本發(fā)明屬于電纜絕緣材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
熱塑性彈性體(tpe)既具有熱塑性塑料的加工性能，又具有硫化橡膠的物理性能，安全無毒、質(zhì)地柔軟、手感舒適、回彈性好、防濕滑，還具有環(huán)保的特點。此外基于氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sebs)的tpe還具有很高的電絕緣性、耐低溫性能。熱塑性彈性體正逐步應(yīng)用于原本只屬于硫化橡膠的應(yīng)用領(lǐng)域。近十余年來，電子電器、通訊與汽車行業(yè)的快速發(fā)展帶來了熱塑性彈性體的高速發(fā)展，特別是一些高檔電子消費品領(lǐng)域，如耳機線、電子線、電源線等。然而現(xiàn)有的熱塑性彈性體包括耐撕裂性能、耐老化性能、耐熱性能、耐油性能、耐熱性、耐水性等性能在內(nèi)的綜合性能較差，目前其應(yīng)用局限于對上述綜合性能要求不高的領(lǐng)域，而對于像電動汽車充電線等對耐撕裂性能、耐熱性能和耐油性能等性能要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域來說，現(xiàn)有熱塑性彈性體本身性能的不足，限制了其在該領(lǐng)域的發(fā)展。而基于交聯(lián)聚乙烯(xlpe)的電纜材料雖然耐熱性能和耐撕裂性能有所提高，但其比重較大，不適用于對電纜材料有輕質(zhì)要求的應(yīng)用領(lǐng)域。
cn106189042a公開了一種具有導熱性能阻燃tpe電纜料及其制備方法；cn106366548a公開了一種具有電磁屏蔽的阻燃tpe電纜料及制備方法；cn106366547a公開了一種耐溫耐油無鹵阻燃tpe電纜料及其制備方法；cn106398083a公開了一種耐油無鹵阻燃tpe電纜料及其制備方法；cn104962029a公開一種耐油tpe無鹵阻燃電纜料及其制備方法。上述文件公開的tpe電纜材料雖然綜合性能得到了明顯的提升，但其耐熱等級均只能達到125℃，而某些空間密閉，布線密集，散熱不良的環(huán)境會要求電纜材料能夠耐150℃高溫。此外，上述文件公開的tpe電纜材料的撕裂強度不超過45kn/m，有待進一步提高。
因此，在本領(lǐng)域期望得到一種具有更高耐熱性能、抗撕裂性能，且質(zhì)輕的tpe電纜絕緣材料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料及其制備方法。該電纜絕緣材料質(zhì)輕，能夠耐150℃高溫，且具有較高的抗撕裂性能。
為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一方面，本發(fā)明提供一種耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料，包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料組分：
本發(fā)明采用硅橡膠作為基體材料之一，并結(jié)合礦土，保證電纜絕緣材料具有良好的基礎(chǔ)的機械性能和耐熱性能，再利用助交聯(lián)劑和電子束照射使各原料之間發(fā)生微交聯(lián)，在不明顯提高材料密度的前提下，使其耐熱性能和抗撕裂性能得到大幅提升。
本發(fā)明中，所述苯乙烯類熱塑性彈性體的質(zhì)量份數(shù)可以是10份、12份、15份、18份、20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份、38份、40份、42份、45份、48份或50份等。
所述聚烯烴樹脂的質(zhì)量份數(shù)可以是10份、12份、14份、15份、16份、18份、20份、22份、24份、25份、26份、28份或30份等。
所述聚苯醚的質(zhì)量份數(shù)可以是10份、12份、14份、15份、16份、18份、20份、22份、24份、25份、26份、28份或30份等。
所述硅橡膠的質(zhì)量份數(shù)可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份等。
硅橡膠具有良好的柔韌性，耐寒耐熱性能優(yōu)異，但易被汽油等有機溶劑溶脹。其用量過少則起不到相應(yīng)的作用，用量過多會使電纜絕緣材料的抗撕裂性能和耐油性能明顯下降。
所述增塑劑的質(zhì)量份數(shù)可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份等。
所述礦土的質(zhì)量份數(shù)可以是4份、4.2份、4.5份、4.8份、5份、5.2份、5.5份、5.8份或6份等。
礦土在合適的用量范圍內(nèi)時，對于電纜絕緣材料的機械強度和耐熱性能均有明顯的提升作用，但其添加量過多會使電纜絕緣材料整體的相容性變差，沖擊強度和撕裂強度下降。
所述助交聯(lián)劑的質(zhì)量份數(shù)可以是4份、4.2份、4.5份、4.8份、5份、5.2份、5.5份、5.8份或6份等。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述電纜絕緣材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料組分：
通過對各原料組分的用量范圍進行優(yōu)選，能夠使電纜絕緣材料的抗撕裂性能進一步提高。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述電纜絕緣材料的原料組分還包括10-20份(例如可以是10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份等)阻燃劑。
優(yōu)選地，所述阻燃劑為氮系阻燃劑和/或磷系阻燃劑。
優(yōu)選地，所述氮系阻燃劑選自三聚氰胺、雙氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽或三聚氰胺聚磷酸鹽中的一種或至少兩種的組合。
優(yōu)選地，所述磷系阻燃劑選自磷酸鹽、次磷酸酯或次磷酸鹽、苯基次磷酸鹽或二烷基次膦酸鹽中的一種或至少兩種的組合。
根據(jù)實際需要，所述電纜絕緣材料的原料組分還可以包括不超過6份的非阻燃添加劑。本發(fā)明對非阻燃添加劑的種類不做具體限定，示例性地可以選擇抗氧劑、光穩(wěn)定劑、潤滑劑等。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述苯乙烯類熱塑性彈性體選自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sis)、氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sebs)或氫化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(seps)中的一種或至少兩種的組合；例如可以是sbs與sis的組合、sbs與sebs的組合、sbs與seps的組合、sis與sebs的組合、sis與seps的組合或sebs與seps的組合等。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述聚烯烴樹脂選自線性低密度聚乙烯(lldpe)、聚丙烯(pp)、乙烯-丁烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物中的一種或至少兩種的組合。
優(yōu)選地，所述聚苯醚的重均分子量為8000-20000；例如可以是8000、9000、10000、11000、12000、13000、14000、15000、16000、17000、18000、19000或20000等。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述硅橡膠為甲基乙烯基硅橡膠和/或甲基苯基乙烯基硅橡膠。
更優(yōu)選地，所述硅橡膠為甲基苯基乙烯基硅橡膠。
優(yōu)選地，所述增塑劑為白油。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述礦土選自蒙脫土、高嶺土、硅藻土、膨潤土或云母中的一種或至少兩種的組合；例如可以是蒙脫土與高嶺土的組合、蒙脫土與硅藻土的組合、蒙脫土與云母的組合、高嶺土與膨潤土的組合、硅藻土與膨潤土的組合或硅藻土與云母的組合等。
優(yōu)選地，所述助交聯(lián)劑選自三烯丙基三聚氰酸酯(tac)、三烯丙基異三聚氰酸酯(taic)或三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(tmptma)中的一種或至少兩種的組合；例如可以是tac與taic的組合、tac與tmptma的組合或taic與tmptma的組合等。
另一方面，本發(fā)明提供一種上述電纜絕緣材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)將配方量的各原料混合；
(2)將各原料的混合物料通過擠出機熔融擠出，得到混煉膠料；
(3)將所述混煉膠料通過電子束照射交聯(lián)，得到所述耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)中所述混合是在高速混合機中進行。
優(yōu)選地，所述高速混合機的攪拌速率為400-500r/min；例如可以是400r/min、410r/min、420r/min、430r/min、440r/min、450r/min、460r/min、470r/min、480r/min、490r/min或500r/min等。
優(yōu)選地，所述混合的時間為10-20min；例如可以是10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min或20min等。
優(yōu)選地，步驟(2)中所述擠出機為雙螺桿擠出機。
優(yōu)選地，所述雙螺桿擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速為400-650r/min；例如可以是400r/min、420r/min、450r/min、480r/min、500r/min、520r/min、550r/min、580r/min、600r/min、620r/min或650r/min等。
優(yōu)選地，所述熔融擠出的溫度為180-250℃；例如可以是180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃或250℃等。
優(yōu)選地，步驟(3)中所述電子束的照射劑量為1-5mrad；例如可以是1mrad、1.5mrad、2mrad、2.5mrad、3mrad、3.5mrad、4mrad、4.5mrad或5mrad等。
電子束的照射劑量和助交聯(lián)劑的用量決定電纜絕緣材料的交聯(lián)度，本發(fā)明中電纜絕緣材料的交聯(lián)度不能過大，否則對材料的密度有較大影響。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述制備方法包括如下步驟：
(1)將配方量的各原料加入高速混合機中，在400-500r/min的攪拌速率下混合10-20min；
(2)將各原料的混合物料加入雙螺桿擠出機中，螺桿轉(zhuǎn)速為400-650r/min，在180-250℃下熔融擠出，得到混煉膠料；
(3)將所述混煉膠料通過1-5mrad的電子束照射交聯(lián)，得到所述耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明采用硅橡膠作為基體材料之一，并結(jié)合礦土，保證電纜絕緣材料具有良好的基礎(chǔ)的機械性能和耐熱性能，再利用助交聯(lián)劑和電子束照射使各原料之間發(fā)生微交聯(lián)，在不明顯提高材料密度的前提下，使其耐熱性能和抗撕裂性能得到大幅提升。
本發(fā)明提供的電纜絕緣材料的密度為1.04-1.06g/cm3，硬度(邵氏a)為80-90，拉伸強度為16-20mpa，斷裂伸長率為320-450％，撕裂強度為50-55n/mm，且能夠通過iso6722-1:2011的長期老化測試(150℃，3000h)，短期老化測試(175℃，240h)和熱過載測試(200℃，6h)。
添加阻燃劑后，本發(fā)明提供的電纜絕緣材料具有良好的阻燃性能，能夠達到ul1581vw-1水平。
具體實施方式
下面通過具體實施例來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。
實施例1
一種耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料，包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料組分：
其中，聚苯醚的重均分子量為8000。
上述耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料的制備方法如下：
(1)將配方量的各原料加入高速混合機中，在400r/min的攪拌速率下混合20min；
(2)將各原料的混合物料加入雙螺桿擠出機中，螺桿轉(zhuǎn)速為400r/min，在250℃下熔融擠出，得到混煉膠料；
(3)將混煉膠料通過1mrad的電子束照射交聯(lián)，得到上述耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料。
實施例2
一種耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料，包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料組分：
其中，聚苯醚的重均分子量為8000。
上述耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料的制備方法如下：
(1)將配方量的各原料加入高速混合機中，在500r/min的攪拌速率下混合10min；
(2)將各原料的混合物料加入雙螺桿擠出機中，螺桿轉(zhuǎn)速為650r/min，在180℃下熔融擠出，得到混煉膠料；
(3)將混煉膠料通過5mrad的電子束照射交聯(lián)，得到上述耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料。
實施例3
一種耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料，包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料組分：
其中，聚苯醚的重均分子量為20000。
上述耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料的制備方法如下：
(1)將配方量的各原料加入高速混合機中，在450r/min的攪拌速率下混合15min；
(2)將各原料的混合物料加入雙螺桿擠出機中，螺桿轉(zhuǎn)速為500r/min，在200℃下熔融擠出，得到混煉膠料；
(3)將混煉膠料通過3mrad的電子束照射交聯(lián)，得到上述耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料。
實施例4
一種耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料，包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料組分：
其中，聚苯醚的重均分子量為20000。
上述耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料的制備方法如下：
(1)將配方量的各原料加入高速混合機中，在420r/min的攪拌速率下混合12min；
(2)將各原料的混合物料加入雙螺桿擠出機中，螺桿轉(zhuǎn)速為450r/min，在210℃下熔融擠出，得到混煉膠料；
(3)將混煉膠料通過2mrad的電子束照射交聯(lián)，得到上述耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料。
實施例5
一種耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料，包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料組分：
其中，聚苯醚的重均分子量為10000。
上述耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料的制備方法如下：
(1)將配方量的各原料加入高速混合機中，在480r/min的攪拌速率下混合18min；
(2)將各原料的混合物料加入雙螺桿擠出機中，螺桿轉(zhuǎn)速為550r/min，在220℃下熔融擠出，得到混煉膠料；
(3)將混煉膠料通過4mrad的電子束照射交聯(lián)，得到上述耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料。
實施例6
一種耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料，包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料組分：
其中，聚苯醚的重均分子量為10000。
上述耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料的制備方法如下：
(1)將配方量的各原料加入高速混合機中，在450r/min的攪拌速率下混合15min；
(2)將各原料的混合物料加入雙螺桿擠出機中，螺桿轉(zhuǎn)速為500r/min，在190℃下熔融擠出，得到混煉膠料；
(3)將混煉膠料通過2mrad的電子束照射交聯(lián)，得到上述耐熱t(yī)pe電纜絕緣材料。
對比例1
與實施例1的區(qū)別在于硅橡膠的質(zhì)量份數(shù)為3份，其他原料、用量及制備方法與實施例1相同。
對比例2
與實施例1的區(qū)別在于硅橡膠的質(zhì)量份數(shù)為23份，其他原料、用量及制備方法與實施例1相同。
對比例3
與實施例1的區(qū)別在于礦土的質(zhì)量份數(shù)為3份，其他原料、用量及制備方法與實施例1相同。
對比例4
與實施例1的區(qū)別在于礦土的質(zhì)量份數(shù)為7份，其他原料、用量及制備方法與實施例1相同。
對比例5
與實施例1的區(qū)別在于助交聯(lián)劑的用量為0，且不對混煉膠料進行電子束照射。
對上述實施例1-6和對比例1-5提供的電纜絕緣材料的性能進行測試，測試標準和結(jié)果如下表1所示。
表1
由表1的性能數(shù)據(jù)可知，交聯(lián)對電纜絕緣材料的性能有較大影響，當不交聯(lián)時，材料的耐熱性、硬度、拉伸強度和撕裂強度均有明顯的下降。當硅橡膠或礦土的用量過少時，得到的電纜絕緣材料的耐熱性能下降；當硅橡膠或礦土的用量過多時，則會導致電纜絕緣材料的拉伸強度和撕裂強度明顯降低。
申請人聲明，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。