阅读说明：本技术 一种无卤热塑性弹性体绝缘料及其制备方法 (A kind of Halogen thermoplastic elastomer (TPE) Insulation Material and preparation method thereof ) 是由 崔德刚 胡琪杭 汪晓明 于 2018-12-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种无卤热塑性弹性体绝缘料及其制备方法,所述无卤热塑性弹性体绝缘料包含如下组分：苯乙烯系热塑性弹性体、聚丙烯树脂、相容剂、填充油、乙丙橡胶、增韧剂、无卤阻燃剂、抗氧剂、抗铜剂、润滑剂；制备方法包括以下步骤：1)使用填充油对苯乙烯系热塑性弹性体进行充油；2)充油完成后与其余组分加入高速混合机中混合；3)将混合物加入密炼机密炼；4)将密炼后的混合物喂入双螺杆挤出机在160-200℃下拉条切粒。本发明公开的无卤热塑性弹性体绝缘料加工温度低,硬度低,绝缘性能优越、耐温等级高、耐刮擦、环保阻燃、综合性能优异,适用于电动汽车充电桩电缆。(The present invention relates to a kind of Halogen thermoplastic elastomer (TPE) Insulation Material and preparation method thereof, the Halogen thermoplastic elastomer (TPE) Insulation Material includes following component: styrene series thermoplastic elastomer, acrylic resin, compatilizer, filling oil, EP rubbers, toughener, halogen-free flame retardants, antioxidant, copper resistant agent, lubricant；1) preparation method is the following steps are included: carry out styrene series thermoplastic elastomer using filling oil oil-filled；2) oil-filled be added in high-speed mixer with remaining component after the completion mixes；3) mixer mixing is fed the mixture into；4) by the mixture feeding double screw extruder after mixing in 160-200 DEG C of bottom brace pelletizing.Halogen thermoplastic elastomer (TPE) Insulation Material processing temperature disclosed by the invention is low, and hardness is low, and insulation performance is superior, temperature resistant grade is high, scratch-resistant, environmental protection flame retardant, excellent combination property, is suitable for electric automobile charging pile cable.)

一种无卤热塑性弹性体绝缘料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电缆料，特别涉及一种无卤热塑性弹性体绝缘料及其制备方法。

背景技术

随着新能源汽车技术的不断成熟，国内外各大汽车厂商纷纷投入新能源充电汽车的开发和推广工作，在我国政府政策支持下，新能源汽车已经进入快速发展阶段，相应的新能源汽车的配套充电设施建设也是国家发展的重点。在环保趋势下，传统聚氯乙烯充电桩绝缘料已经逐步被淘汰，新型环保无卤热塑性弹性体充电桩绝缘料已经被是市场发展的需求。

经过不断改进，市场上推出了多种类型的无卤热塑性弹性体电缆绝缘料，但依然存在着各种问题。

其中聚苯醚因具有良好的阻燃和电绝缘性能，使其可以应用在热塑性弹性体电缆绝缘料中，但聚苯醚耐光性差、耐溶剂性差、熔体粘度高等缺点，大大限制了它在热塑性弹性体绝缘料中的推广，更重要的是聚苯醚在高温下极易分解，产生腐蚀性气体，这将对电气火灾的救援极为不利。

其次，大多数热塑性弹性体产品最高耐温等级在105℃，高于105℃耐温等级的基本都是交联热固型材料，而交联热固型材料不能回收利用，给环境带来一定的压力。

另外，普通处理的SEBS有较强的吸油性能，这也最终导致材料的耐汽油性能较差。

因此，提供一种耐温等级高、耐油性能好、环保阻燃的无卤热塑性弹性体绝缘料是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种无卤热塑性弹性体绝缘料及其制备方法，以解决现有技术中热塑性弹性体绝缘料耐温等级低、耐油性差、不环保等问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明公开了一种无卤热塑性弹性体绝缘料，所述绝缘料包括如下原料组分及重量份：

苯乙烯系热塑性弹性体：20-30份；

聚丙烯树脂：8-15份；

相容剂：6-10份；

填充油：10-20份；

乙丙橡胶：2-5份；

增韧剂：10-20份；

无卤阻燃剂：20-40份；

抗氧剂：0.5-1份；

抗铜剂：0.1-0.2份；

润滑助剂：0.5-4份

采用上述技术方案的有益效果：

1、本发明以苯乙烯系热塑性弹性体为基体，热塑性弹性体具有优异的物理机械性能和工艺加工性能，并且可以简单再生之后回收利用，经济环保。同时，SEBS分子结构中的双键被饱和，从而具有耐候、耐磨和耐热老化的特性。

2、本发明采用聚丙烯树脂与苯乙烯系热塑性弹性体共混，聚丙烯树脂可以降低氢化苯乙烯嵌段共聚物熔融时的黏度，提高热塑性弹性体体系的流动性，同时聚丙烯作为一种结晶性聚合物，原料共混后，氢化苯乙烯嵌段共聚物和聚丙烯能够以双连续相结构存在，大大提高了热塑性弹性体的力学性能和物理机械性能。

3、本发明中的阻燃剂中不含卤素，安全无毒、阻燃效果好。

进一步地，所述苯乙烯系热塑性弹性体为含有苯乙烯结构单位的嵌段共聚物SEBS、SBS中任意一种，优先选择SEBS。

采用上述技术方案的有益效果是：以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物SEBS比未加氢的SBS具有更好的耐候、耐磨和耐热老化的特性。

进一步地，所述聚丙烯树脂分为均聚聚丙烯T30S；所述填充油为环保型工业白油或环烷油。

采用上述技术方案的有益效果是：所述T30S为均聚聚丙烯具有锁油作用，同时能够提高产品的耐温等级和力学性能。所述填充油中工业白油无色无味；环烷油具有饱和环状碳链结构，具有低倾点、高密度、高粘度、无毒副作用等特点，而且在它的环上通常还会连接着饱和支链，这种结构使环烷油既具有芳香烃类的部分性质，又具有直链烃的部分性质，又由于环烷油来自天然石油，有价格低廉、来源可靠等优点。

进一步地，所述相容剂为SEBS接枝马来酸酐、PP接枝马来酸酐中的任意一种，优先为SEBS接枝马来酸酐。

采用上述技术方案的有益效果是：所述相容剂SEBS接枝马来酸酐在本发明配方体系中能够更好的发挥其相容性，对产品的性能有明显的提升；PP接枝马来酸酐与其相比，由于PP接枝马来酸酐硬度较高，会影响产品自身手感。

进一步地，所述增韧剂为茂金属聚烯烃树脂、聚烯烃弹性体中的一种或两种的混合物。

采用上述技术方案的有益效果是：茂金属聚烯烃树脂对产品力学性能和抗撕性能的提升有极大帮助，聚烯烃弹性体的使用对整体材料手感和回弹性能有极大帮助，二者相互结合使用，效果最佳。

进一步地，所述乙丙橡胶为三元乙丙橡胶；所述无卤阻燃剂为次磷酸盐、二乙基次膦酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐中的两种以上的混合物复配而成。

采用上述技术方案的有益效果是：所述乙丙橡胶为三元乙丙橡胶，三元乙丙橡胶自身弹性好，强度高，对产品的手感改善明显，表面更好。所述无卤阻燃剂次磷酸铝和二乙基次膦酸铝属于磷系阻燃剂，具有很好的成炭自熄作用；三聚氰胺氰尿酸盐属于氮系阻燃剂，在升温的过程中热解脱氨，生成了不燃性的气体产物氨气，使得周围环境中的氧气浓度下降，缓解了热塑性弹性体的热氧化作用；磷系阻燃剂和氮系阻燃剂一起使用，阻燃效果更佳。

进一步地，所述抗铜剂为MD-1024或MDA-5中的任意一种，优选巴斯夫的MD-1024；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂DLTP中任意一种或者两种混合物，优选抗氧剂1010和DLTP复配使用。

采用上述技术方案的有益效果是：一方面，由于电缆多为铜芯，铜催化电缆绝缘料发生热氧光老化反应，使电缆绝缘料很快就失去弹性、柔软性和电绝缘性。所以本发明为减弱铜害，在组分中加入抗铜剂，使电缆绝缘料性能稳定、寿命增长；

另一方面，电线电缆在使用过程中，会有一定的老化过程，对性能产生衰减，而抗氧剂的使用，有效的改善了这一点，其中抗氧剂1010在对材料自然环境情况下老化有明显的延缓作用，而抗氧剂DLTP对热老化状况有极大改善，二者相互结合使用，效果最佳。

进一步地，所述润滑助剂为EBS、硅酮、PE蜡中的任意一种，优选硅酮。

采用上述技术方案的有益效果是：线缆料在加工和使用中，采用一定润滑助剂，可以有效改善外观和挤出情况，同时改善刮磨性，所述润滑助剂硅酮因其表面能低而容易迁移到材料的表面，从而在材料表面形成一层致密的硅酮润滑层，降低了材料表面的摩擦系数，可以使材料表面的耐刮性能得到改善；所述EBS为乙撑双硬脂酰胺，抗粘连性和抗静电性优良，并能显著改善塑料和填料的分散性；所述PE蜡是已知的塑料润滑剂中唯一的能兼具内润滑和外润滑(脱模效应)，同时又能保持高度透明性，对胶化几乎没有影响的优异润滑剂。

综上所述，本发明提供的无卤热塑性弹性体绝缘料性能优越，耐温等级达到125℃，并且耐油性好、环保阻燃、综合性能优异，满足电动汽车传导充电系统用电缆技术规范GB/T 33594-2017中关于充电桩线缆绝缘用料的规定，适用于电动汽车充电桩电缆用绝缘料。

进一步地，本发明还提供了上述所述无卤热塑性弹性体绝缘料的制备方法，包括以下步骤：

(1)使用填充油对苯乙烯系热塑性弹性体进行充油，静置15-20min；

(2)将经过步骤(1)处理的苯乙烯系热塑性弹性体以及聚丙烯树脂、相容剂、填充油、增韧剂、乙丙橡胶、无卤阻燃剂、抗氧剂、抗铜剂、润滑助剂共同加入高速混合机中进行混合；

(3)将经过步骤(2)处理的混合物加入密炼机进行密炼；

(4)将经过步骤(3)密炼后的混合物喂入双螺杆挤出机，并在160～200℃的条件下拉条切粒，即得一种无卤热塑性弹性体绝缘料。

采用上述技术方案的有益效果：热塑性弹性体由于不需经过热硫化，因而使用简单的塑料加工机械即可很容易地制成最终产品，具有生产流程短，节约能耗，效率高的特点；本发明组分中不含有聚苯醚PPO，加工温度低，硬度低，同时兼具优异的阻燃性能，而且耐温等级高，可替代传统交联型聚烯烃绝缘料，进而克服了传统交联型聚烯烃绝缘料硬度高，力学性能差、刮擦差的缺点。总之，本发明制备的无卤热塑性弹性体绝缘料不含卤素及重金属元素，对环境无害，并且可以重复回收利用，阻燃性能与机械性能俱佳。

具体实施方式

下面将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。

实施例1～6公开了一种无卤热塑性弹性体电缆料的制备方法，包括以下步骤：

(1)使用填充油对苯乙烯系热塑性弹性体进行充油，静置15-20min；

(2)将经步骤(1)充完油的苯乙烯系热塑性弹性体与聚丙烯树脂、相容剂、填充油、增韧剂、乙丙橡胶、无卤阻燃剂、抗氧剂、抗铜剂、润滑剂加入高速混合机中进行混合；

(3)将步骤(2)所得混合物加入密炼机进行密炼；

(4)将经步骤(3)密炼后的混合物喂入双螺杆挤出机在160～200℃下拉条切粒，即得所述的一种无卤热塑性弹性体绝缘料。

实施例1-6的原料组分见表1。

实施例1-6的原料组分重量份见表2。

表1：实施例1-6的原料组分

表2：实施例1-6的原料组分重量份及加工工艺温度

实施例7：对实施例1-6所获得的产品进行性能测试，结果见表3。

表3：实施例1-6的性能检测结果

由表3可知，采用加氢的SEBS为基材，各方面性能均优于SBS基材，采用SEBS接枝马来酸酐作为相容剂，整体性能提升更加明显；采用茂金属聚烯烃树脂和聚烯烃弹性体复配使用，对材料的抗撕性能和弹性均有帮助，采用非PPO体系，加工工艺温度低且阻燃级别同样可以做到V0级别。

综上所述，本发明制备的无卤热塑性弹性体绝缘料绝缘性能和力学性能优异，且密度低、硬度低、耐刮擦性好；拉伸强度、断裂伸长率均优于国家标准不大于25％的规定；本发明公开的绝缘料耐热等级为125℃，而一般的热塑性弹性体绝缘料的耐热等级小于105℃，耐热等级明显提高，适合在温度要求高的场合推广使用；同时耐油性能突出，《热塑性弹性体电线电缆用苯乙烯类材料》HG/T 5113-2016规定耐汽油线径变化率不大于30％，市场上较好类型的热塑性弹性体电缆绝缘料耐汽油线径变化率可以做到不大于15％，而本发明可以做到耐汽油线径变化率不大于8％。

本发明提供的无卤热塑性弹性体绝缘料环保安全、可回收利用、综合性能优异，满足电动汽车传导充电系统用电缆技术规范GB/T 33594-2017中充电桩线缆绝缘用料的规定，适用于新型环保充电桩电缆绝缘用料。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。