CN115073911A - 充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电缆材料，尤其是充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料及其制备方法。充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料，由以下材料按照重量份数制成：热塑性聚氨酯弹性体60‑90份，相容剂10‑20份，聚乙烯‑丙烯酸酯橡胶6‑12份，阻燃剂20‑60份，阻燃增效剂10‑30份，聚乙烯蜡0.5‑2份，分子链修复剂0.5‑1.5份，抗氧剂1‑2份。本护套料充分利用聚氨酯耐磨、耐疲劳、耐胀缩、寿命长的特点，配合聚乙烯‑丙烯酸酯橡胶耐高温、耐老化性、耐油性、耐臭氧和抗紫外线的性能，提高了材料整体的耐环境要求，使用寿命更长于普通聚氨酯弹性体电缆料。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆材料，尤其是充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料及其制备方法。
背景技术
随着电动汽车的推广，由此也带来了充电桩的巨大需求。由于充电桩的使用环境等特殊要求，使得对其所使用充电桩电缆在柔软度、机械物理和电性能等方面都提出了较高要求，导致要求作为这类线缆的材料必须低烟无卤阻燃、弹性好、耐温等级高(耐热老化性能好)、耐低温、抗撕裂、电绝缘性能好、耐油、耐臭氧、耐紫外光等特性。现有的耐高温充电桩电缆常采用辐照交联聚烯烃材料，经辐照后具有良好的耐热性，但由于需要具有良好的阻燃性，则需添加大量的无机阻燃粉体，造成了硬度偏大，拉伸强度、抗撕裂性能差，无法满足有柔软度要求的电线电缆。现有的热塑性聚氨酯材料虽然柔软度优于辐照交联聚烯烃材料，但是其耐高温耐老化性能较差，且热塑性聚氨酯材料含有许多极性基团，耐水性能较差，影响产品的使用环境。因此目前的充电桩电缆的技术难点是：TPU本身易燃，且燃烧过程容易滴落。并且TPU耐水解性能差，在长期潮湿环境中可能会发生水解而开裂，因此，需对TPU进行改性处理。
中国专利申请(公开号：CN202996363U)公开了一种无卤阻燃热塑性聚氨酯电缆护套，公开了以亚磷酸酯、二亚磷酸酯和它们的聚合物为磷系阻燃剂，阻燃性能优异。但此类型阻燃剂易吸水，阻燃剂吸水后会发生水解和电离等反应。反应产物在潮湿环境下易迁出，导致阻燃剂与基材的相容性不好，还有可能使基材分解、分子链断裂，从而影响电缆料的长期阻燃性和耐水老化后的物性保留率。
中国专利申请(公开号：CN105038088A)公开了一种耐油耐寒耐高温电动汽车充电桩用弹性体电缆料及其制备方法，该弹性体材料通过引入聚氨酯热塑性弹性(TPU)和氢化丁腈橡胶，解决了单独使用TPU基材耐油一般的缺点，但该材料的力学性能差，需要另外加入均苯型聚酰亚胺作增强剂来提高材料的力学性能和耐热性能，而氢化丁腈橡胶和均苯型聚酰亚胺价格昂贵，因此该材料在实际应用中大大受到限制。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种能够同时满足耐高温、阻燃、耐油、耐水的充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料，具体技术方案为：
充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料，，由以下材料按照重量份数制成：
热塑性聚氨酯弹性体60-90份，相容剂10-20份，聚乙烯-丙烯酸酯橡胶6-12份，阻燃剂20-60份，阻燃增效剂10-30份，聚乙烯蜡0.5-2份，分子链修复剂0.5-1.5份，抗氧剂1-2份。
优选的，所述相容剂为乙烯辛烯共聚树脂的马来酸酐单体接枝物。
优选的，所述热塑性聚氨酯弹性体为二异氰酸酯和大分子二醇及丁二醇的三元嵌段共聚物。
优选的，所述聚乙烯-丙烯酸酯橡胶中丙烯酸甲酯含量为35-40wt％。
优选的，所述阻燃剂采用二乙基次膦酸铝和氢氧化镁的按重量比1：3混合而成。
优选的，所述阻燃增效剂采用硅烷偶联剂包覆三聚氰胺聚磷酸酯。
优选的，所述分子链修复剂为聚N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳化二亚胺。
优选的，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯按重量比2:3混合的组合物。
充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料的制备方法，包括以下步骤：将热塑性聚氨酯弹性体、相容剂、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶放在高速搅拌机中高速搅拌，边搅拌边升温至80-90℃，加入阻燃剂、阻燃增效剂、聚乙烯蜡后继续边升温边高速搅拌至料温为100-110℃，然后加入分子链修复剂、抗氧剂低速搅拌2-4分钟，将混合料放入低温搅拌器或冷却槽中稳定15-30分钟，最后用喂料器加入双螺杆混炼挤出机中进行混炼塑化并造粒，干燥后即得成品。
优选的，所述双螺杆混炼挤出机设有四个温度区域：加料段130℃，混炼段150℃，造粒段165℃，机头170℃。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用分子链修复剂改善聚氨酯弹性体的耐水性。其机理是聚酯所含羧基和水解所产生的羧基与聚N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳化二亚胺反应，生成酰脲衍生物，从而使羧基的自动催化作用中止，又由于每个聚N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳化二亚胺分子含有多个碳化二亚胺，它能够将断链形成的端羧基聚合物重新连接起来，从而起到修补高分子链的作用。
(2)本发明充分利用聚氨酯耐磨、耐疲劳、耐胀缩、寿命长的特点，配合聚乙烯-丙烯酸酯橡胶耐高温、耐老化性、耐油性、耐臭氧和抗紫外线的性能，提高了材料整体的耐环境要求，使用寿命更长于普通聚氨酯弹性体电缆料。
(3)采用阻燃剂与阻燃增效剂之间的协同作用，阻燃剂的表面改性技术、微胶囊包覆技术等，改善在聚烯烃中因大量添加无卤阻燃剂所造成的机械性能严重恶化问题，复合型的聚合物树脂体系具有极强的相容性，极大的提高了无机阻燃剂与有机树脂间的粘合力，还提供了产品优异的物理性能和加工性能。阻燃性能通过GB/T2408V-0垂直燃烧试验，并且绿色环保。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
按如下重量份：热塑性聚氨酯弹性体70份，相容剂20份，聚乙烯-丙烯酸酯橡胶10份，阻燃剂40份，阻燃增效剂20份，聚乙烯蜡0.5份，分子链修复剂0.5份，抗氧剂1份称取原材料，再先将热塑性聚氨酯弹性体、相容剂、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶放在高速搅拌机中高速搅拌，边搅拌边升温至80-90℃，加入阻燃剂、阻燃增效剂、聚乙烯蜡后继续边升温边高速搅拌至料温为100-110℃，然后加入分子链修复剂、抗氧剂低速搅拌2-4分钟，将混合料放入低温搅拌器或冷却槽中稳定15-30分钟，最后用喂料器加入双螺杆混炼挤出机中进行混炼塑化并造粒，干燥后即得成品，其中所述双螺杆混炼挤出机四个温度区域为：加料段130℃，混炼段150℃，造粒段165℃，机头170℃。
实施例2
按如下重量份：热塑性聚氨酯弹性体80份，相容剂12份，聚乙烯-丙烯酸酯橡胶8份，阻燃剂50份，阻燃增效剂25份，聚乙烯蜡1.0份，分子链修复剂1.0份，抗氧剂1.5份称取原材料，再先将热塑性聚氨酯弹性体、相容剂、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶放在高速搅拌机中高速搅拌，边搅拌边升温至80-90℃，加入阻燃剂、阻燃增效剂、聚乙烯蜡后继续边升温边高速搅拌至料温为100-110℃，然后加入分子链修复剂、抗氧剂低速搅拌2-4分钟，将混合料放入低温搅拌器或冷却槽中稳定15-30分钟，最后用喂料器加入双螺杆混炼挤出机中进行混炼塑化并造粒，干燥后即得成品，其中所述双螺杆混炼挤出机四个温度区域为：加料段130℃，混炼段150℃，造粒段165℃，机头170℃。
实施例3
按如下重量份：热塑性聚氨酯弹性体84份，相容剂10份，聚乙烯-丙烯酸酯橡胶6份，阻燃剂60份，阻燃增效剂30份，聚乙烯蜡2.0份，分子链修复剂1.5份，抗氧剂2份称取原材料，再先将热塑性聚氨酯弹性体、相容剂、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶放在高速搅拌机中高速搅拌，边搅拌边升温至80-90℃，加入阻燃剂、阻燃增效剂、聚乙烯蜡后继续边升温边高速搅拌至料温为100-110℃，然后加入分子链修复剂、抗氧剂低速搅拌2-4分钟，将混合料放入低温搅拌器或冷却槽中稳定15-30分钟，最后用喂料器加入双螺杆混炼挤出机中进行混炼塑化并造粒，干燥后即得成品，其中所述双螺杆混炼挤出机四个温度区域为：加料段130℃，混炼段150℃，造粒段165℃，机头170℃。
性能测试结果：
对实施例1-3制备获得的充电桩电缆用耐高温阻燃耐油耐水热塑性聚氨酯弹性体护套料进行性能测试，性能指标如表1所示。对比例为普通充电桩线缆用聚氨酯护套料的样品制备。
表1实施例及对比例所列出的数据均为典型值
由表1可知，本发明所述的充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料机械性能、耐老化、耐水性和耐油性能均较普通聚氨酯护套料更好，适用于更严苛的使用环境。
Claims (10)
1.充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，由以下材料按照重量份数制成：
热塑性聚氨酯弹性体60-90份，相容剂10-20份，聚乙烯-丙烯酸酯橡胶6-12份，阻燃剂20-60份，阻燃增效剂10-30份，聚乙烯蜡0.5-2份，分子链修复剂0.5-1.5份，抗氧剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述相容剂为乙烯辛烯共聚树脂的马来酸酐单体接枝物。
3.根据权利要求1所述的充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体为二异氰酸酯和大分子二醇及丁二醇的三元嵌段共聚物。
4.根据权利要求1所述的充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述聚乙烯-丙烯酸酯橡胶中丙烯酸甲酯含量为35-40wt％。
5.根据权利要求1所述的充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述阻燃剂采用二乙基次膦酸铝和氢氧化镁的按重量比1：3混合而成。
6.根据权利要求1所述的充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述阻燃增效剂采用硅烷偶联剂包覆三聚氰胺聚磷酸酯。
7.根据权利要求1所述的充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述分子链修复剂为聚N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳化二亚胺。
8.根据权利要求1所述的充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯按重量比2:3混合的组合物。
9.充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将热塑性聚氨酯弹性体、相容剂、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶放在高速搅拌机中高速搅拌，边搅拌边升温至80-90℃，加入阻燃剂、阻燃增效剂、聚乙烯蜡后继续边升温边高速搅拌至料温为100-110℃，然后加入分子链修复剂、抗氧剂低速搅拌2-4分钟，将混合料放入低温搅拌器或冷却槽中稳定15-30分钟，最后用喂料器加入双螺杆混炼挤出机中进行混炼塑化并造粒，干燥后即得成品。
10.根据权利要求9所述的充电桩电缆用热塑性聚氨酯弹性体护套料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆混炼挤出机设有四个温度区域：加料段130℃，混炼段150℃，造粒段165℃，机头170℃。
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