无卤阻燃新能源充电桩用电线电缆材料的制作方法
【专利摘要】本发明属于电缆材料技术领域，涉及一种无卤阻燃新能源充电桩用电线电缆材料，按质量百分比计，包括以下组分：聚醚类聚氨酯40％?80％；无卤阻燃剂5％?15％；抗水解剂0.1％?5％；相容剂0.1％?5％；成核剂3％?10％；增塑剂0.1％?5％；高分子助剂3％?10％；羧基丁腈胶粉0.1％?2％；经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维0.1％?2％；增粘剂0.1％?5％；高分子助剂为PC、ABS、PS、PBT、PET和PA中的至少一种，羧基丁腈胶粉呈核壳结构，成核剂为多元醇二缩醛?氧化铝接枝物。总之，本发明具有如下优点：低硬度，高抗张性能，高撕裂强度，环保、无卤阻燃，通过成核剂的控制使其具备大线径电缆的良好加工性。
【专利说明】
无卤阻燃新能源充电桩用电线电缆材料
技术领域
[0001] 本发明属于电缆材料技术领域，涉及一种无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材 料。
【背景技术】
[0002] 随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上 升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方 向。电动汽车作为新一代的交通工具，在节能减排、减少人类对传统化石能源的依赖方面具 备传统汽车不可比拟的优势。电动汽车的兴起势必会对充电粧的发展起到很大的推动作 用，而充电粧电缆作为充电粧的重要组成部分，也会迎来发展的春天。
[0003] 充电粧线缆由于其特定的使用环境导致其对于外被料有比较苛刻的要求。主要有 以下几点，一是应该有很好的耐汽油性，必须保证被汽油浸泡之后不会开裂及弹性变差，这 样才能保证其工作可靠性;二是应该有较宽的工作温度，以适应各种户外极端天气。三是要 求阻燃性能佳;还有就是要绝缘性能好且拥有一定的机械性能等。现有技术中的充电粧用 电线电缆材料无法完全满足以上要求。
[0004] 有鉴于此，确有必要提供一种无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，其硬度低， 抗张性能好，撕裂强度高，无卤阻燃、环保，而且通过对成核剂的控制可以使得该材料具有 大线径电缆的良好加工性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于:针对现有技术的不足，而提供一种无卤阻燃新能源充电粧用 电线电缆材料，其硬度低，抗张性能好，撕裂强度高，无卤阻燃、环保，而且通过对成核剂的 控制可以使得该材料具有大线径电缆的良好加工性。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，其特征在于，按质量百分比计，所述电线 电缆材料包括以下组分： 聚醚类聚氨酯 40%-80%; 无卤阻燃剂 5%-15%; 抗水解剂 0.丨％-5%; 相容剂 0.丨％-5%; 成核剂 3%-10%；
[0008] 增塑剂 0.丨％-5%; 高分子助剂 3%-10%； 羧基丁腈胶粉 0.1%-2%; 经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维0.1 %-2%; 增粘剂 0,丨％-5%:
[0009] 所述高分子助剂为PC、ABS、PS、I?T、PET和PA中的至少一种，通过聚醚类聚氨酯与 这些高分子助剂之间的协同效应，可以实现拉伸强度和断裂伸长率的大幅提高，并且降低 材料的成本。例如，TPU可与ABS以任意比例共混，共混时产生协同作用，在ABS中添加 TPU，材 料的耐磨性、韧性和低温性能提高，同时材料涂饰性、耐油性也有明显改善。
[0010] 所述羧基丁腈胶粉呈核壳结构，其中核为丁腈橡胶，壳为塑性羧基不饱和烃聚合 物;所述成核剂为多元醇二缩醛-氧化铝接枝物。
[0011] 具有核壳结构的羧基丁腈胶粉的界面效应显著，活性表面较强烈地吸附TPU基体 的分子链，通常一个粒子表面上连结有几条分子链，形成链间的物理交联。吸附了分子链的 这种粒子能起到均匀分布负荷的作用，降低了聚合物发生断裂的可能性。另一方面，TPU在 微观上具有微相分离结构，硬段分子之间强烈缔合在一起形成许多微区而分散在软段相基 质中，软段相提供弹性，硬段相起到增强填充和交联作用。聚氨酯中有受质子的氨基甲酸酯 羰基C = 0、醚氧基-0-和酯羰基C = 0,这样羧基丁腈胶粉粒子"壳"上带的-C00H就可能和上 述基团形成氢键，增加了粒子与基体的结合力。加入少量羧基丁腈胶粉时，这些纳米级粒子 就充当硬段，作为一部分物理交联点，有效增加分子链间的联系，当有外力作用时，作为应 力集中物，诱发大量的银纹和剪切带，吸收能量，胶粉粒子和剪切带控制和终止银纹发展， 使银纹不至于形成破坏性裂纹，从而实现了增强增韧。但是，羧基丁腈胶粉粒子比表面积很 大，因此存在聚集倾向，加之羧基丁腈胶粉的低模量及较好的变形能力对分散不利，因此羧 基丁腈胶粉对TPU的强度增强作用较小，而且胶粉的团聚和分布不均匀还容易作为缺陷引 发裂纹，导致材料破坏。玻璃纤维则可以起到类似橡胶粒子的阻止裂纹扩展的作用，而且， 经硅烷偶联剂改性的玻璃纤维还可以吸附羧基丁腈胶粉粒子，从而分散羧基丁腈胶粉粒 子，防止其团聚。也就是说，羧基丁腈胶粉粒子和玻璃纤维之间能够起到很好的协同作用， 此外，玻璃纤维的抗拉强度高，能够提升材料的抗拉强度。
[0012] 成核剂能够促进结晶，其在聚合物的结晶过程中能够起到晶核的作用，加快结晶 速度，形成细小致密的球晶颗粒，使分子链在较高温度下具有很快的结晶速度，这不但有利 于提高产品的抗冲击强度、屈服强度，还能提高其加工性能，使得该材料具有大线径电缆的 良好加工性。
[0013] 增粘剂可以控制材料粘度以符合大线径的加工要求，相容剂可以提高ITU与其他 材料之间的相容性，增塑剂则可以控制材料的硬度，无卤阻燃剂不仅环保，而且可以使得该 材料具有阻燃性。
[0014] 总之，本发明具有如下优点：低硬度(60-90A)，高抗张性能(大于20MPa)，高撕裂强 度(大于40N/m)，环保、无卤阻燃，通过成核剂的控制使其具备大线径电缆的良好加工性。
[0015] 作为本发明无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料的一种改进，按质量百分比 计，所述电线电缆材料包括以下组分： 聚醚类聚氨酯 50%-70%:
[0016] 无卤阻燃剂 10%-15%； 抗水解剂 1%-3%; 相容剂 1%-3%; 成核剂 5%-8%; 增塑剂 1%-3%;
[0017] 高分子助剂 5%-8%; 羧基丁腈胶粉 0.5%-1.5%; 经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维0.5%-1.5%; 增粘剂 1%-3%。
[0018] 作为本发明无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料的一种改进，按质量百分比 计，所述电线电缆材料包括以下组分： 聚醚类聚氨酯 62%; 无卤阻燃剂 12%; 抗水解剂 2%; 相容剂 2%; 成核剂 6%；
[0019] 增塑剂 6%; 高分子助剂 6%; 羧基丁腈胶粉 1%; 经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维1%， 增粘剂 2%。
[0020] 作为本发明无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料的一种改进，所述无卤阻燃剂 为三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、磷酸盐、次磷酸酯和次磷酸盐中的至少一种。
[0021] 作为本发明无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料的一种改进，所述抗水解剂为 聚碳化二亚胺、双碳化二亚胺和碳化二亚胺中的至少一种。
[0022]作为本发明无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料的一种改进，所述相容剂为马 来酸酐接枝SEBS和/或马来酸酐接枝PE。
[0023] 作为本发明无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料的一种改进，所述增塑剂为环 氧植物油、环烷油和白油中的至少一种。
[0024] 作为本发明无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料的一种改进，所述羧基丁腈胶 粉的制备方法为:将丁二烯和丙烯腈通过乳液共聚的方法进行共聚，然后再加入含羧基的 不饱和烃，通过悬浮接枝的方法接枝成粉，然后洗涤、干燥、粉碎即得;其中，所述含羧基的 不饱和烃为丙烯酸、丁烯酸和异丁烯酸中的至少一种。
[0025]作为本发明无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料的一种改进，所述玻璃纤维的 长度为5Μ?-60μπι，直径为100nm-5ym。长度大的玻璃纤维会提高冲击强度。
[0026]作为本发明无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料的一种改进，所述增粘剂为烷 基二乙醇酰胺和/或聚乙二醇双硬脂酸酯。
【具体实施方式】 [0027] 实施例1
[0028]本实施例提供了一种无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，按质量百分比计， 所述电线电缆材料包括以下组分： 聚醚类聚氨酯 62%; 无卤阻燃剂 12%; 抗水解剂 2%; 相容剂 2%;
[0029] 成核剂 6%； 增塑剂 6%; 高分子助剂 6%; 竣基丁臆收粉 1%； 经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维1%;
[0030] 增粘剂 2%。
[0031] 其中，高分子助剂为ABS，无卤阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐，抗水解剂为聚碳化二 亚胺，相容剂为马来酸酐接枝SEBS，成核剂为多元醇二缩醛-氧化铝接枝物，增塑剂为环氧 植物油，羧基丁腈胶粉呈核壳结构，其中核为丁腈橡胶，壳为塑性羧基不饱和烃聚合物，其 制备方法为:将丁二烯和丙烯腈通过乳液共聚的方法进行共聚，然后再加入含羧基的不饱 和烃，通过悬浮接枝的方法接枝成粉，然后洗涤、干燥、粉碎即得;其中，所述含羧基的不饱 和烃为丙烯酸。增粘剂为烷基二乙醇酰胺，玻璃纤维的长度为20μπι，直径为Ιμπι。
[0032] 实施例2
[0033] 本实施例提供了一种无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，按质量百分比计， 所述电线电缆材料包括以下组分： 聚醚类聚氨酯 64%; 无卤阻燃剂 10%; 抗水解剂 2%; 相容剂 2%; 成核剂 7%；
[0034] 增塑剂 2%; 高分子助剂 7%:; 羧基丁腈胶粉 1.5%; 经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维0.5%; 增粘剂 4%,
[0035] 其中，高分子助剂为PS，无卤阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐，抗水解剂为双碳化二亚 胺，相容剂为马来酸酐接枝PE，成核剂为多元醇二缩醛-氧化铝接枝物，增塑剂为环烷油，羧 基丁腈胶粉呈核壳结构，其中核为丁腈橡胶，壳为塑性羧基不饱和烃聚合物，其制备方法 为:将丁二烯和丙烯腈通过乳液共聚的方法进行共聚，然后再加入含羧基的不饱和烃，通过 悬浮接枝的方法接枝成粉，然后洗涤、干燥、粉碎即得;其中，所述含羧基的不饱和烃为丁烯 酸。增粘剂为聚乙二醇双硬脂酸酯，玻璃纤维的长度为30μπι，直径为2μπι。
[0036] 实施例3
[0037] 本实施例提供了一种无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，按质量百分比计， 所述电线电缆材料包括以下组分： 聚醚类聚氨酯 78%; 无卤阻燃剂 8%; 抗水解剂 1%; 相容剂 1%; 成核剂 4%;
[0038] 增塑剂 U 高分子助剂 4%； 羧基丁腈胶粉 0.5%; 经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维1.5%:; 增粘剂 1%:
[0039]其中，高分子助剂为PBT，无卤阻燃剂为磷酸盐，抗水解剂为碳化二亚胺，相容剂为 马来酸酐接枝PE，成核剂为多元醇二缩醛-氧化铝接枝物，增塑剂为白油，羧基丁腈胶粉呈 核壳结构，其中核为丁腈橡胶，壳为塑性羧基不饱和烃聚合物，其制备方法为:将丁二烯和 丙烯腈通过乳液共聚的方法进行共聚，然后再加入含羧基的不饱和烃，通过悬浮接枝的方 法接枝成粉，然后洗涤、干燥、粉碎即得;其中，所述含羧基的不饱和烃为异丁烯酸。增粘剂 为聚乙二醇双硬脂酸酯，玻璃纤维的长度为40μηι，直径为0.5μηι。
[0040] 实施例4
[0041] 本实施例提供了一种无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，按质量百分比计， 所述电线电缆材料包括以下组分：
[0042] 聚醚类聚氨酯 70%; 无卤阻燃剂 6%； 抗水解剂 2.5%; 相容剂 2.5%:; 成核剂 4.5%；
[0043] 增塑剂 3.5%; 高分子助剂 6.5%； 羧基丁腈胶粉 1.25%; 经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维0.75%; 增粘剂 2.5%；
[0044] 其中，高分子助剂为PET，无卤阻燃剂为次磷酸酯，抗水解剂为碳化二亚胺，相容剂 为马来酸酐接枝SEBS，成核剂为多元醇二缩醛-氧化铝接枝物，增塑剂为白油，羧基丁腈胶 粉呈核壳结构，其中核为丁腈橡胶，壳为塑性羧基不饱和烃聚合物，其制备方法为:将丁二 烯和丙烯腈通过乳液共聚的方法进行共聚，然后再加入含羧基的不饱和烃，通过悬浮接枝 的方法接枝成粉，然后洗涤、干燥、粉碎即得;其中，所述含羧基的不饱和烃为异丁烯酸。增 粘剂为烷基二乙醇酰胺，玻璃纤维的长度为50mi，直径为0.3μπι。
[0045] 实施例5
[0046] 本实施例提供了一种无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，按质量百分比计， 所述电线电缆材料包括以下组分： 聚醚类聚氨酯 59%; 无卤阻燃剂 9.5%; 抗水解剂 1.5%;
[0047] 相容剂 4.5%; 成核剂 7.5%； 增塑剂 4.5%; 高分子助剂 7.5%; 羧基丁腈胶粉 1.25%;
[0048] 经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维1.25%; 增粘剂 3.5%;
[0049] 其中，高分子助剂为ΡΑ，无卤阻燃剂为次磷酸盐，抗水解剂为双碳化二亚胺，相容 剂为马来酸酐接枝SEBS，成核剂为多元醇二缩醛-氧化铝接枝物，增塑剂为环氧植物油，羧 基丁腈胶粉呈核壳结构，其中核为丁腈橡胶，壳为塑性羧基不饱和烃聚合物，其制备方法 为:将丁二烯和丙烯腈通过乳液共聚的方法进行共聚，然后再加入含羧基的不饱和烃，通过 悬浮接枝的方法接枝成粉，然后洗涤、干燥、粉碎即得;其中，所述含羧基的不饱和烃为丙烯 酸。增粘剂为烷基二乙醇酰胺，玻璃纤维的长度为1 Ομπι，直径为ο. 1M1。
[0050]对实施例1至5的材料进行物理性能测试，所得结果见表1，作为对比，将市售的充 电粧用电线电缆材料做同样的测试(对比例）：
[00511表1:实施例1至5的材料的物理性能测试结果：
[0052]
[0053] 对实施例1至5的材料和市售的材料进行老化测试，具体的，将这些材料置于空气 烘箱中进行老化，老化温度为135°C，老花时间为168h，然后测试其机械性能:低温弯曲性能 (温度为-40 °C，时间为16h)、耐热冲击性能（温度为150 °C，时间为lh)和热变形性能（150 °C)，所得结果见表2:
[0054] 表2:实施例1至5的材料的老化性能测试结果：
[0055]
[0056]由此可知，本发明具有低硬度(60-90A)，高抗张性能(大于20MPa)，高撕裂强度(大 于40N/m)，环保、无卤阻燃的特点，而且不易出现裂纹，使用寿命长。
[0057]根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方 式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本 发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书 中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
【主权项】
1. 无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，其特征在于，按质量百分比计，所述电线电 缆材料包括以下组分： 聚醚类聚氨酯 40%-80%; 无卤阻燃剂 5%-15%； 抗水解剂 0.1%-5%; 相容剂 0.1%-5%; 成核剂 3%-10%; 增塑剂 0.丨％-5%; 高分子助剂 3%-10%; 羧基丁腈胶粉 0.1%-2%; 经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维0.1%-2%; 增粘剂 0.1%-5%; 所述高分子助剂为PC、ABS、PS、PBT、PET和PA中的至少一种，所述羧基丁腈胶粉呈核壳 结构，其中核为丁腈橡胶，壳为塑性羧基不饱和烃聚合物;所述成核剂为多元醇二缩醛-氧 化铝接枝物。2. 根据权利要求1所述的无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，其特征在于，按质量 百分比计，所述电线电缆材料包括以下组分： 聚醚类聚氨酯 50%-70%; 无卤阻燃剂 10%-15%; 抗水解剂 1%-3%; 相容剂 1%-3%; 成核剂 5%-8%; 增塑剂 1%-3%; 高分子助剂 5%-8%; 羧基丁腈胶粉 0.5%-1.5%; 经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维0.5°/〇- 1.5%:? 增粘剂 1%-3%。3. 根据权利要求2所述的无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，其特征在于，按质量 百分比计，所述电线电缆材料包括以下组分： 聚醚类聚氨酯 62%; 无卤阻燃剂 12%; 抗水解剂 2%； 相容剂 2%; 成核剂 6%， 增塑剂 6%; 高分子助剂 6%; 羧基丁腈胶粉 1%; 经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维1%; 增粘剂 2%。4. 根据权利要求1至3任一项所述的无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，其特征在 于:所述无卤阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、磷酸盐、次磷酸酯和次磷酸 盐中的至少一种。5. 根据权利要求1至3任一项所述的无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，其特征在 于:所述抗水解剂为聚碳化二亚胺、双碳化二亚胺和碳化二亚胺中的至少一种。6. 根据权利要求1至3任一项所述的无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，其特征在 于:所述相容剂为马来酸酐接枝SEBS和/或马来酸酐接枝PE。7. 根据权利要求1至3任一项所述的无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，其特征在 于:所述增塑剂为环氧植物油、环烷油和白油中的至少一种。8. 根据权利要求1至3任一项所述的无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，其特征在 于，所述羧基丁腈胶粉的制备方法为:将丁二烯和丙烯腈通过乳液共聚的方法进行共聚，然 后再加入含羧基的不饱和烃，通过悬浮接枝的方法接枝成粉，然后洗涤、干燥、粉碎即得;其 中，所述含羧基的不饱和烃为丙烯酸、丁烯酸和异丁烯酸中的至少一种。9. 根据权利要求1至3任一项所述的无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，其特征在 于，所述玻璃纤维的长度为5μηι-60μηι，直径为100nm-5ym。10. 根据权利要求1至3任一项所述的无卤阻燃新能源充电粧用电线电缆材料，其特征 在于，所述增粘剂为烷基二乙醇酰胺和/或聚乙二醇双硬脂酸酯。
【文档编号】H01B7/295GK106065175SQ201610380333
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年5月31日 公开号201610380333.0, CN 106065175 A, CN 106065175A, CN 201610380333, CN-A-106065175, CN106065175 A, CN106065175A, CN201610380333, CN201610380333.0
【发明人】钟荣栋, 刘悦
【申请人】东莞市安拓普塑胶聚合物科技有限公司