一種新能源汽車線纜用彈性體料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新能源汽車線纜用彈性體料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，新能源汽車已成為全球趨勢(shì)，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)也將進(jìn)入快速發(fā)展階段。 汽車線纜作為新能源汽車的重要元器件之一，新能源汽車對(duì)其所使用的高壓線纜和充電粧 線纜在柔軟度、機(jī)械物理和電性能等方面都提出了較高要求。汽車內(nèi)部因存在震動(dòng)、摩擦、 臭氧、油污、高熱、寒冷和電磁輻射等各種復(fù)雜條件，因此要求汽車線纜具有抗撕裂、耐油、 耐高低溫、抗氧化等各種性能，而且新能源汽車是應(yīng)低碳環(huán)保的要求應(yīng)運(yùn)而生，因此汽車線 纜除了滿足上述安全性能外，還應(yīng)滿足環(huán)保要求，即還應(yīng)滿足低煙無鹵的要求。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中新能源汽車高壓線纜和充電粧電纜都采用無鹵阻燃熱塑性彈性體TPE 作為絕緣層和護(hù)套層材料。無鹵阻燃熱塑性彈性體TPE具有彈性好、耐低溫好、加工方便的 優(yōu)點(diǎn)，但存在耐熱老化性能不好、抗撕裂性差、電絕緣性能差、耐油性差、煙密度大的缺陷， 難以滿足新能源汽車高壓線纜和充電粧電纜的要求。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)CN102964724B公開了一種汽車用薄壁絕緣電線料及其制備方法，該電 線料的成分包括聚氯乙烯、改性劑、增塑劑、填充劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑、耐磨劑和其他助劑。該 電線料耐高低溫、以及抗撕裂性能不足，且不滿足無鹵環(huán)保要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供了一種新能源汽車線纜用彈性體料，解決了現(xiàn)有技術(shù)中汽車 線纜不能同時(shí)滿足耐高低溫、耐老化、抗撕裂、耐油以及無鹵環(huán)保要求的問題。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種新能源汽車線纜用彈性體料，該彈性體料包括以下重量份的成分：
[0008] 乙烯辛烯共聚樹脂：32-42份；
[0009] 三元乙丙橡膠：30-36份；
[0010] 馬來酸酐接枝改性樹脂：8-12份；
[0011] 交聯(lián)改性樹脂：8-10份；
[0012] 氫化丁腈橡膠：10-12份；
[0013] 液態(tài)聚異丁烯：8-10份；
[0014] 玻璃纖維：2-4份；
[0015] 氫氧化鋁/氫氧化鎂：90_110份；
[0016] 3. 5 水硼酸鋅：15-25 份；
[0017] 滑石粉：10-15 份；
[0018] 聚乙烯蠟：0? 5-1.0份；
[0019] 抗氧劑：1. 5-2.0 份；
[0020] 交聯(lián)劑：0? 9-1. 2 份；
[0021] 其中，所述交聯(lián)改性樹脂采用如下方法制備：醋酸乙烯酯重量含量為70%的乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物加入過氧化物交聯(lián)劑，經(jīng)過交聯(lián)后制成改性樹脂；所述馬來酸酐接 枝改性樹脂是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的馬來酸酐單體接枝物。
[0022] 優(yōu)選的，所述過氧化物交聯(lián)劑為雙叔丁基過氧化二異丙基苯，其加入量為所述乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物重量的0. 3-0. 4%。
[0023] 優(yōu)選的，所述乙烯辛烯共聚樹脂在190°C下熔融指數(shù)為1. 1-1. 5克/10分鐘；所述 三元乙丙橡膠中乙烯的含量為53-65wt%，5-亞乙基-2-降冰片烯的含量為6-12wt%。
[0024] 優(yōu)選的，所述氫化丁腈橡膠中丙烯腈的重量含量的38-40%;為了方便加工工藝， 本發(fā)明選用低分子量聚異丁烯，所述液態(tài)聚異丁烯的平均分子量為1300-2400。
[0025] 優(yōu)選的，所述玻璃纖維為玻璃纖維短切紗，并采用硅烷類偶聯(lián)劑進(jìn)行處理。
[0026] 優(yōu)選的，所述抗氧劑為四[0-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、 硫代二丙酸二月桂酯中的一種或兩種。
[0027] 優(yōu)選的，所述抗氧劑為四[0-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯 和硫代二丙酸二月桂酯按重量比2 :3混合而成。
[0028] 優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為三聚氰酸三烯丙酯。
[0029] 下面對(duì)本發(fā)明的主要成分進(jìn)行說明：
[0030] 乙烯辛烯共聚樹脂：是一種聚烯烴熱塑性彈性體，具有優(yōu)異的韌性和良好的加工 性，用于聚烯烴的增韌；又因其沒有不飽和雙鍵，耐候性、耐老化性能優(yōu)于其他彈性體。
[0031] 三元乙丙橡膠：是乙烯、丙烯和少量非共輒二烯烴的共聚物，價(jià)格低廉，其主鏈由 飽和烴組成，只在側(cè)鏈中含有不飽和雙鏈，其耐臭氧、耐熱等耐老化性能較優(yōu)異，廣泛用于 汽車部件。乙烯辛烯共聚樹脂和三元乙丙橡膠混合，提高本產(chǎn)品的韌性、耐臭氧及耐老化性 能，同時(shí)降低了原料成本。
[0032] 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA):是耐熱、耐油、彈性優(yōu)異的廉價(jià)彈性體，EVA用過 氧化物硫化，具有較高的強(qiáng)度和硬度，較小的伸長率，抗變形能力強(qiáng)等性能，其中過氧化物 硫化時(shí)醋酸乙烯酯（VA)重量含量為70%的EVA橡膠性能最好。本發(fā)明優(yōu)選的過氧化物交 聯(lián)劑為雙叔丁基過氧化二異丙基苯（BIBP)，使用雙叔丁基過氧化二異丙基苯作為交聯(lián)劑， 用量少，且制得產(chǎn)品無刺激性臭味，滿足環(huán)保要求，在本發(fā)明中雙叔丁基過氧化二異丙基苯 的用量優(yōu)選為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物重量的〇. 3-0. 4%。采用交聯(lián)能力強(qiáng)的高VA含量 EVA加入BIBP交聯(lián)劑預(yù)先通過雙螺桿擠出制成交聯(lián)改性樹脂，再將該改性樹脂加入到本發(fā) 明產(chǎn)品混合料中混勻，使得用本發(fā)明產(chǎn)品制成的線纜經(jīng)后續(xù)輻照交聯(lián)后，絕緣層內(nèi)部形成 的交聯(lián)點(diǎn)呈不均勻分布：交聯(lián)點(diǎn)分散區(qū)內(nèi)形成一些交聯(lián)點(diǎn)密度較大的交聯(lián)點(diǎn)密集區(qū)。絕緣 層在拉伸和撕裂過程中，該交聯(lián)點(diǎn)密集區(qū)內(nèi)的交聯(lián)點(diǎn)會(huì)阻止應(yīng)力的繼續(xù)作用，從而提高材 料的抗撕裂強(qiáng)度和抗拉伸強(qiáng)度。本發(fā)明將其用于新能源汽車線纜用彈性體料，增加了該彈 性體料的強(qiáng)度，提高抗變形抗撕裂性能。
[0033] 玻璃纖維：作為強(qiáng)化塑料的補(bǔ)強(qiáng)材料應(yīng)用，其最大的優(yōu)點(diǎn)是抗拉、抗撕裂強(qiáng)度大， 具有優(yōu)良的電絕緣性。一般來說，玻璃纖維的直徑越細(xì)，拉伸強(qiáng)度越高，因?yàn)殡S著玻璃纖維 直徑和長度的減小，玻璃纖維中的微裂紋會(huì)相應(yīng)減少，從而提高纖維強(qiáng)度，在本發(fā)明中，玻 璃纖維優(yōu)選的直徑10ym，短切長度3mm。所述玻璃纖維和本發(fā)明中樹脂能形成良好的粘合 界面并在材料撕裂過程中可改變裂口擴(kuò)展方向，可明顯提高本發(fā)明產(chǎn)品的抗撕裂強(qiáng)度。
[0034] 本發(fā)明采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的交聯(lián)改性樹脂和細(xì)直徑玻璃纖維協(xié)同作 用提高本發(fā)明的抗撕裂強(qiáng)度；采用交聯(lián)能力強(qiáng)的高VA含量EVA加入BIBP交聯(lián)劑制備交聯(lián) 改性樹脂，再將該改性樹脂加入到本發(fā)明產(chǎn)品混合料中混勻，經(jīng)輻照交聯(lián)制備本發(fā)明所述 彈性體料，其內(nèi)部形成的交聯(lián)點(diǎn)呈不均勻分布，出現(xiàn)一些交聯(lián)點(diǎn)密度較大的交聯(lián)點(diǎn)密集區(qū)。 在撕裂過程中，該交聯(lián)點(diǎn)密集區(qū)內(nèi)的交聯(lián)點(diǎn)會(huì)阻止應(yīng)力的繼續(xù)作用，從而提高材料的抗撕 裂強(qiáng)度；而玻璃纖維作為補(bǔ)強(qiáng)材料，與本發(fā)明中樹脂形成良好的粘合界面，在撕裂過程中改 變裂口擴(kuò)展方向，進(jìn)一步提高本發(fā)明所述新能源汽車線纜用彈性體的抗撕裂強(qiáng)度。
[0035] 氫化丁腈橡膠：是將丁腈橡膠中不飽和雙鍵經(jīng)催化加氫而制成的，其主鏈為飽和 烴結(jié)構(gòu)，但保留了腈基，這使其保持了原來優(yōu)良的耐油性的同時(shí)又具有較好的耐熱、耐候性 等耐老化性能，另外，氫化丁腈橡膠還具有高強(qiáng)度、高撕裂性能、優(yōu)異的耐磨性能等特點(diǎn)。
[0036] 聚異丁烯：其分子鏈主體不含雙鍵，無長支鏈存在，無不對(duì)稱碳原子，自由體積小， 具有優(yōu)異的氣密性以及強(qiáng)滲透力；一般來說，分子量在350-3500之間的材料稱低分子量 聚異丁烯，低分子量聚異丁烯通常呈液態(tài)，在本發(fā)明中聚異丁烯的平均分子量優(yōu)選范圍為 1300-2400。小分子量液態(tài)聚異丁烯會(huì)很均勻地滲透到樹脂混合物中，其電絕緣性能良好并 能更好地減少極性樹脂所占自由體積，較大幅度提高了本發(fā)明材料的電絕緣性能和耐低溫 性能。
[0037] 本發(fā)明采用液態(tài)聚異丁烯和氫化丁腈橡膠配合使用，綜合考慮了本發(fā)明產(chǎn)品的耐 油性和電絕緣性能的平衡，液態(tài)聚異丁烯彌補(bǔ)了氫化丁腈橡膠對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品電絕緣性能的 不利影響。
[0038] 本發(fā)明所述新能源汽車線纜用彈性體料，選用上述成分，充分考慮了耐高低溫、耐 老化、抗撕裂、阻燃以及無鹵環(huán)保的需求。
[0039] 本發(fā)明還提供了一種新能源汽車線纜用彈性體料的制備方法，該方法包括以下步 驟：
[0040] (1)制備交聯(lián)改性樹脂：醋酸乙烯酯重量含量為70%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物和0. 35wt%的雙叔丁基過氧化二異丙基苯放入到冷混機(jī)中，低速攪拌2分鐘，得到混勻 的混合物；將混勻的混合物加入到六個(gè)溫度段的雙螺桿擠出機(jī)中，進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)并制 成交聯(lián)改性樹脂塊狀物；所述的雙螺桿擠出機(jī)的六個(gè)溫度段的溫度分別為80°C、16(TC、 175°C、175°C、180°C、180°C;
[0041] (2)制備：將上述塊狀交聯(lián)改性樹脂和乙烯辛烯共聚樹脂、三元乙丙橡膠、馬來酸 酐接枝改性樹脂、氫化丁腈橡膠、液態(tài)聚異丁烯、玻璃纖維、氫氧化鎂、3. 5水硼酸鋅、滑石 粉、聚乙烯蠟、抗氧劑、交聯(lián)劑按如下重量份：乙烯辛烯共聚樹脂：32-42份，三元乙丙橡膠： 30-36份，馬來酸酐接枝改性樹脂：8-12份，交聯(lián)改性樹脂：8-10份，氫化丁腈橡膠：10-12 份，液態(tài)聚異丁?。?-10份，玻璃纖維：2-4份，氫氧化鋁/氫氧化鎂：90-110份，3. 5水硼 酸鋅：15-25份，滑石粉：10-15份，聚乙烯蠟：0. 5-1. 0份，抗氧劑：1. 5-2. 0份，交聯(lián)劑： 0. 9-1. 2份，一起投入溫度為150-160°C的密閉式混煉機(jī)中，混煉15-20分鐘，制成團(tuán)狀物 料；
[0042] (3)造粒：將所述團(tuán)狀物料投入七溫度段雙螺桿擠出機(jī)中，擠制成顆粒，得到新能 源汽車線纜用彈性體料；所述七溫度段雙螺桿擠出機(jī)的七個(gè)溫度段分別為l〇〇°C、125°C、 135°C、145°C、150°C、145°C、130°C。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 對(duì)本發(fā)明所用的部分成分來源進(jìn)行說明：<