CN116515186A - 一种热塑性弹性体电缆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热塑性弹性体电缆料及其制备方法，包括下列重量份物质组成：聚乙烯60‑70份；高结炭阻燃性树脂5‑10份；苯乙烯系弹性体5‑10份；聚烯烃树脂5‑10份；助剂10‑15份。本发明的有益效果是：利用聚合物中的“海‑岛”结构、聚合物中的微交联技术、采用自制高耐水性磷氮复配阻燃剂、采用纳米金属氧化物阻燃增效剂、采用自制复配抗氧化体系、无卤阻燃剂高分散母粒的制备、采用表面相容体系等方法，综合以上组合物的成份及相应比例，结合无卤阻燃剂高分散母粒的制备，通过连续化挤出工艺，形成了无卤阻燃热塑性弹性体线缆料，以解决目前项目同类产品阻燃性能差、物理机械性能差、耐油性能差、易吸水开裂、耐热性能差等技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆料，具体为一种热塑性弹性体电缆料及其制备方法，属于电缆料技术领域。
背景技术
目前用于充电桩电缆的胶料有热塑性弹性体、聚氨酯弹性体、硅烷交联乙丙橡胶、辐照交联聚烯烃，国内CQC标准料都是以热塑性弹性体为主，由于手感好、易加工、耐磨性好、硬度低等优点，得到很多充电桩电缆厂家垂青。
但由于热塑性弹性体中刚性大的基材添加量大，应力得不到释放，很容易在使用过程中出现开裂问题，这也是个致命的缺点；
聚氨酯弹性体也有部分客户使用，耐油性能、耐磨性能以及撕裂强度都很高，但加工工艺范围狭窄，成本高，耐水解性能差等缺点阻碍了其发展；
欧盟各国大都以橡胶作为充电桩的生产材料，耐磨性、耐油性优异，但加工繁琐，还需要硫化装置，增加了制造成本。
国内外用于充电桩领域的电缆料主要是PVC(聚氯乙烯)，PVC电缆料的优点是成本低、具有优良的电性能、易加工，但是随着社会的进步和科学技术的飞速发展，PVC内在的弱点(燃烧时释放的大量烟雾，严重的腐蚀性气体和有毒气体)益发明显，经过多年的研究得出卤素存在以下隐患：
1.安全：火灾的现场，由于卤素在燃烧时，释放出大量有毒气体，使逃生者都不能讯速的逃离现场.
2.健康：卤素对人体健康的危害，如破坏人体免疫系统，对生殖发育的影响，致癌的作用。
3.环境：一些含有挥发性的含卤素有机化合物，对环境破坏特别大，其中对臭氧层破坏极大，严重破坏了人类的生存环境。随着人们生活水平的提高，绿色环保，保护地球成为主流，所以无卤的应用会越来越广，卤素将慢慢退出历史舞台。
因此我们提出了一种热塑性弹性体电缆料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种热塑性弹性体电缆料及其制备方法，利用聚合物中的“海-岛”结构、聚合物中的微交联技术、采用自制高耐水性磷氮复配阻燃剂、采用纳米金属氧化物阻燃增效剂、采用自制复配抗氧化体系、无卤阻燃剂高分散母粒的制备、采用表面相容体系等方法，综合以上组合物的成份及相应比例，结合无卤阻燃剂高分散母粒的制备，通过连续化挤出工艺，形成了无卤阻燃热塑性弹性体线缆料，以解决目前项目同类产品阻燃性能差、物理机械性能差、耐油性能差、易吸水开裂、耐热性能差等技术问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种热塑性弹性体电缆料，包括下列重量份物质组成：
聚乙烯60-70份；
高结炭阻燃性树脂5-10份；
苯乙烯系弹性体5-10份；
聚烯烃树脂5-10份；
助剂10-15份。
优选的，所述助剂下列重量份物质组成：
无卤阻燃剂1-3份；
阻燃增效剂2-3份；
芥酸酰胺1-2份；
硅酮2-3份；
抗氧剂1-2份；
抗铜剂1-2份。
优选的，所述电缆料技术指标如下：
①低温冲击脆化温度-40℃；
②绝缘级：20℃时体积电阻率≥1.0×1014；
③机械性能：强度≥10.0Mpa伸率≥300％；
④热空气老化，136℃7天，强度/伸长率保留率：≥75％/75％
⑤耐油性能，IRM 902(50±5)℃，20h
IRM 903(23±5)℃，20h
ISO 1817(23±5)℃，20h：外径变化率≤15％；
⑥阻燃性能，通过UL 1581垂直燃烧(VW-1)；
⑦氧指数≥25；
⑧析出性能，高温高湿(80℃，95％湿度)循环7天：不析出；
⑨开裂性能，在自然条件下放置30天，不开裂。
一种热塑性弹性体电缆料的制备方法，包括以下步骤：
S1、助剂预处理
S2、高混预处理
S5、双螺杆挤出
S4、冷却、剪切。
优选的，所述助剂预处理步骤：
利用聚合物中的“海-岛”结构、聚合物中的微交联技术、制备高耐水性磷氮复配阻燃剂和纳米金属氧化物阻燃增效剂，采用自制复配抗氧化体系制备无卤阻燃剂高分散母粒，制备无卤阻燃剂高分散母粒，采用表面相容体系等方法，综合助剂的成份及相应比例。
优选的，所述高混预处理步骤：
将配比后的聚乙烯、高结炭阻燃性树脂、苯乙烯系弹性体、聚烯烃树脂、无卤阻燃剂(或母粒)、阻燃增效剂(或母粒)和其他添加剂一起加入混合设备内，持续混合搅拌1-10分钟。
优选的，所述双螺杆挤出步骤：
利用双螺杆挤出机在塑化温度200-250℃范围内将混合搅拌后的原料进行挤出。
优选的，所述冷却、剪切步骤：
双螺杆挤出出后利用水冷工艺进行冷却，最终经切粒成型。
本发明的有益效果是：利用聚合物中的“海-岛”结构、聚合物中的微交联技术、采用自制高耐水性磷氮复配阻燃剂、采用纳米金属氧化物阻燃增效剂、采用自制复配抗氧化体系、无卤阻燃剂高分散母粒的制备、采用表面相容体系等方法，综合以上组合物的成份及相应比例，结合无卤阻燃剂高分散母粒的制备，通过连续化挤出工艺，形成了无卤阻燃热塑性弹性体线缆料，以解决目前项目同类产品阻燃性能差、物理机械性能差、耐油性能差、易吸水开裂、耐热性能差等技术问题；
将配比后的聚乙烯、高结炭阻燃性树脂、苯乙烯系弹性体、聚烯烃树脂、无卤阻燃剂(或母粒)、阻燃增效剂(或母粒)和其他添加剂一起加入混合设备内，持续混合搅拌1-10分钟；利用双螺杆挤出机在塑化温度200-250℃范围内将混合搅拌后的原料进行挤出，双螺杆挤出出后利用水冷工艺进行冷却，最终经切粒成型。
附图说明
图1为本发明的制备流程示意图；
图2为本发明的材料成分示意图；
图3为本发明的测试结果示意图一；
图4为本发明的测试结果示意图二；
图5为本发明的测试结果示意图三；
图6为本发明的测试结果示意图四。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
本发明实施例公开一种热塑性弹性体电缆料。
根据附图1所示，包括下列重量份物质组成：
聚乙烯60-70份；
高结炭阻燃性树脂5-10份；
苯乙烯系弹性体5-10份；
聚烯烃树脂5-10份；
助剂10-15份。
所述助剂下列重量份物质组成：
无卤阻燃剂1-3份；
阻燃增效剂2-3份；
芥酸酰胺1-2份；
硅酮2-3份；
抗氧剂1-2份；
抗铜剂1-2份。
电缆料性能测试：
力学性能测试，包括抗拉强度、断裂伸长率、载荷下伸长率、永久变形率等；
电气性能测试，包括20℃体积电阻率、介电强度等；
理化性能测试，包括密度、氧指数等；
燃烧性能测试，包括材料的阻燃自熄性能等；
耐油性能测试，包括成品线耐油后的外径变化率等。
所述电缆料技术指标如下：
①低温冲击脆化温度-40℃；
②绝缘级：20℃时体积电阻率≥1.0×1014；
③机械性能：强度≥10.0Mpa伸率≥300％；
④热空气老化，136℃7天，强度/伸长率保留率：≥75％/75％
⑤耐油性能，IRM 902(50±5)℃，20h
IRM 903(23±5)℃，20h
ISO 1817(23±5)℃，20h：外径变化率≤15％；
⑥阻燃性能，通过UL 1581垂直燃烧(VW-1)；
⑦氧指数≥25；
⑧析出性能，高温高湿(80℃，95％湿度)循环7天：不析出；
⑨开裂性能，在自然条件下放置30天，不开裂。
一种热塑性弹性体电缆料的制备方法，包括以下步骤：
S1、助剂预处理
S2、高混预处理
S5、双螺杆挤出
S4、冷却、剪切。
所述助剂预处理步骤：
利用聚合物中的“海-岛”结构、聚合物中的微交联技术、制备高耐水性磷氮复配阻燃剂和纳米金属氧化物阻燃增效剂，采用自制复配抗氧化体系制备无卤阻燃剂高分散母粒，制备无卤阻燃剂高分散母粒，采用表面相容体系等方法，综合助剂的成份及相应比例。
所述高混预处理步骤：
将配比后的聚乙烯、高结炭阻燃性树脂、苯乙烯系弹性体、聚烯烃树脂、无卤阻燃剂(或母粒)、阻燃增效剂(或母粒)和其他添加剂一起加入混合设备内，持续混合搅拌1-10分钟。
所述双螺杆挤出步骤：
利用双螺杆挤出机在塑化温度200-250℃范围内将混合搅拌后的原料进行挤出。
螺杆挤出机是能将一系列化工基本单元过程，如固体输送、增压、熔融、排气、脱湿、熔体输送和泵出等物理过程集中在挤出机内的螺杆上来进行的机器。相比于单螺杆挤出机，双螺杆挤出机能使熔体得到更加充分的混合，因此应用更广泛。
所述冷却、剪切步骤：
双螺杆挤出出后利用水冷工艺进行冷却，最终经切粒成型。
利用聚合物中的“海-岛”结构、聚合物中的微交联技术、制备高耐水性磷氮复配阻燃剂和纳米金属氧化物阻燃增效剂，采用自制复配抗氧化体系制备无卤阻燃剂高分散母粒，制备无卤阻燃剂高分散母粒，采用表面相容体系等方法，综合助剂的成份及相应比例；
将配比后的聚乙烯、高结炭阻燃性树脂、苯乙烯系弹性体、聚烯烃树脂、无卤阻燃剂(或母粒)、阻燃增效剂(或母粒)和其他添加剂一起加入混合设备内，持续混合搅拌1-10分钟；
利用双螺杆挤出机在塑化温度200-250℃范围内将混合搅拌后的原料进行挤出，双螺杆挤出出后利用水冷工艺进行冷却，最终经切粒成型；
形成了无卤阻燃热塑性弹性体线缆料，以解决目前项目同类产品阻燃性能差、物理机械性能差、耐油性能差、易吸水开裂、耐热性能差等技术问题；
并进行下述电缆料性能测试：
力学性能测试，包括抗拉强度、断裂伸长率、载荷下伸长率、永久变形率等；
电气性能测试，包括20℃体积电阻率、介电强度等；
理化性能测试，包括密度、氧指数等；
燃烧性能测试，包括材料的阻燃自熄性能等；
耐油性能测试，包括成品线耐油后的外径变化率等。
电缆料技术指标如下：
①低温冲击脆化温度-40℃；
②绝缘级：20℃时体积电阻率≥1.0×1014；
③机械性能：强度≥10.0Mpa伸率≥300％；
④热空气老化，136℃7天，强度/伸长率保留率：≥75％/75％
⑤耐油性能，IRM 902(50±5)℃，20h
IRM 903(23±5)℃，20h
ISO 1817(23±5)℃，20h：外径变化率≤15％；
⑥阻燃性能，通过UL 1581垂直燃烧(VW-1)；
⑦氧指数≥25；
⑧析出性能，高温高湿(80℃，95％湿度)循环7天：不析出；
⑨开裂性能，在自然条件下放置30天，不开裂。
实施例1：
根据附图2所示，选取相对应的重量份数的原料和助剂：
聚乙烯65份、高结炭阻燃性树脂8份、苯乙烯系弹性体10份、聚烯烃树脂6份、无卤阻燃剂1份、阻燃增效剂2份、芥酸酰胺2份、硅酮3份、抗氧剂1份和抗铜剂2份；
性能测试技术指标如下附图3。
实施例2：
根据附图2所示，选取相对应的重量份数的原料和助剂：
聚乙烯67份、高结炭阻燃性树脂6份、苯乙烯系弹性体7份、聚烯烃树脂10份、无卤阻燃剂2份、阻燃增效剂1份、芥酸酰胺2份、硅酮1份、抗氧剂2份和抗铜剂2份；
性能测试技术指标如下附图4。
实施例3：
根据附图2所示，选取相对应的重量份数的原料和助剂：
聚乙烯65份、高结炭阻燃性树脂8份、苯乙烯系弹性体9份、聚烯烃树脂9份、无卤阻燃剂1份、阻燃增效剂1份、芥酸酰胺2份、硅酮2份、抗氧剂2份和抗铜剂1份；
性能测试技术指标如下附图5。
实施例4：
根据附图2所示，选取相对应的重量份数的原料和助剂：
聚乙烯64份、高结炭阻燃性树脂10份、苯乙烯系弹性体10份、聚烯烃树脂8份、无卤阻燃剂1份、阻燃增效剂2份、芥酸酰胺1份、硅酮1份、抗氧剂2份和抗铜剂1份；
性能测试技术指标如下附图6。
综上所述，最佳配比方案应选择实施例2。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种热塑性弹性体电缆料，其特征在于，包括下列重量份物质组成：
聚乙烯60-70份；
高结炭阻燃性树脂5-10份；
苯乙烯系弹性体5-10份；
聚烯烃树脂5-10份；
助剂10-15份。
2.根据权利要求1所述的一种热塑性弹性体电缆料，其特征在于：所述助剂下列重量份物质组成：
无卤阻燃剂1-3份；
阻燃增效剂2-3份；
芥酸酰胺1-2份；
硅酮2-3份；
抗氧剂1-2份；
抗铜剂1-2份。
3.根据权利要求1所述的一种热塑性弹性体电缆料，其特征在于：所述电缆料技术指标如下：
①低温冲击脆化温度-40℃；
②绝缘级：20℃时体积电阻率≥1.0×1014；
③机械性能：强度≥10.0Mpa伸率≥300％；
④热空气老化，136℃7天，强度/伸长率保留率：≥75％/75％
⑤耐油性能，IRM 902(50±5)℃，20h
IRM 903(23±5)℃，20h
ISO 1817(23±5)℃，20h：外径变化率≤15％；
⑥阻燃性能，通过UL 1581垂直燃烧(VW-1)；
⑦氧指数≥25；
⑧析出性能，高温高湿(80℃，95％湿度)循环7天：不析出；
⑨开裂性能，在自然条件下放置30天，不开裂。
4.一种热塑性弹性体电缆料的制备方法，基于权利要求1-3任一项所述的其特征在于：包括以下步骤：
S1、助剂预处理
S2、高混预处理
S5、双螺杆挤出
S4、冷却、剪切。
5.根据权利要求4所述的一种热塑性弹性体电缆料的制备方法，其特征在于：所述助剂预处理步骤：
利用聚合物中的“海-岛”结构、聚合物中的微交联技术、制备高耐水性磷氮复配阻燃剂和纳米金属氧化物阻燃增效剂，采用自制复配抗氧化体系制备无卤阻燃剂高分散母粒，制备无卤阻燃剂高分散母粒，采用表面相容体系等方法，综合助剂的成份及相应比例。
6.根据权利要求4所述的一种热塑性弹性体电缆料的制备方法，其特征在于：所述高混预处理步骤：
将配比后的聚乙烯、高结炭阻燃性树脂、苯乙烯系弹性体、聚烯烃树脂、无卤阻燃剂(或母粒)、阻燃增效剂(或母粒)和其他添加剂一起加入混合设备内，持续混合搅拌1-10分钟。
7.根据权利要求4所述的一种热塑性弹性体电缆料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出步骤：
利用双螺杆挤出机在塑化温度200-250℃范围内将混合搅拌后的原料进行挤出。
8.根据权利要求4所述的一种热塑性弹性体电缆料的制备方法，其特征在于：所述冷却、剪切步骤：
双螺杆挤出出后利用水冷工艺进行冷却，最终经切粒成型。
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| CN202310468464.4A CN116515186A (zh) | 2023-04-26 | 2023-04-26 | 一种热塑性弹性体电缆料及其制备方法 |
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| CN106916362A (zh) * | 2015-12-24 | 2017-07-04 | 广州市寅源新材料科技有限公司 | 一种无卤阻燃聚烯烃树脂及其制备方法 |
| CN109206829A (zh) * | 2018-08-22 | 2019-01-15 | 宁波市青湖弹性体科技有限公司 | 一种高抗黄变耐析出无卤阻燃热塑性弹性体组合物及其制备方法 |
| CN109705510A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-05-03 | 上海至正道化高分子材料股份有限公司 | 一种耐刮磨薄壁机车用低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法 |
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