CN116265525B - 一种漂浮缆用低密度高耐温耐油耐热变形tpe及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种漂浮缆用低密度高耐温耐油耐热变形TPE，按质量份计，制备原料包括：热塑性弹性体40‑90份、ABS塑料5‑15份、高密度聚乙烯10‑20份、软化填充剂10‑20份、相容剂1‑5份、填料1‑5份、润滑剂0.1‑1.5份、发泡剂2‑10份。本发明所述TPE经过发泡后，得到的护套TPE具有更低的密度，使其具有一定的漂浮度，并且具有良好的耐油性和耐热老化、耐油和耐热变形性能。
Description
技术领域
本发明涉及C08L27技术领域，具体涉及一种漂浮缆用低密度高耐温耐油耐热变形TPE及制备方法。
背景技术
TPE材料是当今时代在电线电缆行业被广泛使用的一种弹性体材料。由于其组分中含有弹性体与树脂，配合各种助剂使用，能够满足各种不同电线电缆产品的使用需求。其中，用于水上机器人或水上仪器的电线电缆在使用的过程中，通常需要使电缆悬浮在水面上，以便仪器的运动和操作。由于电缆中的导体密度通常大于1，则要使电缆悬浮，需要配合使用密度较低的绝缘与护套层。在各种弹性体中，TPU和低烟无卤料的密度都较大，因此并不适用于该领域。密度通常小于1的TPE材料则较为适合。
CN103113740B公开了一种尼龙66的改性弹性体及其制备方法，其组成包括：PA66、尼龙增韧相容剂、SEBS、超低密度聚乙烯、硬脂酸钙、白矿油，本发明具有PA66耐高温和耐油的特性，同时具有SEBS、超低密度聚乙烯比重小、韧性优的特点，且相容性好、产品硬度适宜、成本低廉。但是随着水上机器人和仪器的发展，它们逐渐地能够在各种恶劣条件下使用，如在海上或湖泊上清洁废弃物和油污的器械。这就对相应的电线电缆护套料提出了新的要求：需要耐受除了水以外的各种酸碱，化学液体，还由于仪器的功耗增大，仪器需要连接高电压的电力缆，也相应地对电缆材料提出了一定的耐温要求。虽然电缆的外部整体泡在各种液体中，但内部靠近导体的部分会长时间地处于相对高温的状态，若是耐温等级不足，则容易在内部发生破损，导致事故的发生。上述专利无法应用，因此，开发一种能够耐受高温，且同时能够耐受各种液体的高性能护套料，能够推动各种水上仪器的应用与推广。
CN113549293A公开了一种漂浮线缆用护层材料及其制备方法和应用，其原料包括：基材树脂、中空玻璃微珠、相容剂、抗氧剂，基材树脂由聚丙烯和聚乙烯构成，聚丙烯由均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯构成，聚乙烯由低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯构成，该护层材料兼具优异抗压抗变形能力、耐温等级高、耐海水腐蚀能力强、密度低等性能，可深海使用，且使用寿命长等优点。
发明内容
针对上述问题，本发明第一个方面公开了一种漂浮缆用低密度高耐温耐油耐热变形TPE，按质量份计，制备原料包括：热塑性弹性体40-90份、ABS塑料5-15份、高密度聚乙烯10-20份、软化填充剂10-20份、相容剂1-5份、填料1-5份、润滑剂0.1-1.5份、发泡剂2-10份。
优选的，按质量份计，制备原料包括：热塑性弹性体45-60份、ABS塑料8-12份、高密度聚乙烯15份、软化填充剂15-17份、相容剂2份、填料3份、润滑剂0.5份、发泡剂3份。
在一种实施方式中，所述热塑性弹性体选自苯乙烯类共聚物、热塑性硫化橡胶TPV、聚烯烃系热塑性弹性体中的一种或多种。
优选的，所述热塑性弹性体为苯乙烯类共聚物、热塑性硫化橡胶TPV、聚烯烃系热塑性弹性体的组合，质量比为(28-34)：(4-6)：(10-15)。
进一步优选的，所述热塑性弹性体为苯乙烯类共聚物、热塑性硫化橡胶TPV、聚烯烃系热塑性弹性体的组合，质量比可为(30-34)：5：(13-15)。
在一种实施方式中，所述苯乙烯类共聚物选自SBS、SIS、SEBS、SEPS、改性SEBS中的一种或多种。
优选的，所述苯乙烯类共聚物为SEBS和改性SEBS的组合物，质量比为(10～18)：1。
进一步优选的，所述苯乙烯类共聚物为SEBS和改性SEBS的组合物，质量比为(14～16)：1。
进一步优选的，所述改性SEBS为接枝马来酸酐的SEBS。
进一步优选的，所述接枝马来酸酐的SEBS质量接枝率需大于1％。
所述SEBS为任意市场牌号均可。
所述接枝马来酸酐的SEBS典型牌号为Kraton FG1901 G与Kraton MD6684。
在一种实施方式中，所述热塑性硫化橡胶TPV硬度大于75。
在一种实施方式中，所述聚烯烃系热塑性弹性体选自弹性体改性聚丙烯、聚丙烯弹性体中的一种。
优选的，所述聚烯烃系热塑性弹性体为弹性体改性聚丙烯。
进一步优选的，所述弹性体改性聚丙烯为EPDM橡胶改性PP，参考型号：ENFLEX VX-412-62A
在一种实施方式中，所述ABS塑料为任意注塑级的市场牌号均可。
在一种实施方式中，所述高密度聚乙烯熔融指数小于2g/10min。
优选的，所述高密度聚乙烯熔融指数小于1g/10min。
所述熔融指数在190℃，2.16kg下测得。
发明人在大量实验过程中，创造性发现，加入酸酐改性乙烯共聚物不但能够增加体系的相容性，同时还能够在一定程度上增加产品的力学性能。发明人认为可能的原因是：ABS塑料能够与其余基材在酸酐改性乙烯共聚物的帮助下部分相容，其余不相容部分则会由于扩散作用覆盖于材料表面，形成耐油层，提高TPE的耐油性能。而HDPE与TPV的加入则能够在热冲击和高温条件下为材料提供一定的耐热性支持，且二种材料均与SEBS，丙烯类基材相容性较好，保持一定的力学性能。
在一种实施方式中，所述软化填充剂为白油，CAS为1314-13-2。
在一种实施方式中，所述润滑剂选自芥酸酰胺、山梨酸酰胺、合成酰胺蜡、硬脂酸锌中的一种或多种。
优选的，所述润滑剂为硬脂酸锌或芥酸酰胺。
在一种实施方式中，所述相容剂选自马来酸酐功能化相容剂、酸酐型相容剂、环氧型相容剂中的一种或多种。
优选的，所述相容剂为酸酐型相容剂。
进一步优选的，所述酸酐型相容剂为酸酐改性乙烯共聚物，参考型号：
在一种实施方式中，所述发泡剂采用以PP为载体的包覆型发泡剂母粒，其中复配了成核剂等相关助剂。
在一种实施方式中，所述填料包括云母粉、滑石粉、白炭黑、碳酸钙、蒙脱土中的一种或多种。
优选的，所述填料为碳酸钙或滑石粉。
本发明第二方面公开了所述漂浮缆用低密度高耐温耐油耐热变形TPE的制备方法：先将SEBS与500N油混合充油0.5-1.5小时，后将其余物料一同搅拌10-30分钟。将所有物料倒入双螺杆挤出机造粒。其中挤出机的螺杆直径为65mm，长径比为45，压缩比为3.0。转速设置为250RPM，套筒各区温度设置为150℃-160℃-190℃-190℃-190℃-190℃-190℃-190℃-190℃-190℃。
有益效果：
1、本发明通过加入苯乙烯类共聚物以及聚烯烃系热塑性弹性体，在相容剂的作用下，柔性链段能够自由缠绕，使得体系的结构特征更加完善，增加了其拉伸强度。
2、本发明中加入ABS塑料以及酸酐改性乙烯共聚物不但能够增加体系的相容性，同时还能够在一定程度上增加产品的力学性能。
3、本发明所述TPE经过发泡后，得到的护套TPE具有更低的密度，使其具有一定的漂浮度，并且具有良好的耐油性和耐热老化、耐油和耐热变形性能。
具体实施方式
按质量份计，实施例1-3，对比例1-3原料配比如下表1。
表1
| 种类 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 |
| SEBS | 28 | 31.5 | 29.5 | 39.5 | 33 | 38 |
| 接枝SEBS | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| TPV | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 0 |
| PP弹性体 | 15 | 13 | 13 | 15 | 15 | 0 |
| ABS | 11.5 | 8 | 12 | 0 | 21.5 | 11.5 |
| HDPE | 15 | 15 | 15 | 15 | 0 | 25 |
| 白油 | 15 | 17 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 硬脂酸锌 | 0.5 | 0 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 芥酸酰胺 | 0 | 0.5 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 相容剂 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 发泡剂 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 碳酸钙 | 3 | 0 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 滑石粉 | 0 | 3 | 0 | 0 | 0 | 0 |
所述SEBS购自于中石化巴陵石油化工有限公司，牌号为：YH-503T。
所述ABS购自于奇美实业股份有限公司，牌号为：PA-749SK。
实施例1、实施例2、对比例1-3所述接枝SEBS购自于上海凯茵化工有限公司，牌号为：FG1901，所述接枝马来酸酐的SEBS质量接枝率为1.4-2％。
实施例3所述接枝SEBS购自于上海凯茵化工有限公司，牌号为：MD6684，所述接枝马来酸酐的SEBS质量接枝率为1.05％。
实施例1、实施例2、对比例1-3所述HDPE购自于韩国韩华，型号为：8380，熔融指数为0.7g/10min。
实施例3所述HDPE购自于美国陶氏，型号为：3364，熔融指数为0.75g/10min。
所述TPV购自于金科奥普特高分子，牌号为TPV 6375N。
实施例1、实施例2、对比例1-3所述PP弹性体购自于比利时RAVAGO，牌号为：VX-412-62A。
实施例3所述PP弹性体购自于埃克森美孚，牌号为：3980。
所述白油购自于深圳长天润滑油有限公司，型号为：500N(100号工业白油)。
所述相容剂购自于美国杜邦，牌号为：
所述发泡剂购自于苏州必泰材料科技有限公司，牌号为5150。
所述漂浮缆用低密度高耐温耐油耐热变形TPE的制备方法：先将SEBS与500N油混合充油1小时，后将其余物料一同搅拌15分钟。将所有物料倒入双螺杆挤出机造粒。其中挤出机的螺杆直径为65mm，长径比为45，压缩比为3.0。转速设置为250RPM，套筒各区温度设置为150℃-160℃-190℃-190℃-190℃-190℃-190℃-190℃-190℃-190℃。
性能测试：
1、热冲击性：参照GB/T 33594，对实施例1-3，对比例1-3进行测试，结果见下表2。
2、耐油性：参照GB/T 33594，对实施例1-3，对比例1-3进行测试，结果见下表2。
3、耐水性：参照GB/T 33594，对实施例1-3，对比例1-3进行测试，结果见下表2。
4、耐高温等级：参照UL1581，105度耐温等级，对实施例1-3，对比例1-3进行测试，结果见下表2。
表2
若要同时满足耐油，耐温，热变形，耐水解等性能指标，则需要在配方中加入ABS，高密度聚乙烯，TPV等辅助材料。
Claims (2)
1.一种漂浮缆用低密度高耐温耐油耐热变形TPE，其特征在于，按质量份计，制备原料包括：热塑性弹性体40-90份、ABS塑料5-15份、高密度聚乙烯10-20份、软化填充剂10-20份、相容剂1-5份、填料1-5份、润滑剂0.1-1.5份、发泡剂2-10份；
所述热塑性弹性体为苯乙烯类共聚物、热塑性硫化橡胶TPV、聚烯烃系热塑性弹性体的组合，质量比为(28-34)：(4-6)：(10-15)；
所述苯乙烯类共聚物为SEBS和改性SEBS的组合物，质量比为(10～18)：1；
所述改性SEBS为接枝马来酸酐的SEBS；
所述接枝马来酸酐的SEBS质量接枝率大于1％；
所述热塑性硫化橡胶TPV的硬度大于75；
所述聚烯烃系热塑性弹性体为EPDM橡胶改性PP；
所述高密度聚乙烯的熔融指数小于2g/10min，其中，所述熔融指数在190℃，2.16kg下测得；
所述软化填充剂为白油；
所述润滑剂为硬脂酸锌或芥酸酰胺；
所述相容剂为酸酐改性乙烯共聚物；
所述发泡剂采用以PP为载体的包覆型发泡剂母粒；
所述填料包括云母粉、滑石粉、白炭黑、碳酸钙、蒙脱土中的一种或多种。
2.一种根据权利要求1所述的漂浮缆用低密度高耐温耐油耐热变形TPE的制备方法，其特征在于，制备方法如下：先将SEBS与软化填充剂混合充油0.5-1.5小时，后将其余物料一同搅拌10-30分钟，将所有物料倒入双螺杆挤出机造粒，其中挤出机的螺杆直径为65mm，长径比为45，压缩比为3.0，转速设置为250RPM，套筒各区温度设置为150℃～160℃～190℃～190℃～190℃～190℃～190℃～190℃～190℃～190℃。
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