阅读说明：本技术 一种新能源汽车充电电缆用无卤阻燃电缆料及制备方法 (Halogen-free flame-retardant cable material for new energy automobile charging cable and preparation method ) 是由 叶文 许肖丽 林倬仕 胡爽 陈涛 许保云 董玲玲 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种新能源汽车充电电缆用无卤阻燃电缆料及其制备方法,包括作为树脂基材的热塑性聚酯弹性体50-80wt％,无卤阻燃剂20-50wt％,加工助剂0-2wt％。采用双螺杆挤出机进行直接加工,除增效剂外的所有组分混合后,经喂料口进行加料；增效剂经设备中段的侧喂料进行加料,双螺杆挤出机加工温度为170-220℃。与现有技术相比,本发明在无卤阻燃和高性能电缆料之间取得了很好地平衡,有效地解决了充电电缆在兼顾力学性能同时而无法实现高效无卤阻燃的难题。(The invention relates to a halogen-free flame-retardant cable material for a new energy automobile charging cable and a preparation method thereof, wherein the halogen-free flame-retardant cable material comprises 50-80 wt% of thermoplastic polyester elastomer serving as a resin base material, 20-50 wt% of halogen-free flame retardant and 0-2 wt% of processing aid. Adopting a double-screw extruder for direct processing, mixing all the components except the synergist, and feeding through a feeding port; the synergist is fed through the side feeding of the middle section of the equipment, and the processing temperature of the double-screw extruder is 170-220 ℃. Compared with the prior art, the halogen-free flame retardant cable material has good balance between halogen-free flame retardant and high-performance cable material, and effectively solves the problem that the charging cable cannot realize high-efficiency halogen-free flame retardant while considering mechanical properties.)

一种新能源汽车充电电缆用无卤阻燃电缆料及制备方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车用电缆，具体涉及新能源汽车充电电缆用无卤阻燃电缆料及制备方法。

背景技术

新能源汽车充电电缆是新能源汽车充电线路及充电桩设施的基本组成部分，其性能对整个充电过程有着重要的影响。汽车充电电缆的外套保护材料主要原料有三种，包括PVC(聚氯乙烯)电缆、交联聚烯烃电缆以及TPE电缆。PVC电缆的价格较低，且分支结构中含有氯原子，因此具有很好的阻燃性能。但是由于普通PVC电线电缆在燃烧过程中会释放出大量的烟雾与有毒的氯化氢气体，因此，近些年来，PVC电线电缆的使用量也有所下降，虽然完全消失还不太可能，但是市场占有量、使用量的降低俨然已经成为了不可逆转的趋势。而交联聚烯烃电缆是指聚乙烯受到高能辐射的作用，在一定条件下能从线性分子结构转化成体型三维结构。交联聚烯烃电缆由于其结构原因，具备耐腐蚀、耐酸碱及优良的机械性能的优势。然而其复杂的工序和高温时易变形等缺陷严重限制了其发展。

国内外无卤阻燃电缆料的研究很多，专利CN103788442A，CN103724783A，CN103571008A，CN103450551A指出了一些新型高性能阻燃聚烯烃电缆料及其制备的方法，然而，在无卤阻燃电缆领域，主要研究仍旧以无机阻燃剂氢氧化镁和氢氧化铝为主。无机阻燃剂虽然成本低廉，但其缺点同样也是十分明显的。无机阻燃剂添加量大、严重破坏基体结构、相容性差、易析出易迁移、线缆易老化剥落、使用寿命短等都决定了该类产品只能用于低端领域，且使用安全性也随着线缆老化而明显降低，远远不能满足阻燃要求高的领域的需求。随着环保意识和火安全意识的提高，以及市场对阻燃电缆提出的要求日益严苛，研制高性能阻燃电缆料已经得到专业领域内的广泛重视。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种力学性能，加工性能和阻燃性能的新能源汽车充电电缆用无卤阻燃电缆料及制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种新能源汽车充电电缆用无卤阻燃电缆料，其特征在于，采用热塑性聚酯弹性体(TPEE)为树脂基材，采用无卤阻燃剂赋予其阻燃性能，具体包括作为树脂基材的热塑性聚酯弹性体50-80wt％，无卤阻燃剂20-50wt％，加工助剂0-2wt％。

所述的无卤阻燃剂包括以下重量百分含量的组分：主阻燃剂30-70wt％、副阻燃剂10-50wt％、增效剂0-30wt％、协效剂0-10wt％。

所述的无卤阻燃剂包括以下重量百分含量的组分：主阻燃剂40-60wt％、副阻燃剂20-40wt％、增效剂10-20wt％、协效剂2-5wt％。

所述的主阻燃剂为焦磷酸哌嗪和/或其包覆处理产物；焦磷酸哌嗪包覆的物料可以为含氢硅油、甲基硅油、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、环氧树脂、密胺树脂等中的一种或多种；包覆的方法可以为本领域已公开的常规包覆方法，如采用高速搅拌的干法包覆，采用溶剂分散的湿法包覆，以及树脂熔融包覆等。

所述的副阻燃剂为磷酸哌嗪、二磷酸哌嗪、磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺、焦磷酸二三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、聚磷酸铵中的至少一种；

所述的增效剂为无卤磷酸酯化合物，包括甲基磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、三苯基磷酸酯、三异丙基苯磷酸酯、间苯二酚双(二苯基)磷酸酯、间苯二酚双二(2,6-二甲基苯基)磷酸酯中的一种或几种；

所述的协效剂为氧化锌、二氧化钛、三氧化二铝、氧化镁、硼酸锌、锡酸锌、锡酸铅中的一种或几种。

所述的电缆料中无卤阻燃剂的粒径大小为D50<10微米，优选粒径为D50<8微米。

所述的热塑性聚酯弹性体的硬段为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，软段是聚醚或聚酯，其中，聚醚为聚乙二醇醚、聚丙二醇醚或聚丁二醇醚等聚醚；聚酯为聚丙交酯、聚乙交酯或聚己内酯。

所述的工助剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯酚)、3,5-二丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-特丁基)苯酚、4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基)苯酚中的一种或几种。

一种新能源汽车充电电缆用无卤阻燃电缆料的制备方法，其特征在于，采用双螺杆挤出机进行直接加工，除增效剂外的所有组分混合后，经喂料口进行加料；增效剂经设备中段的侧喂料进行加料，双螺杆挤出机加工温度为170-220℃。

所述的双螺杆挤出机为65型双螺杆挤出机，加工温度为180-200℃。

与现有技术相比，本发明创制的改性电缆料，不仅阻燃性能优异，其作为充电电缆而言，抗电击穿及绕曲、抗拉、耐油等方面性能同样优异。本发明提供了一类新型的热塑性聚酯弹性体(TPEE)无卤阻燃电缆料，在无卤阻燃和高性能电缆料之间取得了很好地平衡，有效地解决了充电电缆在兼顾力学性能同时而无法实现高效无卤阻燃的难题。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

将6.9kg TPEE，1.5kg焦磷酸哌嗪，0.8kg聚磷酸三聚氰胺，0.2kg氧化锌，0.05kg白炭黑，0.05kg硬脂酸丁酯加入到50L高速混合机中混合3分钟，转速800转/分钟。混合完成的物料通过65型挤出机的主喂料口定速喂料。将0.5kg甲基磷酸二甲酯通过挤出机中部的副喂料口进行同步喂料，调整喂料速度使主喂料口喂料完成时，副喂料口的物料也刚好完成喂料。65型挤出机的加工温度为190℃。对所得改性料进行性能测试，能通过UL94V-1(1.6mm)等级，无法通过VW-1单根垂直燃烧测试；拉伸强度20.2MPa，断裂伸长率为657％。

实施例2：

将6.9kg TPEE，1.5kg焦磷酸哌嗪，0.8kg聚磷酸三聚氰胺，0.2kg氧化锌，0.05kg白炭黑，0.05kg硬脂酸丁酯加入到50L高速混合机中混合3分钟，转速800转/分钟。混合完成的物料通过65型挤出机的主喂料口定速喂料。将0.5kg甲基磷酸二甲酯通过挤出机中部的副喂料口进行同步喂料，调整喂料速度使主喂料口喂料完成时，副喂料口的物料也刚好完成喂料。65型挤出机的加工温度为190℃。对所得改性料进行性能测试，能通过UL94V-1(1.6mm)等级，无法通过VW-1单根垂直燃烧测试；拉伸强度21.5MPa，断裂伸长率为655％。

实施例3：

将6.9kg TPEE，1.5kg焦磷酸哌嗪，0.8kg聚磷酸三聚氰胺，0.2kg氧化锌，0.05kg白炭黑，0.05kg硬脂酸丁酯加入到50L高速混合机中混合3分钟，转速800转/分钟。混合完成的物料通过65型挤出机的主喂料口定速喂料。将0.5kg甲基磷酸二甲酯通过挤出机中部的副喂料口进行同步喂料，调整喂料速度使主喂料口喂料完成时，副喂料口的物料也刚好完成喂料。65型挤出机的加工温度为190℃。对所得改性料进行性能测试，能通过UL94V-0(1.6mm)等级，通过VW-1单根垂直燃烧测试；拉伸强度21.8MPa，断裂伸长率为668％。

实施例4：

将6.9kg TPEE，1.5kg焦磷酸哌嗪，0.8kg聚磷酸三聚氰胺，0.2kg氧化锌，0.05kg白炭黑，0.05kg硬脂酸丁酯加入到50L高速混合机中混合3分钟，转速800转/分钟。混合完成的物料通过65型挤出机的主喂料口定速喂料。将0.5kg甲基磷酸二甲酯通过挤出机中部的副喂料口进行同步喂料，调整喂料速度使主喂料口喂料完成时，副喂料口的物料也刚好完成喂料。65型挤出机的加工温度为190℃。对所得改性料进行性能测试，能通过UL94V-0(1.6mm)等级，通过VW-1单根垂直燃烧测试；拉伸强度17.7MPa，断裂伸长率为610％。

实施例5：

将6.9kg TPEE，1.5kg焦磷酸哌嗪，0.8kg聚磷酸三聚氰胺，0.2kg氧化锌，0.05kg白炭黑，0.05kg硬脂酸丁酯加入到50L高速混合机中混合3分钟，转速800转/分钟。混合完成的物料通过65型挤出机的主喂料口定速喂料。将0.5kg甲基磷酸二甲酯通过挤出机中部的副喂料口进行同步喂料，调整喂料速度使主喂料口喂料完成时，副喂料口的物料也刚好完成喂料。65型挤出机的加工温度为190℃。对所得改性料进行性能测试，能通过UL94V-0(1.6mm)等级，通过VW-1单根垂直燃烧测试；拉伸强度18.3MPa，断裂伸长率为635％。

实施例6：

将6.9kg TPEE，1.5kg焦磷酸哌嗪，0.8kg聚磷酸三聚氰胺，0.2kg氧化锌，0.05kg白炭黑，0.05kg硬脂酸丁酯加入到50L高速混合机中混合3分钟，转速800转/分钟。混合完成的物料通过65型挤出机的主喂料口定速喂料。将0.5kg甲基磷酸二甲酯通过挤出机中部的副喂料口进行同步喂料，调整喂料速度使主喂料口喂料完成时，副喂料口的物料也刚好完成喂料。65型挤出机的加工温度为190℃。对所得改性料进行性能测试，能通过UL94V-0(1.6mm)等级，通过VW-1单根垂直燃烧测试；拉伸强度17.1MPa，断裂伸长率为622％。

实施例7：

将6.9kg TPEE，1.5kg焦磷酸哌嗪，0.8kg聚磷酸三聚氰胺，0.2kg氧化锌，0.05kg白炭黑，0.05kg硬脂酸丁酯加入到50L高速混合机中混合3分钟，转速800转/分钟。混合完成的物料通过65型挤出机的主喂料口定速喂料。将0.5kg甲基磷酸二甲酯通过挤出机中部的副喂料口进行同步喂料，调整喂料速度使主喂料口喂料完成时，副喂料口的物料也刚好完成喂料。65型挤出机的加工温度为190℃。对所得改性料进行性能测试，能通过UL94V-0(1.6mm)等级，通过VW-1单根垂直燃烧测试；拉伸强度14.8MPa，断裂伸长率为589％。

实施例8：

将6.9kg TPEE，1.5kg焦磷酸哌嗪，0.8kg聚磷酸三聚氰胺，0.2kg氧化锌，0.05kg白炭黑，0.05kg硬脂酸丁酯加入到50L高速混合机中混合3分钟，转速800转/分钟。混合完成的物料通过65型挤出机的主喂料口定速喂料。将0.5kg甲基磷酸二甲酯通过挤出机中部的副喂料口进行同步喂料，调整喂料速度使主喂料口喂料完成时，副喂料口的物料也刚好完成喂料。65型挤出机的加工温度为190℃。对所得改性料进行性能测试，能通过UL94V-0(1.6mm)等级，通过VW-1单根垂直燃烧测试；拉伸强度15.8MPa，断裂伸长率为612％。

实施例9：

将6.9kg TPEE，1.5kg焦磷酸哌嗪，0.8kg聚磷酸三聚氰胺，0.2kg氧化锌，0.05kg白炭黑，0.05kg硬脂酸丁酯加入到50L高速混合机中混合3分钟，转速800转/分钟。混合完成的物料通过65型挤出机的主喂料口定速喂料。将0.5kg甲基磷酸二甲酯通过挤出机中部的副喂料口进行同步喂料，调整喂料速度使主喂料口喂料完成时，副喂料口的物料也刚好完成喂料。65型挤出机的加工温度为190℃。对所得改性料进行性能测试，能通过UL94V-0(1.6mm)等级，通过VW-1单根垂直燃烧测试；拉伸强度16.6MPa，断裂伸长率为622％。

对比例1：

将6.9kg TPEE，3.0kg焦磷酸哌嗪，0.05kg白炭黑，0.05kg硬脂酸丁酯加入到50L高速混合机中混合3分钟，转速800转/分钟。混合完成的物料通过65型挤出机的主喂料口定速喂料。65型挤出机的加工温度为190℃。对所得改性料进行性能测试，通过UL94V-2(1.6mm)等级，无法通过VW-1单根垂直燃烧测试；拉伸强度20.2MPa，断裂伸长率为612％。

对比例2：

将TPEE直接进行测试，无法通过UL94无等级，无法通过VW-1单根垂直燃烧测试；拉伸强度26.3MPa，断裂伸长率为710％。

通过实施例和对比例的比较，可以看出本发明在赋予TPEE材料高效阻燃性能的同时，兼顾了其力学性能和电性能，产品无卤阻燃，绿色环保，能够应用于新能源汽车的充电线路中。

实施例10

一种新能源汽车充电电缆用无卤阻燃电缆料，具体包括作为树脂基材的热塑性聚酯弹性体50wt％，无卤阻燃剂48wt％，加工助剂2wt％。

其中，所述的无卤阻燃剂包括以下重量百分含量的组分：主阻燃剂焦磷酸哌嗪30-70wt％、副阻燃剂磷酸哌嗪10-50wt％、增效剂甲基磷酸二甲酯0-30wt％、协效剂氧化锌0-10wt％。

所述的热塑性聚酯弹性体的硬段为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，软段是聚乙二醇醚。所述的工助剂为聚乙烯蜡。

上述新能源汽车充电电缆用无卤阻燃电缆料的制备方法，采用双螺杆挤出机进行直接加工，除增效剂外的所有组分混合后，经喂料口进行加料；增效剂经设备中段的侧喂料进行加料，双螺杆挤出机加工温度为170℃。

对所得改性料进行性能测试，能通过UL94V-0(1.6mm)等级，通过VW-1单根垂直燃烧测试；拉伸强度19.8MPa，断裂伸长率为672％。

实施例11

一种新能源汽车充电电缆用无卤阻燃电缆料，具体包括作为树脂基材的热塑性聚酯弹性体80wt％，无卤阻燃剂20wt％。

其中，所述的无卤阻燃剂包括以下重量百分含量的组分：主阻燃剂焦磷酸哌嗪30-70wt％、副阻燃剂聚磷酸铵10-50wt％、增效剂三异丙基苯磷酸酯0-30wt％、协效剂二氧化钛0-10wt％。

所述的热塑性聚酯弹性体的硬段为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，软段是聚己内酯。

上述新能源汽车充电电缆用无卤阻燃电缆料的制备方法，采用双螺杆挤出机进行直接加工，除增效剂外的所有组分混合后，经喂料口进行加料；增效剂经设备中段的侧喂料进行加料，双螺杆挤出机加工温度为220℃。

对所得改性料进行性能测试，能通过UL94V-0(1.6mm)等级，通过VW-1单根垂直燃烧测试；拉伸强度17.8MPa，断裂伸长率为666％。