一种柔韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物及其制法和应用
阅读说明：本技术 一种柔韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物及其制法和应用 (Flexible bending-resistant high-temperature-resistant low-smoke low-halogen flame-retardant composition and preparation method and application thereof ) 是由 王登辉 王志豪 于 2021-11-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种柔韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物及其制法和应用。该组合物的原料组成包括：10重量份-15重量份的乙烯醋酸乙烯共聚物,10重量份-15重量份的增韧剂,15重量份-20重量份的超韧性弹性体,20重量份-25重量份的氢氧化镁,15重量份-20重量份的溴系阻燃剂,5重量份-8重量份的三氧化二锑,4重量份-6重量份的硅烷偶联剂表面处理煅烧陶土,0.7重量份-1.5重量份的偶联助剂,3重量份-5重量份的抗氧剂,2重量份-3重量份的交联剂和2重量份-4重量份的润滑剂。本发明还提供了上述组合物的制备方法。由上述组合物制得的低烟低卤阻燃聚烯烃电线电缆。(The invention provides a flexible bending-resistant high-temperature-resistant low-smoke low-halogen flame-retardant composition, and a preparation method and application thereof. The composition comprises the following raw materials: 10-15 parts of ethylene vinyl acetate copolymer, 10-15 parts of toughening agent, 15-20 parts of super-tough elastomer, 20-25 parts of magnesium hydroxide, 15-20 parts of brominated flame retardant, 5-8 parts of antimony trioxide, 4-6 parts of silane coupling agent surface treatment calcined argil, 0.7-1.5 parts of coupling additive, 3-5 parts of antioxidant, 2-3 parts of crosslinking agent and 2-4 parts of lubricant. The invention also provides a preparation method of the composition. The low-smoke low-halogen flame-retardant polyolefin wire and cable prepared from the composition.)
技术领域
本发明涉及一种阻燃组合物，尤其涉及一种柔韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物，属于高分子材料技术领域。
背景技术
随着国内电动汽车的高速发展，相关配套设备也迎来了高速发展，其中电动车车内高压电缆也得到了很高的关注。车内高压电缆料主要要考虑以下几个方面:
1.电压：和常规汽车电缆的基本差异是结构需要按额定电压600V设计，如果在商用车和公共汽车上使用，额定电压可高达1000V。目前由内燃机驱动的汽车使用的电缆被设计为额定电压60V。系统在产生的功率(P＝U×I)不变的情况下，由于使用较低的电流，高电压可以减少在传输系统的功率损耗(PLOSS＝I2×R)。
2.电流：由于电缆连接电池，逆变器和电动机，高压电缆需要传输高电流。根据系统组件的功率要求，电流可达到250A到450A。这么高的电流在常规驱动的车辆上是很难找到的。
3.温度：高电流传输的结果导致高功耗和组件的加热。因此高压电缆设计为承受较高的温度。目前可以看出对温度要求有进一步增加的趋势。相比之下，目前的车辆通常使用电缆的额定温度到105℃就足够了，只要是电缆不是用在发动机舱或其它耐较高的温度的区域。电动汽车高压电缆通常要高于这个温度，如125℃或150℃。电动汽车内如果通过的路由不利，主机厂甚至会提出更高的耐高温要求。如排气管附近，电机前面，电池背面等。
4.工作寿命：汽车行业通常在指定的温度等级电缆设计使用寿命为3000h。在公认的电缆标准(如ISO 6722、ISO 14572)，此值通常用于长期老化试验。在高压应用领域的客户的特殊要求可能超过3000h,在规定的温度累计运行时间甚至达到至12000h。
5.柔韧性：混合动力汽车的开发在许多情况下面临的挑战是，现有的系列平台原来只设计装载汽油发动机和它的组件的空间纳入了更多的电气组件。即使不考虑布线，空间的限制可以预计。此外,电缆和连接器通过路由也需要空间。通常的后果是导致紧张的弯曲半径。由于常规电缆固有的设计，高弯曲力难以克服。为了解决这个问题,高压电缆高柔韧性是至关重要的。只有比较柔韧的设计,通过车辆的路由才可以容易实现。
6.耐弯曲：如果电动机位于靠近车辆的运动部位，然后导致连接的高压电缆连续振动,它要求被设计成能承受高的循环弯曲，以确保良好的弯曲耐力。
7.阻燃：由于电动汽车的使用关乎人的生命和财产安全，车内线材的良好阻燃效果可以大幅度降低由于过载或短路出现的大面积燃烧，降低人身财产损失。
综合来看，现有的电动汽车车内高压线缆材料存在以下几种问题：
(1)常规汽车线缆额定电压普遍为600V以下，无法满足电动汽车车内高压线缆的耐压要求；(2)柔软型耐曲折电线电缆材料普遍耐温比较低；(3)常规汽车线缆的使用寿命达不到电动汽车车内线缆的使用寿命条件；(4)电动汽车车内线缆普遍阻燃要求不高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有较高的耐温等级、耐高温的热稳定性和优异的阻燃性能的电缆材料。
为了实现上述技术目的，本发明首先提供了柔韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物，该组合物的原料组成包括：10重量份-15重量份的乙烯醋酸乙烯共聚物，10重量份-15重量份的增韧剂，15重量份-20重量份的超韧性弹性体，20重量份-25重量份的氢氧化镁，15重量份-20重量份的溴系阻燃剂，5重量份-8重量份的三氧化二锑，4重量份-6重量份的硅烷偶联剂表面处理煅烧陶土，0.7重量份-1.5重量份的偶联助剂，3重量份-5重量份的抗氧剂，2重量份-3重量份的交联剂和2重量份-4重量份的润滑剂。
在本发明的一
具体实施方式
中，该柔韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物的原料组成包括：10重量份-13重量份的乙烯醋酸乙烯共聚物，13重量份-15重量份的增韧剂，15重量份-18重量份的超韧性弹性体，20重量份-23重量份的氢氧化镁，15重量份-20重量份的溴系阻燃剂，5重量份-8重量份的三氧化二锑，4重量份-6重量份的硅烷偶联剂表面处理煅烧陶土(煅烧以后的陶土加入硅烷偶联剂在高混机中混合)，0.7重量份-1.5重量份的偶联助剂，3重量份-5重量份的抗氧剂，2重量份-3重量份的交联剂和2重量份-4重量份的润滑剂。
本发明的韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物，通过偶联剂表面处理的煅烧陶土，增加线缆材料的耐压等级；偶联剂处理的混合抗氧剂，提高材料的长期老化时间，以及增加材料在线缆中的使用寿命；溴系阻燃剂的添加，大幅度提高材料的阻燃效果，阻燃等级VW-1；辐照交联的加工特性，增加材料的耐温等级和使用稳定性。
在本发明的一具体实施方式中，采用的乙烯醋酸乙烯共聚物的VA含量为26-28％。
在本发明的一具体实施方式中，采用的增韧剂为POE和EPDM的接枝料。
在本发明的一具体实施方式中，采用的超韧性弹性体为DF系列弹性体。
在本发明的一具体实施方式中，采用的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷。
在本发明的一具体实施方式中，采用的氢氧化镁为化学法表面处理的氢氧化镁。例如日本神岛的S-7。
在本发明的一具体实施方式中，采用的偶联助剂为硅烷偶联剂FD570。
在本发明的一具体实施方式中，采用的抗氧剂为特殊偶联剂处理混合抗氧剂。
在本发明的一具体实施方式中，采用的抗氧剂为硅烷偶联剂和钛酸酯混合物处理的双酚类和氨类抗氧剂。
在本发明的一具体实施方式中，采用的交联剂为TAIC或TMATMB。
在本发明的一具体实施方式中，采用的润滑剂为硅酮和蜡。
本发明还提供了上述柔韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
高阶混炼机混料，密炼机进行加热密炼，双阶锥喂料，双螺杆剪切排料，单螺杆混料挤出，切粒机切粒，风机和料仓收集，振动筛冷却材料，大料仓收集分包，真空机塑封材料，得到柔韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物。
本发明又提供了一种辐照交联型的低烟低卤阻燃聚烯烃电线电缆，其是通过本发明的柔韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物制备得到的。包括但不限于，该低烟低卤阻燃聚烯烃电线电缆可以作为电动汽车车内高压线用辐照交联电缆。本发明的辐照交联型的低烟低卤阻燃聚烯烃电线电缆通过辐照交联，提高材料中的树脂的热稳定性，进而提高材料的抗老化和使用寿命。
本发明的柔韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物通过特定弹性体，同时添加表面处理陶土的耐压材料和高效的阻燃剂，以及偶联剂处理的混合抗氧剂，在辐照交联的作用下增加材料的使用条件，使制得的电缆：
(1)不改变线缆的柔韧性的前提下，提高线缆材料的耐压等级；
(2)不改变材料的基础性能的条件下，提高线缆材料的长期老化时间，增加线缆材料的使用寿命；
(3)不改变材料的基础性能的前提下，提高材料的阻燃等级。
本发明的柔韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物，通过乙烯醋酸乙烯共聚物和润滑剂的，增加在电线电缆加工中的流动性也一定程度提高电线电料的机械强度；通过超韧性弹性体，大幅度提高电线电缆料的拉伸性能以及材料的柔韧性，耐腐蚀性；增韧剂的添加一方面提高材料的机械物理性能，另一方面促进树脂材料的相容性；通过化学法表面处理氢氧化镁和溴系阻燃剂，大幅度提高材料的阻燃效果；通过硅烷偶联剂表面处理的煅烧陶土，提高材料的耐压等级；通过偶联剂的添加促进粉类材料在树脂中的分散；通过特殊偶联剂处理的混合抗氧剂；可以提高材料的受热老化，使用寿命以及长期老化时间；通过添加交联剂，使材料可以在辐照后进一步提高材料的各种性能以及增加材料的耐温等级。
由本发明的柔韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物制得的辐照交联型的低烟低卤阻燃聚烯烃电线电缆，提高了线缆材料的耐温等级，增强了线缆材料的耐压要求；提高了线缆材料的使用的稳定性，增加了线缆材料的使用寿命；增加了材料的阻燃等级，线材可通过VW-1阻燃要求，提高了材料的阻燃效果。其拉伸强：≥9MPa；断裂伸长率：≥300％；氧指数：≥30％；材料比重：1.35±0.03；老化条件：短期老化：150℃*240h或175℃*240h(主要取决材料的耐温等级)，性能保留率≥75％。长期老化：150℃*6000h或125℃*6000h(主要取决材料的耐温等级)，常温缠绕不开裂，耐压不击穿；耐压：成缆后耐压1000；阻燃等级：VW-1。
具体实施方式
实施例
实施例和对比例如表1所示。
表1
其中，乙烯醋酸乙烯共聚物的VA含量为26％。硅烷偶联剂表面处理煅烧陶土是煅烧以后的陶土加入硅烷偶联剂在高混机中混合得到的。增韧剂为POE和EPDM的接枝料。超韧性弹性体为DF系列弹性体。溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷。化学法表面处理的氢氧化镁。例如日本神岛的S-7。偶联助剂为硅烷偶联剂FD570。抗氧剂为硅烷偶联剂和钛酸酯混合物处理的双酚类和氨类抗氧剂。交联剂为TAIC或TMATMB。润滑剂为硅酮和蜡。
上述柔韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物的制备方法包括以下步骤：
高阶混炼机混料，密炼机进行加热密炼，双阶锥喂料，双螺杆剪切排料，单螺杆混料挤出，切粒机切粒，风机和料仓收集，振动筛冷却材料，大料仓收集分包，真空机塑封材料。
将上述实施例和对比例进行测试，测试的结果如表2所示。
表2
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。
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