CN108795048A - 一种新能源汽车电线电缆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车电线电缆材料，包括如下重量份的组分：聚苯硫醚100份、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物20～40份、N‑苯基马来酰亚胺4～6份、复合稳定剂3～5份、改性玻璃纤维5～15份、阻燃剂8～20份、相容剂5～15份、抗氧剂3～8份、硫化剂5～15份和光稳定剂5～15份。本发明的新能源汽车电线电缆材料不仅具有优异的电绝缘性能和耐热性能，低烟阻燃性好，且还具有优异的力学性能和耐候性能，抗撕裂强度高。

Description

一种新能源汽车电线电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电线电缆材料，尤其涉及一种新能源汽车电线电缆材料及其制备方法。
背景技术
面对日益严重的能源、气候及环境问题，发展新能源汽车已逐渐成为全世界的共识。一直以来，新能源汽车的安全性能就是行业内关注的焦点，其安全性受到高度重视。新能源汽车的电线电缆是整车的神经网络，其能在汽车的各个电器、电子设备之间进行电信号的传递，是整个汽车电信号控制的载体。新能源汽车电线电缆在保证优良的绝缘性能基础上，还应具有良好的抗撕裂性能、耐老化性和耐热性，同时还需具备良好的低烟阻燃的性能，以降低在事故中可能发生的伤害和损失。但是，现有用于新能源汽车电线电缆的材料，其抗撕裂性能、力学性能及耐候性能较差，不能达到要求。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术的缺点和不足，提供一种具有优异的抗撕裂性能、力学性能及耐候性能的新能源汽车电线电缆材料。
为达到其目的，本发明采用的技术方案为：一种新能源汽车电线电缆材料，包括如下重量份的组分：聚苯硫醚100份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物20～40份、N-苯基马来酰亚胺4～6份、复合稳定剂3～5份、改性玻璃纤维5～15份、阻燃剂8～20份、相容剂5～15份、抗氧剂3～8份、硫化剂5～15份和光稳定剂5～15份。
聚苯硫醚(PPS)，全称为聚亚苯基硫醚，PPS具有优异的耐热性、耐腐蚀性和阻燃性，还具有优异的电性能和机械性能。但是，由于PPS的韧性较差，性脆，很少单独使用。而丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(英文：Acrylonitrile butadiene Styrene copolymers，ABS)是一种韧性好，易于加工成型的热塑型高分子材料。本发明以一定的比例将PPS与ABS复合制成电线电缆材料，有效地解决了PPS韧性差、性脆的问题，所得电线电缆材料兼具PPS和ABS的优点。所述N-苯基马来酰亚胺(NPMI)的加入可进一步提高复合材料的耐热性能，还可增加PPS与ABS之间的相容性，使复合材料具有更优的抗撕裂性能。
优选地，所述的新能源汽车电线电缆材料，其包括如下重量份的组分：聚苯硫醚100份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物30份、N-苯基马来酰亚胺5份、复合稳定剂4份、改性玻璃纤维10份、阻燃剂15份、相容剂10份、抗氧剂5份、硫化剂10份和光稳定剂10份。
优选地，所述硫化剂为N,N’-间苯撑双马来酰亚胺。N,N’-间苯撑双马来酰亚胺不仅能提高树脂硫化过程的交联速度，增大交联密度，还可以抑制聚合物的歧化和断链，从而改善复合材料的综合性能。
优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝SEBS。马来酸酐接枝SEBS可提高PPS与ABS之间的相容性，使复合材料的综合性能得到提升。
优选地，所述改性玻璃纤维为硅烷偶联剂改性玻璃纤维。所述硅烷偶联剂改性玻璃纤维为采用硅烷偶联剂对玻璃纤维(GF)进行表面改性的产物，用硅烷偶联剂处理GF表面既可保护GF不易受磨损，还可使GF与聚合物基体(PPS和ABS)之间的粘结提供良好的界面，从而达到提高复合材料性能的目的。所述改性玻璃纤维与树脂具有较好的亲和性，能提高复合材料的物理力学性能。
优选地，所述硅烷偶联剂改性玻璃纤维的制备方法为：用水将硅烷偶联剂配制成浓度为1.5％的处理液，将GF加入所述处理液中，通入氮气保护，搅拌，升温至70℃后保温2h，过滤，取滤渣，用乙醇洗涤滤渣3次，将滤渣放入恒温烘箱中，60℃烘干，即得所述硅烷偶联剂改性玻璃纤维。优选地，所述GF与处理液的质量体积比为0.1kg:1L。优选地，所述搅拌的速度为200r/min。优选地，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
优选地，所述复合稳定剂包括双(马来酸单丁酯)二丁基锡、马来酸二正辛基锡和环氧化合物。双(马来酸单丁酯)二丁基锡无毒，具有良好的耐候性和热稳定性，不会发生硫污。马来酸二正辛基锡具有优异的长期耐热性，其能作为双(马来酸单丁酯)二丁基锡的副稳定剂。环氧化合物无毒，具有光稳定性。本发明人通过创造性劳动获得，双(马来酸单丁酯)二丁基锡、马来酸二正辛基锡和环氧化合物三者的复合使用在耐老化方面具有较高的协同作用，能有效提高复合材料的耐老化性能。
优选地，所述双(马来酸单丁酯)二丁基锡、马来酸二正辛基锡和环氧化合物的用量比为(2～4)：(0.3～0.5)：(0.1～0.3)。
更优选地，所述双(马来酸单丁酯)二丁基锡、马来酸二正辛基锡和环氧化合物的用量比为3：0.4：0.2。
优选地，所述环氧化合物为环氧大豆油、环氧亚麻子油和环氧硬脂酸丁酯中的至少一种。
优选地，所述阻燃剂包括氢氧化铝和氢氧化镁。氢氧化铝无毒无气味，具有优异的阻燃性和消烟性，且价格低。氢氧化镁属于环保型无机阻燃剂，也无毒、无腐蚀性，阻燃性能优异，且价格低。本发明人通过创造性劳动获得，氢氧化铝和氢氧化镁的复配使用，会产生协效阻燃作用，能有效提高复合材料的阻燃性能。
优选地，所述氢氧化铝和氢氧化镁的用量比为1：(3～5)。本发明人通过创造性劳动获得，氢氧化铝和氢氧化镁以本发明提供的用量比进行搭配使用时，其协效阻燃作用较强。更优选地，所述氢氧化铝和氢氧化镁的用量比为1:4。
优选地，所述光稳定剂包括炭黑和氧化锌。优选地，所述炭黑与氧化锌的用量比为0.1～0.3。更优选地，所述炭黑与氧化锌的用量比为0.2。本发明配方量的所述光稳定剂具有抗氧化和抗老化作用，其能反射吸收紫外线，有效提高复合材料的耐候性能。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TNP和抗氧剂TPP中的至少一种。所述抗氧剂具有良好的抗氧化性能，与PPS和ABS的相容性好，其能有效提高复合材料的耐候性能。
本发明还提供一种所述新能源汽车电线电缆材料的制备方法，其包括如下步骤：按配方用量将聚苯硫醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、N-苯基马来酰亚胺、复合稳定剂、改性玻璃纤维、阻燃剂、相容剂、抗氧剂、硫化剂和光稳定剂投入密炼机中，60～80℃下密炼20～30min，然后将混合好的物料置于双螺杆造粒机中，在150～200℃下熔融混炼，挤出，造粒，即得所述新能源汽车电线电缆材料；优选地，所述双螺杆造粒机的主机转速为110r/min，进料速度为25r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的新能源汽车电线电缆材料不仅具有优异的电绝缘性能和耐热性能，低烟阻燃性好，且还具有优异的力学性能和耐候性能，抗撕裂强度高。
具体实施方式
为更清楚地表述本发明的技术方案，下面结合具体实施例进一步说明，但不能用于限制本发明，此仅是本发明的部分实施例而已。
实施例1
本实施例1提供一种新能源汽车电线电缆材料，其包括如下重量份的组分：PPS100份、ABS 30份、NPMI 5份、复合稳定剂4份、硅烷偶联剂改性玻璃纤维10份、阻燃剂15份、相容剂10份、抗氧剂5份、硫化剂10份和光稳定剂10份。所述复合稳定剂由以下用量比的组分组成：双(马来酸单丁酯)二丁基锡:马来酸二正辛基锡:环氧化合物＝3:0.4:0.2；所述环氧化合物为环氧大豆油。所述阻燃剂由以下用量比的组分组成：氢氧化铝:氢氧化镁＝1:4。所述光稳定剂由炭黑和氧化锌组成，所述炭黑与氧化锌的用量比为0.2。所述硫化剂为N,N’-间苯撑双马来酰亚胺；所述抗氧剂由抗氧剂DNP和抗氧剂TNP以任意比组成；所述相容剂为马来酸酐接枝SEBS。
所述新能源汽车电线电缆材料的制备方法，包括如下步骤：按上述配方用量将PPS、ABS、NPMI、复合稳定剂、硅烷偶联剂改性玻璃纤维、阻燃剂、相容剂、抗氧剂、硫化剂和光稳定剂投入密炼机中，70℃下密炼25min，然后将混合好的物料置于双螺杆造粒机中，在180℃下熔融混炼，挤出，造粒，即得所述新能源汽车电线电缆材料；优选地，所述双螺杆造粒机的主机转速为110r/min，进料速度为25r/min。
实施例2
本实施例2提供一种新能源汽车电线电缆材料，其包括如下重量份的组分：PPS100份、ABS 20份、NPMI 4份、复合稳定剂3份、硅烷偶联剂改性玻璃纤维5份、阻燃剂8份、相容剂5份、抗氧剂3份、硫化剂5份和光稳定剂5份。所述复合稳定剂由以下用量比的组分组成：双(马来酸单丁酯)二丁基锡:马来酸二正辛基锡:环氧化合物＝2:0.3:0.3；所述环氧化合物为环氧亚麻子油。所述阻燃剂由以下用量比的组分组成：氢氧化铝:氢氧化镁＝1:3。所述光稳定剂由炭黑和氧化锌组成，所述炭黑与氧化锌的用量比为0.1。所述硫化剂为N,N’-间苯撑双马来酰亚胺；所述抗氧剂由抗氧剂DLTP和抗氧剂TNP以任意比组成；所述相容剂为马来酸酐接枝SEBS。
所述新能源汽车电线电缆材料的制备方法，包括如下步骤：按上述配方用量将PPS、ABS、NPMI、复合稳定剂、硅烷偶联剂改性玻璃纤维、阻燃剂、相容剂、抗氧剂、硫化剂和光稳定剂投入密炼机中，60℃下密炼30min，然后将混合好的物料置于双螺杆造粒机中，在150℃下熔融混炼，挤出，造粒，即得所述新能源汽车电线电缆材料；优选地，所述双螺杆造粒机的主机转速为110r/min，进料速度为25r/min。
实施例3
本实施例3提供一种新能源汽车电线电缆材料，其包括如下重量份的组分：PPS100份、ABS 40份、NPMI 6份、复合稳定剂5份、硅烷偶联剂改性玻璃纤维15份、阻燃剂20份、相容剂15份、抗氧剂8份、硫化剂15份和光稳定剂15份。所述复合稳定剂由以下用量比的组分组成：双(马来酸单丁酯)二丁基锡:马来酸二正辛基锡:环氧化合物＝4:0.5:0.1；所述环氧化合物为环氧硬脂酸丁酯。所述阻燃剂由以下用量比的组分组成：氢氧化铝:氢氧化镁＝1:5。所述光稳定剂由炭黑和氧化锌组成，所述炭黑与氧化锌的用量比为0.3。所述硫化剂为N,N’-间苯撑双马来酰亚胺；所述抗氧剂由抗氧剂DNP和抗氧剂TPP以任意比组成；所述相容剂为马来酸酐接枝SEBS。
所述新能源汽车电线电缆材料的制备方法，包括如下步骤：按上述配方用量将PPS、ABS、NPMI、复合稳定剂、硅烷偶联剂改性玻璃纤维、阻燃剂、相容剂、抗氧剂、硫化剂和光稳定剂投入密炼机中，80℃下密炼20min，然后将混合好的物料置于双螺杆造粒机中，在200℃下熔融混炼，挤出，造粒，即得所述新能源汽车电线电缆材料；优选地，所述双螺杆造粒机的主机转速为110r/min，进料速度为25r/min。
性能测试
对实施例1～3的电线电缆材料进行性能测试，测试结果如表1所示。同时，对市售的新能源汽车电线电缆材料做同样的测试，以作为对比例。
表1
从表1的结果可见，本发明实施例1～3的电线电缆材料具有优异的电绝缘性能、耐热性能、力学性能、阻燃性能以及耐候性能，其抗撕裂强度高。
测试PPS与ABS之间的用量比对电线电缆材料力学性能的影响，测试方法：ABS的用量为变量，其余组分的用量和制备方法同实施例1，测试结果如表2所示。
表2
从表2的结果可见，当PPS与ABS以本发明的配方进行复合时，所得到的复合材料才具有较好的力学性能。
样品1：配方和工艺同实施例1，但复合稳定剂为双(马来酸单丁酯)二丁基锡。
样品2：配方和工艺同实施例1，但复合稳定剂为马来酸二正辛基锡。
样品3：配方和工艺同实施例1，但复合稳定剂为环氧大豆油。
对样品1、样品2和样品3进行耐老化性能测试，测试结果如表3所示。
测试标准 样品1 样品2 样品3
低温弯曲 GB/T2951 有裂纹 有裂纹 有裂纹
耐热冲击 GB/T2951 有裂纹 有裂纹 有裂纹
从表3的结果可见，只采用双(马来酸单丁酯)二丁基锡、马来酸二正辛基锡或环氧化合物中的一种作为稳定剂时，其对材料的耐老化性能提升不明显，而对比实施例1～3的测试结果，说明双(马来酸单丁酯)二丁基锡、马来酸二正辛基锡和环氧化合物三者的复合使用在耐老化方面具有较高的协同作用，能有效提高复合材料的耐老化性能。
样品4：配方和工艺同实施例1，但阻燃剂为氢氧化铝。
样品5：配方和工艺同实施例1，但阻燃剂为氢氧化镁。
对样品4和样品5进行阻燃性能测试，测试结果如表4所示。
测试标准 样品4 样品5
阻燃性 GB/T2951 V-1 V-1
从表4的结果可见，只采用氢氧化铝或氢氧化镁作为阻燃剂时，材料的阻燃性能有所下降，说明氢氧化铝和氢氧化镁的复配使用会产生协效阻燃作用。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种新能源汽车电线电缆材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：聚苯硫醚100份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物20～40份、N-苯基马来酰亚胺4～6份、复合稳定剂3～5份、改性玻璃纤维5～15份、阻燃剂8～20份、相容剂5～15份、抗氧剂3～8份、硫化剂5～15份和光稳定剂5～15份。
2.如权利要求1所述的新能源汽车电线电缆材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：聚苯硫醚100份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物30份、N-苯基马来酰亚胺5份、复合稳定剂4份、改性玻璃纤维10份、阻燃剂15份、相容剂10份、抗氧剂5份、硫化剂10份和光稳定剂10份。
3.如权利要求1或2所述的新能源汽车电线电缆材料，其特征在于，所述改性玻璃纤维为硅烷偶联剂改性玻璃纤维。
4.如权利要求1或2所述的新能源汽车电线电缆材料，其特征在于，所述复合稳定剂包括双(马来酸单丁酯)二丁基锡、马来酸二正辛基锡和环氧化合物。
5.如权利要求4所述的新能源汽车电线电缆材料，其特征在于，所述双(马来酸单丁酯)二丁基锡、马来酸二正辛基锡和环氧化合物的用量比为(2～4)：(0.3～0.5)：(0.1～0.3)；优选地，所述双(马来酸单丁酯)二丁基锡、马来酸二正辛基锡和环氧化合物的用量比为3：0.4：0.2。
6.如权利要求4所述的新能源汽车电线电缆材料，其特征在于，所述环氧化合物为环氧大豆油、环氧亚麻子油和环氧硬脂酸丁酯中的至少一种。
7.如权利要求1或2所述的新能源汽车电线电缆材料，其特征在于，所述阻燃剂包括氢氧化铝和氢氧化镁。
8.如权利要求7所述的新能源汽车电线电缆材料，其特征在于，所述氢氧化铝和氢氧化镁的用量比为1：(3～5)；优选地，所述氢氧化铝和氢氧化镁的用量比为1:4。
9.如权利要求1或2所述的新能源汽车电线电缆材料，其特征在于，所述光稳定剂包括炭黑和氧化锌；优选地，所述炭黑与氧化锌的用量比为0.1～0.3。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的新能源汽车电线电缆材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按配方用量将聚苯硫醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、N-苯基马来酰亚胺、复合稳定剂、改性玻璃纤维、阻燃剂、相容剂、抗氧剂、硫化剂和光稳定剂投入密炼机中，60～80℃下密炼20～30min，然后将混合好的物料置于双螺杆造粒机中，在150～200℃下熔融混炼，挤出，造粒，即得所述新能源汽车电线电缆材料；优选地，所述双螺杆造粒机的主机转速为110r/min，进料速度为25r/min。
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