CN114573940A - 电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料 - Google Patents

电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料的组成成分包括如下重量份数原料：弹性复合材料20‑40份、聚丙烯10‑20份、聚烯烃树脂15‑35份、聚碳酸酯5‑15份、环氧树脂5‑15份、聚氧乙烯醚5‑10份、无卤阻燃剂15‑35份、相容剂15‑25份、偶联剂1‑5份、助剂1‑5份和抗氧剂3‑9份。本发明中，聚丙烯本身的抗冲击性能较差，加入弹性复合材料后，弹性粒子引发的银纹‑剪切带可充分发挥作用，使得混合材料的抗冲击性能显著提高，用于制备电缆料，有利于提高电缆料的抗冲击性能和结构强度，本发明所得电缆料具有环保、低发烟量、无卤、不产生腐蚀性气体等优点。

Description

电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料
技术领域
本发明涉及电缆料技术领域，具体涉及一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料。
背景技术
电线电缆是工农业生产和现代生活中不可或缺的重要材料，我国是全世界最大的电线电缆生产国家，电线电缆行业在我国的国民经济中占有非常重要的地位。热塑性弹性体，又称为“第三代橡胶”，具有优良的力学性能和加工性能，耐候性优越，是一种极佳的电缆料。
传统技术中的电线电缆行业主要用PVC作线缆的包覆材料，但PVC、含溴类阻燃电线电缆在燃烧过程中产生大量有毒浓烟以及腐蚀性气体，这将加速火灾现场人员的窒息和加大救援人员的救援难度；而且释放的腐蚀性气体将会使火灾现场及附近的电器遭到腐蚀而报废；另外，卤系阻燃剂在生产、运输、储藏、应用、废弃产品的回收过程中存在毒性积累以及产生致癌物质。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料具有环保、低发烟量、无卤、不产生腐蚀性气体等优点。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料的组成成分包括如下重量份数原料：弹性复合材料20-40份、聚丙烯10-20份、聚烯烃树脂15-35份、聚碳酸酯5-15份、环氧树脂5-15份、聚氧乙烯醚5-10份、无卤阻燃剂15-35份、相容剂15-25份、偶联剂1-5份、助剂1-5份和抗氧剂3-9份。
优选的，该电缆料的组成成分包括如下重量份数原料：
弹性复合材料30份、聚丙烯15份、聚烯烃树脂25份、聚碳酸酯10份、环氧树脂10份、聚氧乙烯醚7份、无卤阻燃剂25份、相容剂20份、偶联剂3份、助剂3份和抗氧剂6份。
优选的，所述弹性复合材料选用型号为SBS LG-501苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或乙烯-辛烯共聚物。
优选的，所述聚烯烃树脂选用相对分子质量为3×106的聚乙烯树脂或聚丙烯树脂。
优选的，所述无卤阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁或磷酸中的一种。
优选的，所述相容剂为噁唑啉或马来酸酐。
优选的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
优选的，所述助剂为脂肪酸钠或脂肪酸镁。
优选的，所述抗氧剂为二烷基二硫代氨基甲酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代氨基甲酸锑或二烷基二硫代氨基甲酸镉中的一种。
该电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料的制备方法包括如下几个步骤：
(1)按比例称取弹性复合材料和聚丙烯，在高速混合器中混合均匀，经双螺杆挤出机造粒，备用；
(2)按比例称取聚烯烃树脂、聚碳酸酯、环氧树脂、无卤阻燃剂和抗氧剂，投入高速混合器混合均匀，加入温度为130～160℃的双螺杆挤出机混炼造粒，备用；
(3)按比例称取剩余物料，与步骤(1)和步骤(2)所得粒料共同加入高速混合器中混合均匀，随后在温度为130～150℃、螺杆转速为300-400r/min的双螺杆挤出机混炼造粒，即得电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料。
本发明的有益效果为：
聚丙烯本身的抗冲击性能较差，加入弹性复合材料后，弹性粒子引发的银纹-剪切带可充分发挥作用，使得混合材料的抗冲击性能显著提高，用于制备电缆料，有利于提高电缆料的抗冲击性能和结构强度。选用型号为SBS LG-501苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或乙烯-辛烯共聚物对聚丙烯进行改性，具有以下优势：由于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物及乙烯-辛烯共聚物的侧乙基较长，改进了弹性复合材料的加工流变性能，使弹性复合材料具有较强的剪切敏感性和低的熔体弹性。
氢氧化铝和氢氧化镁均为金属水合物，具有填充剂、阻燃剂、发烟抑制剂等功能。磷酸属于强酸，有很强的脱水性，能使聚合物脱水炭化，在其表面形成炭化层，从而使聚合物内部与氧隔绝，阻止燃烧。采用氢氧化铝、氢氧化镁或磷酸用于制备电缆料，使得电缆料具备阻燃、抑烟等特性。
弹性复合材料主链与聚烯烃树脂相同，而结构中又含有极性基团，与无卤阻燃剂之间结合性良好，这样在无卤阻燃剂微粒表面与树脂之间形成了一个接枝聚乙烯的可塑性界面层，有利于填料的分散，消除了复合材料界面处的内应力，避免在界面处产生微裂纹，从而大幅提高了复合材料的拉伸强度和韧性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料的组成成分包括如下重量份数原料：
弹性复合材料20-40份、聚丙烯10-20份、聚烯烃树脂15-35份、聚碳酸酯5-15份、环氧树脂5-15份、聚氧乙烯醚5-10份、无卤阻燃剂15-35份、相容剂15-25份、偶联剂1-5份、助剂1-5份和抗氧剂3-9份。
其中：
弹性复合材料选用型号为SBS LG-501苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或乙烯-辛烯共聚物。
聚烯烃树脂选用相对分子质量为3×106的聚乙烯树脂或聚丙烯树脂。
无卤阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁或磷酸中的一种。
相容剂为噁唑啉或马来酸酐。
偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
助剂为脂肪酸钠或脂肪酸镁。
抗氧剂为二烷基二硫代氨基甲酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代氨基甲酸锑或二烷基二硫代氨基甲酸镉中的一种。
电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料的制备方法，包括如下几个步骤：
(1)按比例称取弹性复合材料和聚丙烯，在高速混合器中混合均匀，经双螺杆挤出机造粒，备用；
(2)按比例称取聚烯烃树脂、聚碳酸酯、环氧树脂、无卤阻燃剂和抗氧剂，投入高速混合器混合均匀，加入温度为130～160℃的双螺杆挤出机混炼造粒，备用；
(3)按比例称取剩余物料，与步骤(1)和步骤(2)所得粒料共同加入高速混合器中混合均匀，随后在温度为130～150℃、螺杆转速为300-400r/min的双螺杆挤出机混炼造粒，即得电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料。
实施例1：
电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料中各原料组分的配比如下：
表1实施例1中各原料组分的配比
组分 重量/g
SBS LG-501苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 200
聚丙烯 100
相对分子质量为3×10<sup>6</sup>的聚乙烯树脂 150
聚碳酸酯 50
环氧树脂 50
聚氧乙烯醚 50
氢氧化铝 150
噁唑啉 150
钛酸酯偶联剂 10
脂肪酸钠 10
二烷基二硫代氨基甲酸锌 30
实施例2：
电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料中各原料组分的配比如下：
表2实施例2中各原料组分的配比
Figure BDA0003538277760000051
Figure BDA0003538277760000061
实施例3：
电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料中各原料组分的配比如下：
表3实施例3中各原料组分的配比
组分 重量/g
SBS LG-501苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 300
聚丙烯 150
相对分子质量为3×10<sup>6</sup>的聚乙烯树脂 250
聚碳酸酯 100
环氧树脂 100
聚氧乙烯醚 75
磷酸 250
噁唑啉 200
钛酸酯偶联剂 30
脂肪酸钠 30
二烷基二硫代氨基甲酸锑 60
实施例4：
电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料中各原料组分的配比如下：
表4实施例4中各原料组分的配比
组分 重量/g
SBS LG-501苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 300
聚丙烯 150
相对分子质量为3×10<sup>6</sup>的聚乙烯树脂 250
聚碳酸酯 100
环氧树脂 100
聚氧乙烯醚 75
磷酸 250
噁唑啉 200
钛酸酯偶联剂 30
脂肪酸钠 30
二烷基二硫代氨基甲酸镉 60
实施例5：
电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料中各原料组分的配比如下：
表5实施例5中各原料组分的配比
Figure BDA0003538277760000071
Figure BDA0003538277760000081
对比例1：
一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料与实施例3之间的区别仅在于：未添加聚丙烯。
对比例2：
一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料与实施例3之间的区别仅在于：未添加聚烯烃树脂。
对比例3：
一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料与实施例3之间的区别仅在于：未添加聚碳酸酯。
对比例4：
一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料与实施例3之间的区别仅在于：未添加环氧树脂。
对比例5：
一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料与实施例3之间的区别仅在于：未添加聚氧乙烯醚。
对比例6：
一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料与实施例3之间的区别仅在于：未添加无卤阻燃剂。
对比例7：
一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料与实施例3之间的区别仅在于：未添加相容剂。
对比例8：
一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料与实施例3之间的区别仅在于：聚烯烃树脂的相对分子质量为3×103。
对比例9：
一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料与实施例3之间的区别仅在于：聚烯烃树脂的相对分子质量为3×104。
对比例10：
一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料与实施例3之间的区别仅在于：聚烯烃树脂的相对分子质量为3×105。
对比例11：
一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料与实施例3之间的区别仅在于：聚烯烃树脂的相对分子质量为3×107。
对比例12：
一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，该电缆料与实施例3之间的区别仅在于：聚烯烃树脂的相对分子质量为3×108。
将上述实施例1-5、对比例1-12所得电缆料进行性能测试，测得电缆料中的综合性能，结果参见表6。
表6实施例1-5、对比例1-12所得电缆料的性能参数
Figure BDA0003538277760000091
Figure BDA0003538277760000101
由表6可知：
实施例1-5中所得各电缆料的拉伸强度、氧指数和断裂伸长率数值接近，各组分含量的差异未能影响电缆料的拉伸强度、氧指数和断裂伸长率。
由对比例1-6可知，未添加弹性复合材料、聚丙烯、聚烯烃树脂、聚碳酸酯、环氧树脂或聚氧乙烯醚，对电缆料的拉伸强度和断裂伸长率均产生较大影响，对电缆料的氧指数影响较小。
由对比例7可知，未添加无卤阻燃剂，使得电缆料的氧指数大幅降低。
由对比例8-12可知，聚烯烃树脂相对分子质量的变化，亦使得电缆料的拉伸强度、氧指数和断裂伸长率数值均降低。
综上所述，聚丙烯本身的抗冲击性能较差，加入弹性复合材料后，弹性粒子引发的银纹-剪切带可充分发挥作用，使得混合材料的抗冲击性能显著提高，用于制备电缆料，有利于提高电缆料的抗冲击性能和结构强度。选用型号为SBS LG-501苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或乙烯-辛烯共聚物对聚丙烯进行改性，具有以下优势：由于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物及乙烯-辛烯共聚物的侧乙基较长，改进了弹性复合材料的加工流变性能，使弹性复合材料具有较强的剪切敏感性和低的熔体弹性。
氢氧化铝和氢氧化镁均为金属水合物，具有填充剂、阻燃剂、发烟抑制剂等功能。磷酸属于强酸，有很强的脱水性，能使聚合物脱水炭化，在其表面形成炭化层，从而使聚合物内部与氧隔绝，阻止燃烧。采用氢氧化铝、氢氧化镁或磷酸用于制备电缆料，使得电缆料具备阻燃、抑烟等特性。
弹性复合材料主链与聚烯烃树脂相同，而结构中又含有极性基团，与无卤阻燃剂之间结合性良好，这样在无卤阻燃剂微粒表面与树脂之间形成了一个接枝聚乙烯的可塑性界面层，有利于填料的分散，消除了复合材料界面处的内应力，避免在界面处产生微裂纹，从而大幅提高了复合材料的拉伸强度和韧性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，其特征在于，该电缆料的组成成分包括如下重量份数原料：
弹性复合材料20-40份、聚丙烯10-20份、聚烯烃树脂15-35份、聚碳酸酯5-15份、环氧树脂5-15份、聚氧乙烯醚5-10份、无卤阻燃剂15-35份、相容剂15-25份、偶联剂1-5份、助剂1-5份和抗氧剂3-9份。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，其特征在于，该电缆料的组成成分包括如下重量份数原料：
弹性复合材料30份、聚丙烯15份、聚烯烃树脂25份、聚碳酸酯10份、环氧树脂10份、聚氧乙烯醚7份、无卤阻燃剂25份、相容剂20份、偶联剂3份、助剂3份和抗氧剂6份。
3.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，其特征在于，所述弹性复合材料选用型号为SBS LG501苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或乙烯-辛烯共聚物。
4.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，其特征在于，所述聚烯烃树脂选用相对分子质量为3×106的聚乙烯树脂或聚丙烯树脂。
5.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，其特征在于，所述无卤阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁或磷酸中的一种。
6.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，其特征在于，所述相容剂为噁唑啉或马来酸酐。
7.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
8.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，其特征在于，所述助剂为脂肪酸钠或脂肪酸镁。
9.根据权利要求1所述的电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，其特征在于，所述抗氧剂为二烷基二硫代氨基甲酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代氨基甲酸锑或二烷基二硫代氨基甲酸镉中的一种。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料，其特征在于，该电缆料的制备方法包括如下几个步骤：
(1)按比例称取弹性复合材料和聚丙烯，在高速混合器中混合均匀，经双螺杆挤出机造粒，备用；
(2)按比例称取聚烯烃树脂、聚碳酸酯、环氧树脂、无卤阻燃剂和抗氧剂，投入高速混合器混合均匀，加入温度为130～160℃的双螺杆挤出机混炼造粒，备用；
(3)按比例称取剩余物料，与步骤(1)和步骤(2)所得粒料共同加入高速混合器中混合均匀，随后在温度为130～150℃、螺杆转速为300-400r/min的双螺杆挤出机混炼造粒，即得电动汽车充电桩电缆用无卤型热塑性弹性体电缆料。
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