CN112980102A - 充电桩电缆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电缆，尤其是充电桩电缆料及其制备方法，充电桩电缆料，由以下材料按照重量份数制成：三元乙丙橡胶55‑70份、乙烯辛烯共聚树脂10‑20份、相容剂8‑12份、聚乙烯‑丙烯酸酯橡胶6‑12份、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物5‑10份、聚苯醚2‑5份、阻燃剂60‑80份、阻燃增效剂20‑30份、导热填料15‑25份、聚乙烯蜡0.5‑1份、抗氧剂1.2‑2份、交联剂0.9‑1.2份、防降解剂0.1‑0.3份。该充电桩电缆料能同时满足柔软、高阻燃、低热阻、耐高低温、耐老化、耐开裂、高绝缘的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆，尤其是充电桩电缆料及其制备方法。
背景技术
近年来新能源汽车的发展已成为全球趋势，我国新能源汽车产业也已进入快速发展阶段。充电桩线缆作为新能源汽车的重要元器件之一，在柔软度、机械物理和电性能等方面都提出了较高要求。对于充电桩电缆料料而言，高阻燃性同高绝缘、高柔软性显然是相互矛盾的。而且由于充电桩电缆料使用时长时间处于高电压大电流的状态，一方面导体发热量大，使得电缆整体温度升高，限制了电缆载流能力的提升，影响充电效率；另一方面，用于充电桩电缆料的传统电缆料热导率很低，导热能力极差，使得热量不能及时散出，这对电缆使用寿命是极其不利的。
中国专利申请CN201410390759.5公开了一种电动汽车充电桩电缆料用的改性TPE混合材料及其制备方法，该TPE混合材料按重量份包括如下组分：热塑性弹性体50-70份，增强剂10-20份，阻燃剂25-55份，润滑剂0.2-0.5份，偶联剂0.1-0.3份，抗氧剂0.1-0.3份，该材料因阻燃剂添加量较大而强度较低，并且耐撕裂性能差，导热能力差、耐热耐老化和耐刮性较差，限制了其在电动汽车充电桩电缆料上的应用。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种能够同时满足柔软、高阻燃、低热阻、耐高低温、耐老化、耐开裂、高绝缘的充电桩电缆料，具体技术方案为：
充电桩电缆料，由以下材料按照重量份数制成：三元乙丙橡胶55-70份、乙烯辛烯共聚树脂10-20份、相容剂8-12份、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶6-12份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5-10份、聚苯醚2-5份、阻燃剂60-80份、阻燃增效剂20-30份、导热填料15-25份、聚乙烯蜡0.5-1份、抗氧剂1.2-2份、交联剂0.9-1.2份、防降解剂0.1-0.3份。
优选的，所述相容剂为乙烯辛烯共聚树脂的马来酸酐单体接枝物。
优选的，所述三元乙丙橡胶中乙烯的含量为55-70wt％，5-亚乙基-2-降冰片烯的含量为3-8wt％。
优选的，所述聚乙烯-丙烯酸酯橡胶中丙烯酸甲酯含量为35-40wt％。
其中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为在190℃下熔融指数为1-3克/10分钟，醋酸乙烯的重量含量为40-50％；所述乙烯辛烯共聚树脂在190℃下熔融指数为1.0-1.5克/10分钟；所述聚苯醚在190℃下熔融指数为1-3克/10分钟。
进一步的，所述阻燃剂为二乙基次膦酸铝和氢氧化镁的按重量比1:3混合的组合物；所述阻燃增效剂为硅烷偶联剂包覆三聚氰胺聚磷酸酯。
优选的，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯按重量比2:3混合的组合物。
优选的，所述交联剂为三聚氰酸三烯丙酯；所述防降解剂为2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑和聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯按重量比2:1混合的组合物。
优选的，所述导热填料由氮化硅、氮化铝和含有2％的硅烷偶联剂的无水乙醇溶液制成，所述氮化硅与所述氮化铝的质量比为3:1，所述氮化硅的直径为1-2μm，所述氮化铝的直径为30-60nm，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷。
充电桩电缆料的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备导热填料：将氮化硅和氮化铝按重量比3:1混合均匀后，加入质量分数为2％的硅烷偶联剂的无水乙醇溶液中，在60-70℃下超声分散2h，过滤除去滤液后烘干；
S2、制备电缆料物料：将步骤S1中制得导热填料和三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚树脂、马来酸酐接枝改性树脂、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚苯醚、阻燃剂、阻燃增效剂、聚乙烯蜡、抗氧剂、交联剂、防降解剂加入加热密炼机混炼至170-175℃，混炼时间15-20分钟，制成团状物料；
S3、造粒：将步骤S2中制得的团状物料投入7温度段双螺杆挤出机中，挤制成颗粒，得到充电桩电缆料；所述7温度段双螺杆挤出机的七个温度段分别为100℃、145℃、155℃、165℃、165℃、160℃、160℃。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
1、以三元乙丙橡胶为主体，保证了电缆料柔软、耐高低温、耐臭氧及耐老化性能；聚乙烯-丙烯酸酯橡胶的加入提高了本发明的耐热、耐候性等耐老化性能和耐油性能。乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯对填料的受容性较好，而且加工性能好，可以改善基体的加工性能，另外还添加了相容剂来改善无机材料与基体之间的界面，从而改善了电缆料的机械性能。
2、为改善电缆料的导热性能，本发明在基体中增加导热填料，导热填料为氮化硅和氮化铝，二者粒径不同，当氮化硅和氮化铝按重量比3:1在基体中分布时，可形成密集堆积，氮化硅和氮化铝相互接触几率增大，实现较高填充效率，在基体内部形成导热网链，从而大大提高材料的导热效率。同时采用硅烷偶联剂对导填料进行改性，从而改善填料和基体之间的界面张力，减少界面热阻，增加填料在基体中的分散性能，从而有效的提高电缆料的导热率和加工性能。
3、采用硅烷偶联剂包覆三聚氰胺聚磷酸酯作为阻燃增效剂使得电缆料采用较少量的无卤阻燃剂即可获得良好的阻燃效果，使电缆料满足了无卤阻燃要求的同时明显提高了材料的柔软度。阻燃性能通过GB/T2408 V-0垂直燃烧试验，并且绿色环保。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步说明。
充电桩电缆料，由以下材料按照重量份数制成：三元乙丙橡胶55-70份、乙烯辛烯共聚树脂10-20份、相容剂8-12份、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶6-12份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5-10份、聚苯醚2-5份、阻燃剂60-80份、阻燃增效剂20-30份、导热填料15-25份、聚乙烯蜡0.5-1份、抗氧剂1.2-2份、交联剂0.9-1.2份、防降解剂0.1-0.3份。
相容剂为乙烯辛烯共聚树脂的马来酸酐单体接枝物。
三元乙丙橡胶中乙烯的含量为55-70wt％，5-亚乙基-2-降冰片烯的含量为3-8wt％。
聚乙烯-丙烯酸酯橡胶中丙烯酸甲酯含量为35-40wt％。
乙烯-醋酸乙烯共聚物为在190℃下熔融指数为1-3克/10分钟，醋酸乙烯的重量含量为40-50％；乙烯辛烯共聚树脂在190℃下熔融指数为1.0-1.5克/10分钟；聚苯醚在190℃下熔融指数为1-3克/10分钟。
阻燃剂为二乙基次膦酸铝和氢氧化镁的按重量比1:3混合的组合物；阻燃增效剂为硅烷偶联剂包覆三聚氰胺聚磷酸酯。
抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯按重量比2:3混合的组合物。
交联剂为三聚氰酸三烯丙酯；所述防降解剂为2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑和聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯按重量比2:1混合的组合物。
导热填料由氮化硅、氮化铝和含有2％的硅烷偶联剂的无水乙醇溶液制成，氮化硅与所述氮化铝的质量比为3:1，氮化硅的直径为1-2μm，氮化铝的直径为30-60nm，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷。
充电桩电缆料的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备导热填料：将氮化硅和氮化铝按重量比3:1混合均匀后，加入质量分数为2％的硅烷偶联剂的无水乙醇溶液中，在60-70℃下超声分散2h，过滤除去滤液后烘干；
S2、制备电缆料物料：将步骤S1中制得导热填料和三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚树脂、马来酸酐接枝改性树脂、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚苯醚、阻燃剂、阻燃增效剂、聚乙烯蜡、抗氧剂、交联剂、防降解剂加入加热密炼机混炼至170-175℃，混炼时间15-20分钟，制成团状物料；
S3、造粒：将步骤S2中制得的团状物料投入7温度段双螺杆挤出机中，挤制成颗粒，得到充电桩电缆料；所述7温度段双螺杆挤出机的七个温度段分别为100℃、145℃、155℃、165℃、165℃、160℃、160℃。
实施例一
充电桩电缆料，由以下材料按照重量份数制成：
三元乙丙橡胶55份、乙烯辛烯共聚树脂20份、相容剂8份、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶12份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5份、聚苯醚3份、阻燃剂60份、阻燃增效剂20份、导热填料15份、聚乙烯蜡0.6份、抗氧剂1.2份、交联剂0.9份、防降解剂0.2份。
实施例二
充电桩电缆料，由以下材料按照重量份数制成：
三元乙丙橡胶60份、乙烯辛烯共聚树脂10份、相容剂10份、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶12份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物8份、聚苯醚2份、阻燃剂70份、阻燃增效剂25份、导热填料20份、聚乙烯蜡0.8份、抗氧剂1.6份、交联剂1.2份、防降解剂0.3份。
实施例三
充电桩电缆料，由以下材料按照重量份数制成：
三元乙丙橡胶65份、乙烯辛烯共聚树脂12份、相容剂10份、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶6份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物7份、聚苯醚5份、阻燃剂75份、阻燃增效剂30份、导热填料25份、聚乙烯蜡0.8份、抗氧剂2份、交联剂1.2份、防降解剂0.1份。
实施例四
充电桩电缆料，由以下材料按照重量份数制成：
三元乙丙橡胶70份、乙烯辛烯共聚树脂10份、相容剂8份、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶6份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物6份、聚苯醚5份、阻燃剂80份、阻燃增效剂20份、导热填料20份、聚乙烯蜡1份、抗氧剂2份、交联剂1.2份、防降解剂0.1份。
实施例五
充电桩电缆料，由以下材料按照重量份数制成：
三元乙丙橡胶55份、乙烯辛烯共聚树脂15份、相容剂12份、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶10份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物8份、聚苯醚3份、阻燃剂80份、阻燃增效剂30份、导热填料25份、聚乙烯蜡1份、抗氧剂2份、交联剂1.2份、防降解剂0.2份。
对实施例1-5制备获得的充电桩电缆料进行性能测试，性能指标如表1所示。对比例为普通充电桩线缆用电缆料的样品制备。实施例及对比例所列出的数据均为典型值。
表1性能对比表：
Claims (10)
1.充电桩电缆料，其特征在于，由以下材料按照重量份数制成：
三元乙丙橡胶55-70份、乙烯辛烯共聚树脂10-20份、相容剂8-12份、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶6-12份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5-10份、聚苯醚2-5份、阻燃剂60-80份、阻燃增效剂20-30份、导热填料15-25份、聚乙烯蜡0.5-1份、抗氧剂1.2-2份、交联剂0.9-1.2份、防降解剂0.1-0.3份。
2.根据权利要求1所述的充电桩电缆料，其特征在于，所述相容剂为乙烯辛烯共聚树脂的马来酸酐单体接枝物。
3.根据权利要求1所述的充电桩电缆料，其特征在于，所述三元乙丙橡胶中乙烯的含量为55-70wt％，5-亚乙基-2-降冰片烯的含量为3-8wt％。
4.根据权利要求1所述的充电桩电缆料，其特征在于，所述聚乙烯-丙烯酸酯橡胶中丙烯酸甲酯含量为35-40wt％。
5.根据权利要求1所述的充电桩电缆料，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为在190℃下熔融指数为1-3克/10分钟，醋酸乙烯的重量含量为40-50％；
所述乙烯辛烯共聚树脂在190℃下熔融指数为1.0-1.5克/10分钟；
所述聚苯醚在190℃下熔融指数为1-3克/10分钟。
6.根据权利要求1所述的充电桩电缆料，其特征在于，所述阻燃剂为二乙基次膦酸铝和氢氧化镁的按重量比1:3混合的组合物；
所述阻燃增效剂为硅烷偶联剂包覆三聚氰胺聚磷酸酯。
7.根据权利要求1所述的充电桩电缆料，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯按重量比2:3混合的组合物。
8.根据权利要求1所述的充电桩电缆料，其特征在于，所述交联剂为三聚氰酸三烯丙酯；
所述防降解剂为2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑和聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯按重量比2:1混合的组合物。
9.根据权利要求1所述的充电桩电缆料，其特征在于，所述导热填料由氮化硅、氮化铝和含有2％的硅烷偶联剂的无水乙醇溶液制成，所述氮化硅与所述氮化铝的质量比为3:1，所述氮化硅的直径为1-2μm，所述氮化铝的直径为30-60nm，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷。
10.充电桩电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备导热填料：将氮化硅和氮化铝按重量比3:1混合均匀后，加入质量分数为2％的硅烷偶联剂的无水乙醇溶液中，在60-70℃下超声分散2h，过滤除去滤液后烘干；
S2、制备电缆料物料：将步骤S1中制得导热填料和三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚树脂、马来酸酐接枝改性树脂、聚乙烯-丙烯酸酯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚苯醚、阻燃剂、阻燃增效剂、聚乙烯蜡、抗氧剂、交联剂、防降解剂加入加热密炼机混炼至170-175℃，混炼时间15-20分钟，制成团状物料；
S3、造粒：将步骤S2中制得的团状物料投入7温度段双螺杆挤出机中，挤制成颗粒，得到充电桩电缆料；所述7温度段双螺杆挤出机的七个温度段分别为100℃、145℃、155℃、165℃、165℃、160℃、160℃。
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