、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)(抗氧化剂TH-412S)、和光稳定剂622。
上述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将除热塑性聚氨酯TPU以外的原料混合均匀，得到混合物；
S2.将热塑性聚氨酯TPU进行干燥处理；干燥处理的温度为80℃，干燥处理的时间为6h；
S3.将上述混合物和干燥后的热塑性聚氨酯TPU混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为180℃，制得所述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料。
实施例2
一种充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料，采用包括如下重量份的原料制得：热塑性聚氨酯TPU52份，乙烯-丙烯酸酯共聚物5份，相容剂3份，无卤阻燃剂20份，阻燃协效剂5份，润滑剂0.5份，抗氧剂0.5份。
其中，所述热塑性聚氨酯TPU为聚醚型TPU；所述乙烯-丙烯酸酯共聚物为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EMA；所述相容剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐共聚物(POE-MAH)；所述无卤阻燃剂由氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂组成；所述阻燃协效剂为高岭土；所述氮系无卤阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐；所述磷系无卤阻燃剂为聚磷酸铵。
所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](抗氧化剂1035)。
上述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将除热塑性聚氨酯TPU以外的原料混合均匀，得到混合物；
S2.将热塑性聚氨酯TPU进行干燥处理；干燥处理的温度为70℃，干燥处理的时间为8h；
S3.将上述混合物和干燥后的热塑性聚氨酯TPU混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为160℃，制得所述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料。
实施例3
一种充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料，由如下重量份的原料制得：热塑性聚氨酯TPU50份，乙烯-丙烯酸酯共聚物7份，相容剂4份，无卤阻燃剂35份，阻燃协效剂7份，润滑剂1份，抗氧剂2份，防霉菌剂2份。
其中，所述热塑性聚氨酯TPU为聚醚型TPU；所述乙烯-丙烯酸酯共聚物为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物EMMA；所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲脂-马来酸酐共聚物(EMA-MAH)；所述无卤阻燃剂由氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂组成；所述阻燃协效剂为纳米蒙脱土；所述氮系无卤阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐；所述磷系无卤阻燃剂为无机次磷酸铝。
所述润滑剂为硅酮粉；所述抗氧剂为双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](抗氧化剂1035)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)。
所述复合防霉剂由二硫化四甲基秋兰姆和无机含银离子的铝硅酸盐以质量比1:1组成。
上述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将除热塑性聚氨酯TPU以外的原料混合均匀，得到混合物；
S2.将热塑性聚氨酯TPU进行干燥处理；干燥处理的温度为90℃，干燥处理的时间为5h；
S3.将上述混合物和干燥后的热塑性聚氨酯TPU混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为170℃，制得所述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料。
实施例4
一种充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料，由如下重量份的原料制得：热塑性聚氨酯TPU20份，乙烯-丙烯酸酯共聚物15份，相容剂2份，无卤阻燃剂10份，阻燃协效剂10份，润滑剂2份，抗氧剂3份，防霉菌剂0.5份。
其中，所述热塑性聚氨酯TPU为聚酯型聚TPU；所述乙烯-丙烯酸酯共聚物为乙烯-丙烯酸乙酯共聚物EEA；所述相容剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐共聚物(POE-MAH)；所述无卤阻燃剂由氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂组成；所述阻燃协效剂为硼酸锌；所述氮系无卤阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐；所述磷系无卤阻燃剂为二乙基次膦酸铝。
所述润滑剂为聚乙烯蜡；所述抗氧剂为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)。
所述复合防霉剂由二硫化四甲基秋兰姆和无机含银离子的铝硅酸盐以质量比1:1组成。
上述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将除热塑性聚氨酯TPU以外的原料混合均匀，得到混合物；
S2.将热塑性聚氨酯TPU进行干燥处理；干燥处理的温度为70℃，干燥处理的时间为6h；
S3.将上述混合物和干燥后的热塑性聚氨酯TPU混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为200℃，制得所述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料。
实施例5
一种充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料，由如下重量份的原料制得：热塑性聚氨酯TPU80份，乙烯-丙烯酸酯共聚物5份，相容剂10份，无卤阻燃剂40份，阻燃协效剂6份，润滑剂1.5份，抗氧剂1份，防霉菌剂5份。
其中，所述热塑性聚氨酯TPU为聚己内酯型TPU；所述乙烯-丙烯酸酯共聚物为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EAA；所述相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐共聚物(EVA-MAH)；所述无卤阻燃剂由氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂组成；所述阻燃协效剂为高岭土和纳米蒙脱土；所述氮系无卤阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐和三聚氰胺氰尿酸盐；所述磷系无卤阻燃剂为无机次磷酸铝。
所述润滑剂为硬脂酸钙和聚乙烯蜡；所述抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧化剂168)。
所述复合防霉剂由二硫化四甲基秋兰姆和无机含银离子的铝硅酸盐以质量比1:1组成。
上述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将除热塑性聚氨酯TPU以外的原料混合均匀，得到混合物；
S2.将热塑性聚氨酯TPU进行干燥处理；干燥处理的温度为100℃，干燥处理的时间为7h；
S3.将上述混合物和干燥后的热塑性聚氨酯TPU混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为160℃，制得所述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料。
实施例6
一种充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料，由如下重量份的原料制得：热塑性聚氨酯TPU30份，乙烯-丙烯酸酯共聚物9份，相容剂5份，无卤阻燃剂30份，阻燃协效剂8份，润滑剂1.8份，抗氧剂1.2份，防霉菌剂3份。
其中，所述热塑性聚氨酯TPU为聚醚型TPU和聚酯型聚TPU；所述乙烯-丙烯酸酯共聚物为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物EMMA和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EMA；所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲脂-马来酸酐共聚物(EMA-MAH)和SEBS接枝马来酸酐共聚物(SEBS-MAH)；所述无卤阻燃剂由氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂组成；所述阻燃协效剂为有机硅酸盐协效剂；所述氮系无卤阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐；所述磷系无卤阻燃剂为二乙基次膦酸铝和聚磷酸铵。
所述润滑剂为EBS；所述抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧化剂168)和季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)(抗氧化剂TH-412S)。
所述复合防霉剂由二硫化四甲基秋兰姆和无机含银离子的铝硅酸盐以质量比1:1组成。
上述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将除热塑性聚氨酯TPU以外的原料混合均匀，得到混合物；
S2.将热塑性聚氨酯TPU进行干燥处理；干燥处理的温度为85℃，干燥处理的时间为6h；
S3.将上述混合物和干燥后的热塑性聚氨酯TPU混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为170℃，制得所述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料。
对比例1
基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例1中采用包括如下重量份的原料制得：热塑性聚氨酯TPU64份，相容剂3份，无卤阻燃剂35份，阻燃协效剂8份，润滑剂1份，抗氧剂1.5份。
对比例2
基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例2中采用包括如下重量份的原料制得：热塑性聚氨酯TPU54份，乙烯-丙烯酸酯共聚物10份，相容剂3份，无卤阻燃剂43份，润滑剂1份，抗氧剂1.5份。
对比例3
基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例3中采用包括如下重量份的原料制得：热塑性聚氨酯TPU54份，乙烯-丙烯酸酯共聚物10份，相容剂3份，阻燃协效剂43份，润滑剂1份，抗氧剂1.5份。
对比例4
基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例4中所述无卤阻燃剂由磷系无卤阻燃剂组成。
对比例5
基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例5中所述无卤阻燃剂由氮系无卤阻燃剂组成。
对比例6
基于实施例3，不同之处仅在于：本对比例6中所述复合防霉剂为二硫化四甲基秋兰姆。
对比例7
基于实施例3，不同之处仅在于：本对比例7中所述复合防霉剂为无机含银离子的铝硅酸盐。
测试例
为验证本发明产品性能，对实施例1-6和对比例1-7所制得的TPU护套料分别进行了相关性能测试，具体方法如下：
按照GB/T 33594-2017的标准测试物理机械性能；
按照GB/T 2408—2008《塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法》测试试样的垂直燃烧性能，试样尺寸为：长度为125mm，宽度为13mm，厚度为3mm；
按照GJB 150.10A-2009进行防霉试验测试。
其中，实施例1-6中的TPU护套料的测试结果参见表1。
表1实施例1-6中制得的护套料的性能检测结果
Figure BDA0002729140420000141
对比例1中的TPU护套料的抗撕强度分别为18N/mm，摇摆次数为7800次。证明在热塑性聚氨酯TPU的基体材料中添加乙烯-丙烯酸酯共聚物，产生良好的协同作用，该组合取得了预料不到的技术效果，TPU护套料的抗开裂性能有了极其显著的提高。
对比例2-5中的TPU护套料的垂直燃烧试验分别达到V-1等级、V-2等级、V-1等级、V-1等级。证明以无卤阻燃剂和阻燃协效剂复配作为阻燃剂，其中，所述无卤阻燃剂由氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂组成，各组分相互配合，产生协同作用，使得TPU电缆护套料具有显著的阻燃效果。
对比例6-7中的TPU护套料的防霉试验中的防霉等级分别为2级、2级。证明二硫化四甲基秋兰姆和无机含银离子的铝硅酸盐复配，产生了协同作用，显著改善了防霉性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料，其特征在于，采用包括如下重量份的原料制得：热塑性聚氨酯TPU20-80份，乙烯-丙烯酸酯共聚物5-15份，相容剂2-10份，无卤阻燃剂10-40份，阻燃协效剂5-10份，润滑剂0.5-2份，抗氧剂0.5-3份，防霉菌剂0.5-5份；所述无卤阻燃剂由氮系无卤阻燃剂和磷系无卤阻燃剂组成；所述阻燃协效剂为有机硅酸盐协效剂、高岭土、纳米蒙脱土、硼酸锌中的一种或多种；所述防霉菌剂由二硫化四甲基秋兰姆和无机含银离子的铝硅酸盐组成，所述二硫化四甲基秋兰姆、无机含银离子的铝硅酸盐之间的质量比为1:1。
2.如权利要求1所述的充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料，其特征在于，所述热塑性聚氨酯TPU为聚醚型TPU、聚酯型聚TPU,聚己内酯型TPU中的一种或多种；所述乙烯-丙烯酸酯共聚物为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物EMMA、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EMA、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物EEA、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EAA中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料，其特征在于，所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲脂-马来酸酐共聚物、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐共聚物、SEBS接枝马来酸酐共聚物中的一种或多种；所述润滑剂为硬脂酸钙、聚乙烯蜡、硅酮粉、EBS中的一种或多种；所述抗氧剂为抗氧剂1035、抗氧剂168、抗氧剂TH-412S、抗氧剂1098、光稳定剂622中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料，其特征在于，所述氮系无卤阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐中的一种或两种；所述磷系无卤阻燃剂为二乙基次膦酸铝、无机次磷酸铝、聚磷酸铵中的一种或多种。
5.如权利要求1-4任一项所述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将除热塑性聚氨酯TPU以外的原料混合均匀，得到混合物；
S2.将热塑性聚氨酯TPU进行干燥处理；
S3.将上述混合物和干燥后的热塑性聚氨酯TPU混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得所述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料。
6.如权利要求5所述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料的制备方法，其特征在于，步骤S2中干燥处理的温度为70-100℃，干燥处理的时间为4-8h；步骤S3中双螺杆挤出机的挤出温度为160-200℃。
7.如权利要求1-4任一项所述充电电缆用阻燃抗开裂TPU护套料在电动汽车充电电缆上的应用。
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