CN115873336A - 一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料及其制备方法，属于电线材料技术领域。该阻燃绝缘材料由以下重量份组分的原料制得：EVA60～80份，POE 20～30份，复配阻燃剂110～140份，抗氧剂2～5份，相容剂5～20份，交联助剂10～20份，润滑剂5～8份；所述复配阻燃剂包括以下重量份组分：氢氧化铝30～35份，硅烷改性氢氧化镁60～70份，可膨胀石墨10～15份，包覆红磷10～20份。所述阻燃绝缘材料不仅具有优异的阻燃绝缘效果，还具有良好的力学性能和加工性能。
Description
技术领域
本发明属于电线材料技术领域，涉及一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料及其制备方法。
背景技术
随着新能源汽车的普及，人们对新能源汽车电线的要求也越来越严格，且特别关注新能源汽车电线的阻燃性和绝缘性。长期以来汽车电线的阻燃性依赖于卤素型阻燃剂，于是以PVC等为基材的电线几乎垄断了主要市场。随着人们环保意识的不断深入和增强，以含溴化合物为代表的卤素阻燃剂正面临禁用，故寻找合适的无卤阻燃剂取代卤素阻燃剂，合成新的复合材料应用于汽车电线迫在眉睫。
近年来氢氧化镁、氢氧化铝等无卤阻燃剂在国内外受到广泛关注，无卤阻燃剂与卤素阻燃剂相比，在使电线所用复合材料获得优良阻燃效果的同时，还能够抑制烟雾和卤化氢等毒性气体的生成，赋予材料无毒性、无腐蚀性等特点，是一种环境友好的绿色阻燃剂。然而，为了满足电线对阻燃性的要求，需要添加比卤系阻燃剂更大量的无卤阻燃剂，大量无机粉体难以分散均匀，大大降低了材料的力学性能和加工性能。
因而，如何在保持汽车电线材料良好的阻燃性同时避免材料力学性能和加工性能的大幅下降，成为了目前市场上亟待解决的问题。
中国专利CN114181449A《高压线用150℃低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及制备方法》公开了一种用于新能源汽车高压线的150℃低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及制备方法，但该电缆料的阻燃效果和力学性能仍需进一步提升。
发明内容
为了解决在保持汽车电线材料良好的阻燃性同时避免材料力学性能和加工性能的大幅下降的问题，本发明提供一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料及其制备方法，不仅具有优异的阻燃绝缘效果，还具有良好的力学性能和加工性能。
本发明的目的在于提供一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料。
本发明的另一目的是提供上述新能源汽车电线用阻燃绝缘材料的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料，由以下重量份组分的原料制得：
EVA 60～80份，POE 20～30份，复配阻燃剂110～140份，抗氧剂2～5份，相容剂5～20份，交联助剂10～20份，润滑剂5～8份；
所述复配阻燃剂包括以下重量份组分：氢氧化铝30～35份，硅烷改性氢氧化镁60～70份，可膨胀石墨10～15份，包覆红磷10～20份。
EVA，乙烯-醋酸乙烯共聚物，具有良好的柔软性、弹性、耐低温、化学稳定性好，绝缘性能优异，被广泛用于电线电缆领域。但EVA易燃，且与无机粉体的包容性和相容性较差，很难分散均匀，甚至会使无机粉体团聚成小颗粒或者粉包，影响电线的力学性能、外观质量以及加工性能。
氢氧化镁是一种环境友好的绿色阻燃剂，分解温度高，能与多种成分复配，能中和燃烧过程中产生的酸性和腐蚀性气体，使高分子材料获得优良阻燃效果的同时，还能够抑制烟雾和卤化氢等毒性气体的生成。但氢氧化镁在高分子材料中使用时，添加量往往要达到60％以上才能获得理想的阻燃效果。
本申请通过先用硅烷偶联剂对氢氧化镁改性，再用硅烷改性氢氧化镁、氢氧化铝、可膨胀石墨与包覆红磷以特定的配比复合使用制得复配阻燃剂，通过协同作用大大提高复配阻燃剂的阻燃效果，可在保证达到阻燃目的同时有效减少复配阻燃剂在高分子材料中的添加量。在使用复配阻燃剂的EVA体系中加入流动性好、与无机填料相容性高的POE(乙烯和辛烯高聚物)，使物料容易分散均匀，避免团聚，提高电线材料的力学性能，同时也改善了整个体系的流动性，有利于挤出成型加工，容易实现工业化生产。
作为本发明的一种优选技术方案，所述复配阻燃剂包括以下重量份组分：氢氧化铝30～34份，硅烷改性氢氧化镁62～70份，可膨胀石墨13～15份，包覆红磷12～15份。
优选地，所述硅烷改性氢氧化镁通过以下方法制备得到：将硅烷偶联剂KH550溶于乙醇中，加入氢氧化镁制成浆液，60～100℃下搅拌3～5h，干燥即得所述硅烷改性氢氧化镁。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂DSTP、抗氧剂1010中的一种或两种。
优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝EVA、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或两种。
优选地，交联助剂为TAIC、烯丙哌三嗪、六氟双酚A二丙烯酸酯中的一种或多种。
优选地，所述润滑剂为高分子硅酮。
所述新能源汽车电线用阻燃绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将EVA、POE、复配阻燃剂、抗氧剂、相容剂、交联助剂、润滑剂加入高速混合机充分混合5～10min，得到均匀物料；
S2.将S1所得物料加入单双螺杆挤出机在200～220℃下造粒，即得所述新能源汽车电线用阻燃绝缘材料。
本发明的有益效果：
(1)本申请通过先用硅烷偶联剂对氢氧化镁改性，再用硅烷改性氢氧化镁、氢氧化铝、可膨胀石墨与包覆红磷以特定的配比复合使用制得复配阻燃剂，通过协同作用大大提高复配阻燃剂的阻燃效果，可在保证达到阻燃目的同时有效减少复配阻燃剂在高分子材料中的添加量。
(2)本申请在使用复配阻燃剂的EVA体系中加入流动性好、与无机填料相容性高的POE(乙烯和辛烯高聚物)，使物料容易分散均匀，避免团聚，提高电线材料的力学性能，同时也改善了整个体系的流动性，有利于挤出成型加工，容易实现工业化生产。
(3)本申请通过EVA、POE、复配阻燃剂等组分以特定配比制得新能源汽车电线用阻燃绝缘材料，制备简单，阻燃绝缘性能优异，适合工业化生产。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
实施例中的原料均可通过市售得到；除非特别说明，本发明所采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将EVA 68重量份、POE 25重量份、复配阻燃剂120重量份(氢氧化铝30重量份，硅烷改性氢氧化镁62重量份，可膨胀石墨13重量份，包覆红磷15重量份)、抗氧剂3重量份、相容剂12重量份、交联助剂17重量份、润滑剂6重量份加入高速混合机充分混合5min，得到均匀物料；
S2.将S1所得物料加入单双螺杆挤出机在200℃下造粒，即得所述新能源汽车电线用阻燃绝缘材料。
实施例2
一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将EVA 75重量份、POE 26重量份、复配阻燃剂125重量份(氢氧化铝33重量份，硅烷改性氢氧化镁66重量份，可膨胀石墨13重量份，包覆红磷13重量份)、抗氧剂4重量份、相容剂17重量份、交联助剂12重量份、润滑剂5重量份加入高速混合机充分混合8min，得到均匀物料；
S2.将S1所得物料加入单双螺杆挤出机在220℃下造粒，即得所述新能源汽车电线用阻燃绝缘材料。
实施例3
一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将EVA 77重量份、POE 22重量份、复配阻燃剂134重量份(氢氧化铝34重量份，硅烷改性氢氧化镁70重量份，可膨胀石墨15重量份，包覆红磷12重量份)、抗氧剂2重量份、相容剂9重量份、交联助剂18重量份、润滑剂8重量份加入高速混合机充分混合10min，得到均匀物料；
S2.将S1所得物料加入单双螺杆挤出机在210℃下造粒，即得所述新能源汽车电线用阻燃绝缘材料。
对比例1
一种新能源汽车电线用材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将EVA 68重量份、POE 25重量份、复配阻燃剂120重量份(氢氧化铝30重量份，氢氧化镁62重量份，可膨胀石墨13重量份，包覆红磷15重量份)、抗氧剂3重量份、相容剂12重量份、交联助剂17重量份、润滑剂6重量份加入高速混合机充分混合5min，得到均匀物料；
S2.将S1所得物料加入单双螺杆挤出机在200℃下造粒，即得所述新能源汽车电线用材料。
对比例2
一种新能源汽车电线用材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将EVA 68重量份、POE 25重量份、复配阻燃剂92重量份(氢氧化铝30重量份，硅烷改性氢氧化镁62重量份)、抗氧剂3重量份、相容剂12重量份、交联助剂17重量份、润滑剂6重量份加入高速混合机充分混合5min，得到均匀物料；
S2.将S1所得物料加入单双螺杆挤出机在200℃下造粒，即得所述新能源汽车电线用材料。
对比例3
一种新能源汽车电线用材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将EVA 68重量份、复配阻燃剂120重量份(氢氧化铝30重量份，氢氧化镁62重量份，可膨胀石墨13重量份，包覆红磷15重量份)、抗氧剂3重量份、相容剂12重量份、交联助剂17重量份、润滑剂6重量份加入高速混合机充分混合5min，得到均匀物料；
S2.将S1所得物料加入单双螺杆挤出机在200℃下造粒，即得所述新能源汽车电线用材料。
根据JB/T10707-2007对以上实施例1～3和对比例1～3制备的材料进行制样、性能测试，复合材料的性能测试结果见表1。
表1实施例1～3和对比例1～3的性能测试结果
由表1可知，本发明各实施例新能源汽车电线用阻燃绝缘材料具有优异的阻燃性、绝缘性和力学性能，在较少的阻燃剂添加量下达到了理想的阻燃效果。而对比例1复配阻燃剂中使用未改性的氢氧化镁，未能充分分散，导致高分子材料的阻燃性、绝缘性和力学性能较差；对比例2复配阻燃剂中不添加可膨胀石墨与包覆红磷，导致复配阻燃剂无机粉体分散性差，阻燃效果大幅降低；对比例3不使用POE，导致EVA体系与复配阻燃剂相容性差，力学性能大幅降低。
用耐油辐照交联电线电缆料优异的综合性能是上述各组分协同作用的结果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料，其特征在于，由以下重量份组分的原料制得：
EVA 60～80份，POE 20～30份，复配阻燃剂110～140份，抗氧剂2～5份，相容剂5～20份，交联助剂10～20份，润滑剂5～8份；
所述复配阻燃剂包括以下重量份组分：氢氧化铝30～35份，硅烷改性氢氧化镁60～70份，可膨胀石墨10～15份，包覆红磷10～20份。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料，其特征在于，所述复配阻燃剂包括以下重量份组分：氢氧化铝30～34份，硅烷改性氢氧化镁62～70份，可膨胀石墨13～15份，包覆红磷12～15份。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料，其特征在于，所述硅烷改性氢氧化镁通过以下方法制备得到：将硅烷偶联剂KH550溶于乙醇中，加入氢氧化镁制成浆液，60～100℃下搅拌3～5h，干燥即得所述硅烷改性氢氧化镁。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂DSTP、抗氧剂1010中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝EVA、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料，其特征在于，所述交联助剂为TAIC、烯丙哌三嗪、六氟双酚A二丙烯酸酯中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电线用阻燃绝缘材料，其特征在于，所述润滑剂为高分子硅酮。
8.一种权利要求1～7任一项所述的新能源汽车电线用阻燃绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1.将EVA、POE、复配阻燃剂、抗氧剂、相容剂、交联助剂、润滑剂加入高速混合机充分混合5～10min，得到均匀物料；
S2.将S1所得物料加入单双螺杆挤出机在200～220℃下造粒，即得所述新能源汽车电线用阻燃绝缘材料。
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115181356A (zh) * | 2022-07-02 | 2022-10-14 | 南京全信传输科技股份有限公司 | 105℃船舰用低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料、制备方法及应用 |
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2022
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Patent Citations (1)
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| CN115181356A (zh) * | 2022-07-02 | 2022-10-14 | 南京全信传输科技股份有限公司 | 105℃船舰用低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料、制备方法及应用 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117757175A (zh) * | 2024-02-22 | 2024-03-26 | 河南云瀚实业有限公司 | 一种新能源车用阻燃高分子组合物及其生产工艺 |
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