CN115477829A - 一种耐油低烟无卤电缆料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于低烟无卤技术领域，具体涉及一种耐油低烟无卤电缆料及其制备方法和应用。所述耐油低烟无卤电缆料包括以下重量份计的组分：热塑性聚酯弹性体20‑50份、三元乙丙橡胶10‑40份、马来酸酐‑POE接枝物5‑10份、阻燃剂50‑100份、交联剂1‑5份、防老剂1‑5份、抗氧剂1‑5份。本发明低烟无卤电缆料结合了热塑性聚酯弹性体和三元乙丙橡胶各自的优点，获得了耐油性能优异的产品，同时耐低温性能优良，可以适应国内不同地区的气候温度，扩大了产品适应性。
Description
技术领域
本发明属于低烟无卤技术领域，具体涉及一种耐油低烟无卤电缆料及其制备方法和应用。
背景技术
低烟无卤电缆料由于其在燃烧过程发烟少，燃烧气体无毒的特点广泛应用于轨道交通、建筑等领域。传统低烟无卤料常用PE/EVA/POE树脂体系，阻燃体系常用氢氧化铝或者氢氧化镁无机粉体阻燃剂，此体系耐油性能差，无法满足机车、船缆、油井等场合的电线电缆要求。
现有技术用于改善耐油性能的常用方法是使用醋酸乙烯含量高(通常50％以上)的EVA，或者在原料中添加耐油性能好的硅橡胶、丁苯橡胶等，虽然能够提高材料的耐油性能但是制得材料在低温性能和可加工性等方面均变差，且该方法生产成本高，不利于大规模的推广使用。因此，亟需研发一种能够同时具有较好耐油、低温和可加工性能的低烟无卤电缆料。
发明内容
本发明旨在提供一种耐油低烟无卤电缆料及其制备方法和应用，该低烟无卤电缆料结合了热塑性聚酯弹性体(TPEE)和三元乙丙橡胶(EPDM)各自的优点，获得了力学性能、耐油性能优异的产品，同时耐低温性能优良，可以适应国内不同地区的气候温度，扩大了产品适应性。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种耐油低烟无卤电缆料，包括以下重量份计的组分：热塑性聚酯弹性体20-50份、三元乙丙橡胶10-40份、马来酸酐-POE接枝物5-10份、阻燃剂50-100份、交联剂1-5份、防老剂1-5份、抗氧剂1-5份。
优选地，所述的耐油低烟无卤电缆料，包括以下重量份计的组分：热塑性聚酯弹性体30-35份、三元乙丙橡胶20-30份、马来酸酐-POE接枝物7-8份、阻燃剂90-95份、交联剂3-4份、防老剂3-4份、抗氧剂2-3份。
优选地，所述三元乙丙橡胶的乙烯含量≥40wt％，ENB含量≥4wt％，充油量为5-15wt％，充油量测试方法参照《SH/T 1718-2015充油橡胶中油含量的测定》。
优选地，所述交联剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷和三烯丙基异氰酸酯的混合物、过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰酸酯的混合物、双叔丁基过氧化二异丙基苯和三烯丙基异氰酸酯的混合物中的至少一种。
优选地，所述的耐油低烟无卤电缆料，至少包括以下(1)～(3)中的一项：
(1)所述2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷和三烯丙基异氰酸酯的混合物中2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷、三烯丙基异氰酸酯的重量份数比为1：(1～3)；
(2)所述过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰酸酯的混合物中过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰酸酯的重量份数比为1：(1～3)；
(3)所述双叔丁基过氧化二异丙基苯和三烯丙基异氰酸酯的混合物中双叔丁基过氧化二异丙基苯、三烯丙基异氰酸酯的混合物的重量份数比为1：(1～3)。
优选地，所述马来酸酐-POE接枝物的接枝率＞0.6％。
优选地，所述的耐油低烟无卤电缆料，至少包含以下(1)～(3)中的一项：
(1)所述阻燃剂为氢氧化铝和/或氢氧化镁；
(2)所述防老剂为N,N'-二(β-萘基)对苯二胺和2-巯基苯并咪唑的混合物；更优选地，所述N,N'-二(β-萘基)对苯二胺和2-巯基苯并咪唑的重量份数比为3:1；
(3)所述抗氧剂包含主抗氧剂和辅抗氧剂；其中主抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，辅抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
一种所述耐油低烟无卤电缆料的制备方法，包括以下步骤：
将配方量的所有组分投入密炼机进行密炼，之后进行挤出造粒，即得耐油低烟无卤电缆料。
优选地，所述密炼的温度为140-160℃，所述挤出造粒温度为130-150℃。
一种所述耐油低烟无卤电缆料在制备阻燃、耐低温、耐油性材料中的应用。所述阻燃、耐低温、耐油性材料包括耐油机车缆。
热塑性聚酯弹性体不存在容易交联的双键结构，三元乙丙橡胶存在可交联的碳碳双键结构，在交联剂和相容剂的共同作用下，三元乙丙橡胶的碳碳双键发生加成反应后与热塑性聚酯弹性体进行交联，形成海岛结构，使热塑性聚酯弹性体/三元乙丙橡胶复合体系能够具有优异的耐低温性能和耐油性能，同时形成的橡胶相海岛结构能够进一步改善热塑性聚酯弹性体/三元乙丙橡胶复合体系的力学性能。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明选用热塑性聚酯弹性体、三元乙丙橡胶作为材料基体，在交联剂和相容剂的作用下，能够有效解决热塑性聚酯弹性体在添加大量阻燃剂时存在的力学性能下降迅速的问题，同时制得的材料具有优异的耐油和耐低温性能，可以适应国内不同地区的气候温度，扩大了产品适应性。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
下述实施例和对比例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，如无特别说明，阻燃剂、防老剂、抗氧剂均通过市售获得，且平行实验中使用的是同一种。
实施例及对比例所用原料说明见表1。
表1
实施例1～8和对比例1～5
实施例1～8和对比例1～5的耐油低烟无卤电缆料，组分及重量份如表2所示。
实施例1～8和对比例1～5的耐油低烟无卤电缆料的制备方法包括如下步骤：
将配方量的所有组分投入密炼机在150℃下进行密炼，之后在140℃下进行挤出造粒，即得耐油低烟无卤电缆料。
表2实施例和对比例中组分用量(重量份)
性能测试
将实施例1-8及对比例1-5的耐油低烟无卤电缆料制成相应的检测样品并进行相关性能测试，具体测试方法和标准如表3所示，性能测试结果如表4所示。
制样：将实施例1-8及对比例1-5的耐油低烟无卤电缆料在温度180℃、压力15MPa的平板硫化机上压片硫化交联30min后得到1mm和2mm样片，1mm样片用于测试力学、低温和耐油性能，2mm样片用于测试氧指数，制样成功后室温下调节16h后进行测试。
表3性能测试方法和标准
表4性能测试结果
从表4的实验结果可以得知，本发明实施例通过热塑性聚酯弹性体、三元乙丙橡胶、交联剂、相容剂等组分间的相互作用使制得的耐油低烟无卤电缆料能够同时兼顾力学、耐油性、耐低温性以及阻燃性能，其中，拉伸强度可以实现11～13MPa，断裂伸长率可保持在150～220的范围，-40℃断裂伸率可以实现32％～50％，IRM902油强度变化率保持在-23％～-14％，IRM902油伸长率变化率保持在-27％～-15％，IRM903油强度变化率保持在-27％～-18％，IRM903油伸长率变化率保持在-29％～-19％，氧指数保持在30以上，得到一种综合性能优异，适用范围更广的材料。
从实施例与对比例1～2的实验结果可以得知，当只选用单一的热塑性聚酯弹性体或三元乙丙橡胶作为材料基体时，最终制得的材料无法兼顾较好的力学性能和耐低温性能，对比例2制得的材料具有的耐油性能较差，无法达到标准要求；对比例3中加入的热塑性聚酯弹性体和三元乙丙橡胶的重量份数不合适，导致制得的耐油低烟无卤电缆料的耐油性能无法达到标准的要求；对比例4选用天然橡胶材料替换三元乙丙橡胶材料，制得材料具有的拉伸强度差于实施例，且具有的耐油性能无法达到标准的要求；对比例5中不加入相容剂，导致体系中的组分无法实现较好的融合，最终具有的拉伸强度、断裂伸长率力学性能、耐低温性能均明显变差。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种耐油低烟无卤电缆料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：热塑性聚酯弹性体20-50份、三元乙丙橡胶10-40份、马来酸酐-POE接枝物5-10份、阻燃剂50-100份、交联剂1-5份、防老剂1-5份、抗氧剂1-5份。
2.如权利要求1所述的耐油低烟无卤电缆料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：热塑性聚酯弹性体30-35份、三元乙丙橡胶20-30份、马来酸酐-POE接枝物7-8份、阻燃剂90-95份、交联剂3-4份、防老剂3-4份、抗氧剂2-3份。
3.如权利要求1所述的耐油低烟无卤电缆料，其特征在于，所述三元乙丙橡胶的乙烯含量≥40wt％，ENB含量≥4wt％，充油量为5-15wt％。
4.如权利要求1所述的耐油低烟无卤电缆料，其特征在于，所述交联剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷和三烯丙基异氰酸酯的混合物、过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰酸酯的混合物、双叔丁基过氧化二异丙基苯和三烯丙基异氰酸酯的混合物中的至少一种。
5.如权利要求4所述的耐油低烟无卤电缆料，其特征在于，至少包括以下(1)～(3)中的一项：
(1)所述2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷和三烯丙基异氰酸酯的混合物中2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷、三烯丙基异氰酸酯的重量份数比为1：(1～3)；
(2)所述过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰酸酯的混合物中过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰酸酯的重量份数比为1：(1～3)；
(3)所述双叔丁基过氧化二异丙基苯和三烯丙基异氰酸酯的混合物中双叔丁基过氧化二异丙基苯、三烯丙基异氰酸酯的混合物的重量份数比为1：(1～3)。
6.如权利要求1所述的耐油低烟无卤电缆料，其特征在于，所述马来酸酐-POE接枝物的接枝率＞0.6％。
7.如权利要求1所述的耐油低烟无卤电缆料，其特征在于，至少包含以下(1)～(3)中的一项：
(1)所述阻燃剂为氢氧化铝和/或氢氧化镁；
(2)所述防老剂为N,N'-二(β-萘基)对苯二胺和2-巯基苯并咪唑的混合物；
(3)所述抗氧剂包含主抗氧剂和辅抗氧剂；其中主抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，辅抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
8.一种如权利要求1～7任一所述耐油低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将配方量的所有组分投入密炼机进行密炼，之后进行挤出造粒，即得耐油低烟无卤电缆料。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述密炼的温度为140-160℃，所述挤出造粒温度为130-150℃。
10.一种如权利要求1～7任一所述耐油低烟无卤电缆料在制备阻燃、耐低温、耐油性材料中的应用。
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| JPH11199748A (ja) * | 1998-01-16 | 1999-07-27 | Unitika Ltd | 熱可塑性ポリエステル樹脂組成物およびその製造方法 |
| CN106380869A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-08 | 上海至正道化高分子材料股份有限公司 | 一种125度辐照交联新能源汽车高压线用弹性体电缆料及其制备方法 |
| CN109651687A (zh) * | 2018-12-30 | 2019-04-19 | 江苏达胜高聚物股份有限公司 | 一种电动汽车用抗撕裂辐照交联电缆料及其制备方法 |
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