CN117024948A - 一种耐高温线缆护套用tpu基材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐高温线缆护套用TPU基材及其制备方法，本发明与现有技术相比，根据发明实施案例的制备方法材料采用添加聚氨酯和苯乙烯来调整硬度，同时采用硅氟橡胶提高抗拉强度和提高截流能力，增加抗氧剂和马来酸酐接枝苯乙烯的表面粘结性，进而使线材表面光滑手感柔软表面耐刮，而硅氟橡胶的加入也使耐热性能效果大大提高。

Description

一种耐高温线缆护套用TPU基材及其制备方法

技术领域

本发明属于电缆材料技术领域，具体涉及一种耐高温护套用TPU基材料及其制备方法。

背景技术

耐高温电缆也叫特种电缆，是一种可用于多种家用电器、电子设备、电磁线圈、温度传感的连接线。耐高温电缆具有优秀的耐腐蚀功能，可抗油，强酸，抗强碱，强氧化剂等具有优秀的电绝缘能，不吸潮，绝缘电大，并且还具有优秀的耐燃耐老化功能，运用寿长。

一些特别行业如石油化工、钢铁、航空航天、造船、军工、制药、食物、塑料机械、锅炉等与热、高温有关的，都需要能耐高温的电线电缆。电线电缆一般以聚氯乙烯和苯乙烯为绝缘护套，由于原料是常规材料，具有丰富的途径来源，所以容易大规模出，成本也相对低。显然，市售的一般电线电缆不能满足耐高温的要求，无法保证电力和信号的安全运行。

耐高温电缆通常采用耐高温材料来制备绝缘和外护套，以起到抗热老化的作用。目前标准规定的TPE等其他材料虽具备有优异的柔软性能和机械性能，但其耐温等级也仅有90℃。

因此，针对上述中的相关技术，发明一种新型耐高温电缆，以提升电缆的使用温度，同时缓解电缆绝缘热老化问题，延长电缆护套使用以及增长使用寿命，是本发明的研究内容。

发明内容

本发明提供一种耐高温护套用TPU基材料及其制备方法，其目的是要解决现有耐高温电缆耐温等级无法满足需求的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种耐高温线缆护套用TPU基材，由以下质量份的原料制备得到：TPU 75～85份，马来酸酐接枝苯乙烯弹性10～20份，润滑剂 0.5～1份，抗氧剂 0.1～0.5份，钛酸酯交联剂1～2份，硅氟橡胶 1～2份。

进一步的，所述润滑剂为聚乙烯蜡或硅酮母粒。

进一步的，所述抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双[3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺、季戊四醇四（3-月桂基硫代丙酸酯）中的一种或多种。

进一步的，所述钛酸酯交联剂为双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯.三硬酯酸钛酸异丙酯中的一种或多种。

进一步的，所述硅氟橡胶为其主链含有硅氧键，并且侧基上含有氟原子。

本发明技术方案还提供了一种耐高温线缆护套用TPU基材的制备方法，包括以下步骤：

S1，按以下质量份数备料：TPU热塑性聚氨酯弹性体75～85份，马来酸酐接枝苯乙烯弹性体10～20份，润滑剂 0.5～1份，抗氧剂0.1～0.5份，钛酸酯交联剂1～2份，硅氟橡胶1～2份；

S2，将润滑剂0.5～1份，抗氧剂0.1～0.5份，钛酸酯交联剂 1～2份，置于搅拌缸中进行加热80～140℃软化5～10min；

S3，硅氟橡胶 1～2份置于破碎机破碎密炼，得到均匀粉碎成小于300um的粉体；

S4，将TPU 75～85份、马来酸酐接枝苯乙烯弹性体10～20份以及破碎后的硅氟橡胶1～2份，与先置于搅拌缸中与已软化好的润滑剂0.5～1份，抗氧剂0.1～0.5份，钛酸酯交联剂 1～2份，一起均匀复合搅拌，冷却分散后得到混合物；

S5，将步骤S4冷却分散后得到混合物，二次入搅拌缸中混炼温度为80～100℃，混炼时间5～10min再次均匀复合搅拌，混合、混炼、得到二次均匀的混合复合基材；

S6,挤出机台温度设定在190-220℃的温度中熔融挤出S5中得到的混合复合基材制备护套胶粒。

进一步的，所述润滑剂为聚乙烯蜡或硅酮母粒。

进一步的，所述抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双[3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺、季戊四醇四（3-月桂基硫代丙酸酯）中的一种或多种。

进一步的，所述钛酸酯交联剂为双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯.三硬酯酸钛酸异丙酯中的一种或多种。

进一步的，所述硅氟橡胶为其主链含有硅氧键，而侧基上又含有氟原子兼有两者的优点的基材。

针对现有TPU基材复合护套仍存在的强度和应力尺寸抗变性低，抗拉强度低，接头切割力度难以把握，会出现重复切割，浪费材料资源（每次切割需要1.5米左右），以及护套接头接续夹设力度不易调节，易发生断裂或渗漏风险的问题。本发明提供一种耐高温电缆护套用TPU基材料及其制备方法，采用添加耐高温硅氟辅料、硬质材料和塑料成分，并采用共混挤出进行改性，进而提高材料的均质性以及与TPU融合性，以提高护套的硬度和抗拉强度，在能够实现顺利卷绕的前提下，增加材料自身弹性，便于把握切割力度和端头夹设力度，保证接头质量，提高接续成功率。另外，护套强度高，其耐磨、抗油，强酸，抗强碱，强氧化剂等具有优秀的电绝缘能，不吸潮，绝缘电大，防渗水、防腐、防虫、防鼠性能很好，使用寿命更长。

本发明的一种高温电缆护套用TPU基材料及其制备方法，与现有技术相比，有益效果为：

一、本发明材料采用添加聚氨酯和苯乙烯来调整硬度，同时采用硅氟橡胶提高抗拉强度和提高截流能力，但马来酸酐接枝和钛酸酯交联剂和在混炼过程中很难达到均质性，融合度不好，如果单纯混合添加，会造成团聚，密度不同也会造成沉淀，在高粘稠度的混炼环境下，制备均匀高质量的护套难度非常高，所以添加润滑剂和抗氧剂增加基材相互的粘合性能减少基材物性降解。

二、本发明设计为聚氨酯聚醚型树脂和钛酸酯交联复合，一方面是为了综合硅氟橡胶和马来酸酐接枝苯乙烯弹弹性改善线材外观手感，另一方面减轻护套的重量，便于铺设。加入硅氟橡胶相比于单纯使用钛酸酯交联，使材料的韧性、抗拉性能更好，同时也提高了电力传输和截流能力，提高了耐磨性能。

三、本发明设计除聚氨酯聚醚型树脂以外，将其余原料中的固体成分均分别粉碎成小于300um的粉体，该粉体粒度能够使后续改性更加均匀，质量更好；如果粒度过大则会造成不均匀和改性缺陷。

四、本发明硅氟橡胶在100～180℃软化，能够增加聚氨酯和马来酸酐接枝苯乙烯的表面粘结性，进而使线材表面光滑手感柔软表面耐刮，而另一部硅氟橡胶耐热性能大大提高效果。

五、本发明设计改性，添加聚氨酯和硅氟橡胶，在180～210℃下进行改性，一方面为了改进材料加工性能的优良化，另一方面能够将各成分进行复合粘结，使每个复合颗粒密度质量更加均匀，在后续挤出加工时，不至于因为各成分密度偏差发生混合不均，混合分层、团聚等，均匀难度大的问题。

六、经过添加耐热辅助材料提高耐热性能，主要品种有：聚氨酯（可达155℃）马兰酸酐接枝苯乙烯（可达155℃）硅氟橡胶（可达230℃）。

七，另外，用聚氨酯聚醚型树脂加马兰酸酐接枝苯乙烯改善表面包覆改性，增加抗氧剂也能够有较好的老化性能、在200～250℃下混炼，聚氨酯聚醚型树脂基材本身具备防菌防霉功能，套管内部的菌类也没有生存腐蚀空间，可以在很大程度上避免腐蚀物质对电缆的损坏，确保电缆的正常高效运行。

八、一般护套厚度在1.8～20.mm，本发明方法制备的护套，硬度高，耐磨性好，护套厚度在1.5mm也能够很好的保护电缆，护套邵氏硬度在80～88度，拉伸强度在50MPa以上，由于护套硬度高，因此在切割和端头夹设过程中受力不易发生形变，容易把握切割力度和端头夹设力度，减少重复切割或重复接头次数，节省施工成本；另外，护套接头处不易发生形变，在护套端头被夹设时，对内部光缆也不会造成大幅挤压，破怪电缆性能，保护性更好。

综上，本发明采用添加耐高温硅氟橡胶、聚氨酯和马来酸酐接枝苯乙烯，并采高混合均匀熔融塑化挤出进行改性，进而提高耐高温硅氟橡胶的均质性以及与TPU融合性，以提高护套的硬度和抗拉强度，在能够实现顺利卷绕的前提下，提高材料自身弹性，便于把握切割力度和端头夹设力度，保证接头质量，提高接续成功率。另外，护套强度高，其耐磨、耐高温、防渗水、防腐、防虫、防鼠性能很好，使用寿命更长。护套硬度高、拉伸强度高，保护性更好，适合各种恶劣环境下和高压的施工铺设。

实施方式

下面结合具体实施案例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1～5

一种耐高温线缆护套用TPU基材及其制备方法，组成质量份数包括：TPU热塑性聚氨酯聚醚型弹性体75～85份，马来酸酐接枝苯乙烯弹性体10～20份，润滑剂0.5～1份，抗氧剂0.1～0.5份，钛酸酯交联剂1～2份，硅氟橡胶1～2份；所述聚合聚氨酯为聚醚型树脂与马来酸酐接枝苯乙烯弹性体混合基材，述抗氧剂为三｛2.4-二叔丁基苯基｝.双｛3-（3.5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯｝中的一种或多种。

上述耐高温电缆护套用TPU基材料及其制备方法，包括如下步骤：

S1，备料：按原料数量份数备料，TPU热塑性聚氨酯聚醚型弹性体75～85份，马来酸酐接枝苯乙烯弹性体10～20份，润滑剂0.5～1份，抗氧剂0.1～0.5份，钛酸酯交联剂1～2份：硅氟橡胶1～2份，所述聚合聚氨酯为聚醚型树脂与马来酸酐接枝苯乙烯弹性体混合基材。

S2，复合基材打粉搅拌：将润滑剂0.5～1份，抗氧剂0.1～0.5份，钛酸酯交联剂1～2份，然后置于搅拌缸中进行加热80～140℃软化；将TPU热塑性聚氨酯弹性体75～85份，硅氟橡胶1～2份密炼熔融，马来酸酐接枝苯乙烯弹性体10～20份到改性复合基材置于搅拌缸中一起复合搅拌。

S3，上述S2复合基材下挤出机台搅拌缸二次均匀搅拌制备：将润滑剂0.5～1份，抗氧剂0.1～0.5份，钛酸酯交联剂1～2份，硅氟橡胶1～2份，TPU热塑性聚氨酯聚醚型弹性体75～85份，硅氟橡胶1～2份密炼熔融后与马来酸酐接枝苯乙烯弹性体10～20份冷却分散后得到混合物；润滑剂和抗氧剂混合、混炼。

S4, 复合基材在挤出机台搅拌缸中得到充分均匀后：挤出机台温度设定在190-220℃的温度中熔融挤出制备护套胶粒。

上述方法的S1中，聚合聚氨酯为聚醚型树脂与马来酸酐接枝苯乙烯弹性体混合基材。

上述方法的S2中，混炼温度为80～100℃，混炼时间5～10min

上述方法的S3中，二次混炼温度为60～80℃，混炼时间5～10min。

上述方法的S4中，挤出温度200～210℃，护套厚度1.5～2mm，所述护套邵氏硬度在80～88度，拉伸强度在50MPa以上。

一种耐高温线缆护套用TPU基材及其制备方法实施案例1～5组分表

实施例1～5制备的护套厚度2mm,护套邵氏硬度在80~88A,抗张强度大约75Map，伸长率大约700%，热收缩率＜1，耐温等级都可通过-40~125℃。

实施例1～5为TPU醚型树脂和钛酸酯交联复合，一方面是为了综合硅氟橡胶和马来酸酐接枝苯乙烯弹弹性改善线材外观手感，增加耐热强度在不用辐照的同时耐热温度可达125℃，抗氧剂增强材料的耐候老化性能，另一方面TPU聚醚型密度轻减轻护套的重量，便于铺设。加入硅氟橡胶相比于单纯使用钛酸酯交联，使材料的韧性、抗拉性能更好，TPU聚醚型树脂具备优越的耐候性能，提高了耐磨性能及耐热性能，其耐磨、耐高温、防渗水、防腐、防虫、防鼠性能很好，同时也提高了电力传输和截流能力，适合各种恶劣环境下和高压，实施例1～5制备的护套厚度2mm，护套邵氏硬度在80~88A，拉伸强度大约75MPa，

实施例1～5制备的护套硬度高，在切割和端头夹设过程中受力不易发生形变，容易把握切割力度和端头夹设力度，减少重复切割或重复接头次数，节省施工成本；另外，护套接头处不易发生形变，在护套端头被夹设时，对内部电缆也不会造成大幅挤压，不会破坏电缆性能，提高接续成功率。另外，护套强度高，其耐磨、耐高温、防渗水、防腐、防虫、防鼠性能很好，使用寿命更长。护套硬度高、拉伸强度高，保护性更好，适合各种恶劣环境下和高压的施工铺设。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种耐高温线缆护套用TPU基材，其特征在于：由以下质量份的原料制备得到：TPU75～85份，马来酸酐接枝苯乙烯弹性10～20份，润滑剂 0.5～1份，抗氧剂 0.1～0.5份，钛酸酯交联剂 1～2份，硅氟橡胶 1～2份。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温线缆护套用TPU基材，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡或硅酮母粒。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温线缆护套用TPU基材，其特征在于：所述抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双[3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺、季戊四醇四（3-月桂基硫代丙酸酯）中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温线缆护套用TPU基材，其特征在于：所述钛酸酯交联剂为双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯.三硬酯酸钛酸异丙酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种耐高温线缆护套用TPU基材，其特征在于：所述硅氟橡胶为其主链含有硅氧键，并且侧基上含有氟原子。

6.一种权利要求1～5中任一权利要求所述的耐高温线缆护套用TPU基材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，按以下质量份数备料：TPU热塑性聚氨酯弹性体75～85份，马来酸酐接枝苯乙烯弹性体10～20份，润滑剂 0.5～1份，抗氧剂0.1～0.5份，钛酸酯交联剂1～2份，硅氟橡胶1～2份；

S2，将润滑剂0.5～1份，抗氧剂0.1～0.5份，钛酸酯交联剂 1～2份，置于搅拌缸中进行加热80～140℃软化5～10min；

S3，硅氟橡胶 1～2份置于破碎机破碎密炼，得到均匀粉碎成小于300um的粉体；

S4，将TPU 75～85份、马来酸酐接枝苯乙烯弹性体10～20份以及破碎后的硅氟橡胶1～2份，与先置于搅拌缸中与已软化好的润滑剂0.5～1份，抗氧剂0.1～0.5份，钛酸酯交联剂1～2份，一起均匀复合搅拌，冷却分散后得到混合物；

S5，将步骤S4冷却分散后得到混合物，二次入搅拌缸中混炼温度为80～100℃，混炼时间5～10min再次均匀复合搅拌，混合、混炼、得到二次均匀的混合复合基材；

S6,挤出机台温度设定在190-220℃的温度中熔融挤出S5中得到的混合复合基材制备护套胶粒。