CN114292461B - 一种新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法和应用，其原料包括：基础树脂、相容剂、无卤阻燃剂、抗氧剂、助交联剂，基础树脂包括SEBS、聚苯醚、线性低密度聚乙烯树脂、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、乙烯基硅橡胶和三元乙丙橡胶，SEBS为充油型SEBS；制备时，可以先分别制成聚苯醚母粒、阻燃母粒，然后与其他原料混合挤出制成；该材料能够同时满足轻量化、耐水、耐油以及耐溶剂的需求，并且能够用于生产大平方（导体面积≥6.0 mm2）新能源汽车车内高压电线。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车线缆领域，具体涉及一种新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着环保等方面的需求，世界各国基本均在提倡相对较环保的新能源行业，例如已经逐渐普及的新能源汽车。目前，新能源汽车虽然发展较好，但是随着消费者对其质量要求的不断提高，仍然暴露出部分不足之处，例如新能源汽车线，已有的汽车线比重太大，难以满足轻量化的需求，对新能源汽车负荷较大，同时还存在大平方(导体面积≥6.0mm2)车内高压电线(高压为电压在AC 600-1000V/DC 900-1500V)占比提高的需求趋势。此外，现有新能源汽车耐高温的柔软线缆还难以兼顾耐水、耐油以及耐溶剂等需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种改进的新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料，该材料能够同时满足轻量化、耐水、耐油以及耐溶剂的需求，并且能够用于生产大平方(导体面积≥6.0mm2)新能源汽车车内高压电线。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：
一种新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料，该辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料的原料包括：基础树脂、相容剂、无卤阻燃剂、抗氧剂、助交联剂，所述基础树脂包括SEBS、聚苯醚、线性低密度聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯基硅橡胶和三元乙丙橡胶，所述SEBS为充油型SEBS；
以质量百分含量计，所述原料中，充油型SEBS 15％-45％、聚苯醚1％-6％、线性低密度聚乙烯树脂5％-25％、乙烯-醋酸乙烯共聚物2％-20％、乙烯基硅橡胶3％-15％、三元乙丙橡胶3％-20％、相容剂1％-8％、无卤阻燃剂10％-40％、助交联剂0.4％-4％、抗氧剂1％-7％。
根据本发明的一些优选方面，以质量百分含量计，所述原料中，充油型SEBS 15％-35％、聚苯醚1％-5％、线性低密度聚乙烯树脂10％-20％、乙烯-醋酸乙烯共聚物5％-15％、乙烯基硅橡胶4％-12％、三元乙丙橡胶5％-15％、相容剂1％-6％、无卤阻燃剂10％-30％、助交联剂1％-3％、抗氧剂1％-5％。
在本发明的一些优选实施方式中，以质量百分含量计，所述原料中，充油型SEBS20％-35％、聚苯醚2％-4％、线性低密度聚乙烯树脂13％-18％、乙烯-醋酸乙烯共聚物8％-15％、乙烯基硅橡胶6％-12％、三元乙丙橡胶8％-14％、相容剂1％-5％、无卤阻燃剂10％-30％、助交联剂1％-3％、抗氧剂1％-5％。
根据本发明的一些优选方面，所述充油型SEBS、所述聚苯醚、所述线性低密度聚乙烯树脂、所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、所述乙烯基硅橡胶和所述三元乙丙橡胶的投料质量比为1∶0.08-0.2∶0.4-0.8∶0.2-0.6∶0.15-0.5∶0.2-0.6。
根据本发明的一些优选方面，所述充油型SEBS采用白油、碳氢合成油分别独立地或共同对SEBS进行充油获得；以质量百分含量计，所述原料中，SEBS占10％-20％，白油占2％-10％，碳氢合成油占3％-15％。
根据本发明的一些优选方面，所述SEBS为线型结构，重均分子量为20万-30万。
根据本发明的一些优选方面，所述聚苯醚的重均分子量为3万-5万，门尼粘度为30-50。
根据本发明的一些优选方面，所述线性低密度聚乙烯树脂为双峰线性低密度聚乙烯树脂，熔融指数为0.1-2g/10min。
根据本发明的一些优选方面，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的熔融指数为2-10g/10min，VA含量为20％-30％。
根据本发明的一些优选方面，所述乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为2％-10％。
根据本发明的一些优选方面，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为40-50，乙烯含量为40％-50％。
根据本发明的一些优选方面，所述相容剂为马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，接枝率为1％-2％，相比其相容剂效果更好。
根据本发明的一些优选方面，所述无卤阻燃剂由二乙基次膦酸铝和氰尿酸三聚氰胺盐构成，所述二乙基次膦酸铝与所述氰尿酸三聚氰胺盐的投料质量比为2-4∶1。
根据本发明的一些优选方面，所述助交联剂由三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和三聚氰酸三烯丙酯构成，所述三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯与所述三聚氰酸三烯丙酯的投料质量比为0.5-0.8∶1。
根据本发明的一些优选方面，所述抗氧剂由抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂HP-10、抗氧剂1035和2-巯基苯并咪唑锌盐构成，所述抗氧剂1010、所述抗氧剂1076、所述抗氧剂HP-10、所述抗氧剂1035和所述2-巯基苯并咪唑锌盐的投料质量比为0.4-0.8∶0.2-0.6∶0.3-0.7∶0.3-0.7∶1。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将全部聚苯醚、部分SEBS、部分白油、部分线性低密度聚乙烯树脂、40％-60％的抗氧剂混合均匀，挤出造粒，制成聚苯醚母粒；
(2)将全部乙烯基硅橡胶、全部三元乙丙橡胶、全部相容剂、全部无卤阻燃剂、部分乙烯-醋酸乙烯共聚物、全部助交联剂、配方量其余的抗氧剂，密炼，挤出造粒，制成阻燃母粒；
(3)将配方量其余SEBS、配方量其余白油、全部碳氢合成油混合均匀，再加入聚苯醚母粒、阻燃母粒、配方量其余乙烯-醋酸乙烯共聚物、配方量其余线性低密度聚乙烯树脂，混合均匀，挤出造粒，制成所述新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料。
根据本发明的一些优选方面，步骤(1)中，全部聚苯醚、部分SEBS、部分白油、部分线性低密度聚乙烯树脂的投料质量比为1∶0.8-1.2∶0.8-1.2∶0.8-1.2，所述挤出造粒的温度为：
机身：140-160℃、190-210℃、220-240℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、240-260℃、230-250℃；机头：220-240℃；模具：200-220℃。
根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，所述密炼的密炼温度为150-170℃，所述挤出造粒的温度为：机身：135-155℃、140-160℃、145-165℃、150-170℃；机颈：140-160℃；模头：140-160℃。
根据本发明的一些优选方面，步骤(3)中，所述挤出造粒的温度为：
机身：90-110℃、110-130℃、170-190℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃；机头：190-210℃；模具：190-210℃。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料在制备新能源汽车线中的应用。
根据本发明，本发明中提及的熔融指数均为以ASTM D1238标准在190℃条件下按照测试载荷为2.16kg时测定。
根据本发明，本发明中提及的门尼粘度以ML1+4，100℃测定。
根据本发明，本发明中提及的运动粘度在40℃下测定。
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：
本发明针对现有的新能源汽车线缆存在的一些问题，创新地采用聚苯醚、线性低密度聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶与充油型SEBS(氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)结合共同作为基础树脂，使得本发明的材料不仅能够用于生产-40～150℃耐温等级、大平方(导体面积≥6.0mm2)的新能源汽车车内电线，硬度适中，适应于狭小空间布线，尤其是还能够兼顾轻量化、耐水、耐油以及耐溶剂等方面的需求；
同时本发明新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料的制备方法解决了块状原料不适合高扭矩高转速双螺杆挤出工艺的冲突，同时有利于材料性能的发挥和电线制造的稳定性，其外观细腻、截面紧实，阻燃效果优异。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述实施例中未作特殊说明，所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。
以下实施例中，如无特殊说明，“％”均指质量百分含量。
实施例1-3
本些实施例提供一种新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料，其原料配方如表1所示。
表1
上述的新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将全部聚苯醚、部分SEBS、部分白油、部分线性低密度聚乙烯树脂、50％的抗氧剂在捏合机中低速混合均匀，在拉条双螺杆挤出机上挤出造粒，制成聚苯醚母粒；全部聚苯醚、部分SEBS、部分白油、部分线性低密度聚乙烯树脂的投料质量比为1∶1∶1∶1，所述挤出造粒的挤出温度为：
机身：150℃、200℃、230℃、260℃、260℃、260℃、260℃、260℃、260℃、260℃、250℃、240℃；机头：230℃；模具：210℃，主机转速：300±5RPM；
(2)将全部乙烯基硅橡胶、全部三元乙丙橡胶、全部相容剂、全部无卤阻燃剂、40％的乙烯-醋酸乙烯共聚物、全部助交联剂、配方量其余的抗氧剂，密炼，挤出造粒，制成阻燃母粒；所述密炼的密炼温度为160℃，所述挤出造粒的温度为：
机身：145℃、150℃、155℃、160℃；机颈：150℃；模头：150℃；
(3)将配方量其余SEBS、配方量其余白油、全部碳氢合成油在捏合机中混合均匀，再加入聚苯醚母粒、阻燃母粒、配方量其余乙烯-醋酸乙烯共聚物、配方量其余线性低密度聚乙烯树脂，混合均匀，挤出造粒，制成所述新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料；所述挤出造粒的温度为：
机身：100℃、120℃、180℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃；机头：200℃；模具：200℃，主机转速：300±5RPM。
对比例1
基本同实施例1，其区别仅在于：不加聚苯醚、乙烯基硅橡胶和三元乙丙橡胶，相应调整充油型SEBS的添加量为36％，线性低密度聚乙烯树脂为20％，乙烯-醋酸乙烯共聚物为15％。
对比例2
基本同实施例1，其区别仅在于：将聚苯醚、乙烯基硅橡胶和三元乙丙橡胶均替换为同等量的乙烯-辛烯共聚物POE(熔融指数为0.5g/10min)，即乙烯-辛烯共聚物的添加量为21％。
对比例3
基本同实施例1，其区别仅在于：将所有的原料混合，采用密炼机密炼(温度为200℃)，然后挤出造粒(挤出造粒的温度为：机身：160℃、180℃、200℃、210℃；机颈：200℃；模头：200℃)，制成辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料。
性能测试
将上述实施例1-3以及对比例1-3所得辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料进行如下一些性能测试，具体结果参见表2所示。
表2
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。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
Claims (7)
1.一种新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料，该辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料的原料包括：基础树脂、相容剂、无卤阻燃剂、抗氧剂、助交联剂，所述基础树脂包括SEBS，其特征在于，所述基础树脂还包括聚苯醚、线性低密度聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯基硅橡胶和三元乙丙橡胶，所述SEBS为充油型SEBS；
以质量百分含量计，所述原料中，充油型SEBS 15%-45%、聚苯醚1%-6%、线性低密度聚乙烯树脂5%-25%、乙烯-醋酸乙烯共聚物2%-20%、乙烯基硅橡胶3%-15%、三元乙丙橡胶3%-20%、相容剂1%-8%、无卤阻燃剂10%-40%、助交联剂0.4%-4%、抗氧剂1%-7%；
所述充油型SEBS、所述聚苯醚、所述线性低密度聚乙烯树脂、所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、所述乙烯基硅橡胶和所述三元乙丙橡胶的投料质量比为1∶0.08-0.2∶0.4-0.8∶0.2-0.6∶0.15-0.5∶0.2-0.6；
所述充油型SEBS采用白油、碳氢合成油分别独立地或共同对SEBS进行充油获得；以质量百分含量计，所述原料中，SEBS占10%-20%，白油占2%-10%，碳氢合成油占3%-15%；
所述SEBS为线型结构，重均分子量为20万-30万；
所述聚苯醚的重均分子量为3万-5万，门尼粘度为30-50；
所述线性低密度聚乙烯树脂为双峰线性低密度聚乙烯树脂，以ASTM D1238标准在190℃条件下按照测试载荷为2.16 kg时测定的熔融指数为0.1-2 g/10min；
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物以ASTM D1238标准在190℃条件下按照测试载荷为2.16 kg时测定的熔融指数为2-10 g/10min，VA含量为20%-30%；
所述乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为2%-10%；
所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为40-50，乙烯含量为40%-50%；
所述辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将全部聚苯醚、部分SEBS、部分白油、部分线性低密度聚乙烯树脂、40%-60%的抗氧剂混合均匀，挤出造粒，制成聚苯醚母粒；
（2）将全部乙烯基硅橡胶、全部三元乙丙橡胶、全部相容剂、全部无卤阻燃剂、部分乙烯-醋酸乙烯共聚物、全部助交联剂、配方量其余的抗氧剂，密炼，挤出造粒，制成阻燃母粒；
（3）将配方量其余SEBS、配方量其余白油、全部碳氢合成油混合均匀，再加入聚苯醚母粒、阻燃母粒、配方量其余乙烯-醋酸乙烯共聚物、配方量其余线性低密度聚乙烯树脂，混合均匀，挤出造粒，制成所述新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料，其特征在于，以质量百分含量计，所述原料中，充油型SEBS 15%-35%、聚苯醚1%-5%、线性低密度聚乙烯树脂10%-20%、乙烯-醋酸乙烯共聚物5%-15%、乙烯基硅橡胶4%-12%、三元乙丙橡胶5%-15%、相容剂1%-6%、无卤阻燃剂10%-30%、助交联剂1%-3%、抗氧剂1%-5%。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，接枝率为1%-2%；
所述无卤阻燃剂由二乙基次膦酸铝和氰尿酸三聚氰胺盐构成，所述二乙基次膦酸铝与所述氰尿酸三聚氰胺盐的投料质量比为2-4∶1。
4.根据权利要求1所述的新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料，其特征在于，所述助交联剂由三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和三聚氰酸三烯丙酯构成，所述三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯与所述三聚氰酸三烯丙酯的投料质量比为0.5-0.8∶1；
所述抗氧剂由抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂HP-10、抗氧剂1035和2-巯基苯并咪唑锌盐构成，所述抗氧剂1010、所述抗氧剂1076、所述抗氧剂HP-10、所述抗氧剂1035和所述2-巯基苯并咪唑锌盐的投料质量比为0.4-0.8∶0.2-0.6∶0.3-0.7∶0.3-0.7∶1。
5.一种权利要求1-4中任一项权利要求所述的新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将全部聚苯醚、部分SEBS、部分白油、部分线性低密度聚乙烯树脂、40%-60%的抗氧剂混合均匀，挤出造粒，制成聚苯醚母粒；
（2）将全部乙烯基硅橡胶、全部三元乙丙橡胶、全部相容剂、全部无卤阻燃剂、部分乙烯-醋酸乙烯共聚物、全部助交联剂、配方量其余的抗氧剂，密炼，挤出造粒，制成阻燃母粒；
（3）将配方量其余SEBS、配方量其余白油、全部碳氢合成油混合均匀，再加入聚苯醚母粒、阻燃母粒、配方量其余乙烯-醋酸乙烯共聚物、配方量其余线性低密度聚乙烯树脂，混合均匀，挤出造粒，制成所述新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料。
6.根据权利要求5所述的新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，全部聚苯醚、部分SEBS、部分白油、部分线性低密度聚乙烯树脂的投料质量比为1∶0.8-1.2∶0.8-1.2∶0.8-1.2，所述挤出造粒的温度为：
机身：140-160℃、190-210℃、220-240℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、240-260℃、230-250℃；机头：220-240℃；模具：200-220℃；
步骤（2）中，所述密炼的密炼温度为150-170℃，所述挤出造粒的温度为：机身：135-155℃、140-160℃、145-165℃、150-170℃；机颈：140-160℃；模头：140-160℃；
步骤（3）中，所述挤出造粒的温度为：
机身：90-110℃、110-130℃、170-190℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃；机头：190-210℃；模具：190-210℃。
7.一种权利要求1-4中任一项权利要求所述的新能源汽车线用辐照交联无卤阻燃聚烯烃材料在制备新能源汽车线中的应用。
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