CN109504019A - 一种具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，所述电缆填充条以重量组分计，包括以下组分：热塑性弹性体、石油树脂、石墨粉、滤波材料、阻燃剂、助剂。本发明所述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，通过采用电磁波吸收材料，能够将投射到它表面的电磁波大部分吸收，并通过材料的电或磁损耗将电磁能量转换成为热能或其他形式的能量而消耗掉，且反射、散射和透射都很小，在满足传统的电缆填充条对于阻燃性能、导热性能及物理机械性能要求的同时，可以具有优异的抗电磁干扰性能，避免因芯线之间存在较大的分部电容和互电感，从而导致的导线之间发生信号串扰的问题。

Description

一种具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条及其 制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条及其制备方法。

背景技术

在电子设备及***中，各种电缆是信号传输必不可少的联系纽带，同时电缆又是导致各种电磁兼容(EMC)问题的主要因素。电缆中的导线平行传输的距离比较长，因此芯线之间存在较大的分部电容和互电感，这会导致导线之间发生信号的串扰，也会对周围环境造成不必要的电磁污染问题。在电缆的生产过程中，为了保证电缆的圆整性，避免芯线之间的相互摩擦，通常需要在芯线之间添加电缆填充条。目前常用的用于制备电缆填充条的填充材料包括有含卤阻燃材料、不可燃的玻璃纤维材料或者阻燃岩棉绳等，满足其对于阻燃和各方面物理性能的要求，但对于抗电磁干扰问题并没有给予相应的解决方案，同时传统的填充材料散热性能不好，在传输过程中，电缆会对外散发热量，会影响电缆的传输能力及额定电流在同等截面导体的损耗。

目前传统的电缆填充条设计常采用玻璃纤维材料、含卤阻燃材料、或者阻燃岩棉绳等材料制成，主要考虑其阻燃性能和物理机械性能是否满足要求，对于抗电磁干扰问题并没有给予相应的解决方案，同时传统的填充材料散热性能不好，在传输过程中，电缆会对外散发热量，会影响电缆的传输能力及额定电流在同等截面导体的损耗。

现有技术的电缆填充条的缺点及原因如下：

1)对于导线之间发生信号的串扰问题，未能提供有效的抗电磁干扰的能力；

2)传统填充材料制成的填充条导热散热性能欠佳；

3)生产工艺比较复杂、繁琐。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条以及制备该具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充的方法。

技术方案：本发明提供了一种具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，所述电缆填充条以重量组分计，包括以下组分：热塑性弹性体20-100份、石油树脂20-100 份、石墨粉20-80份、滤波材料10-50份、阻燃剂10-50份、助剂10-50份。本发明所述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，通过采用电磁波吸收材料(简称滤波材料)，能够将投射到它表面的电磁波大部分吸收，并通过材料的电或磁损耗将电磁能量转换成为热能或其他形式的能量而消耗掉，且反射、散射和透射都很小，在满足传统的电缆填充条对于阻燃性能、导热性能及物理机械性能要求的同时，可以具有优异的抗电磁干扰性能，避免因芯线之间存在较大的分部电容和互电感，从而导致的导线之间发生信号串扰的问题。

进一步的，上述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，所述热塑性弹性体包括苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TP0、TPV、APAO)、双烯类 (TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类 (TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类中的一种或多种弹性体混合。

进一步的，上述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，所述石油树脂包括脂肪族树脂(C5)、脂环族树脂(DCPD)、芳香族树脂(C9)、脂肪族/芳香族共聚树脂(C5/C9)及加氢石油树脂、C5加氢石油树脂、C9加氢石油树脂中的一种或多种混合。

进一步的，上述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，所述滤波材料包括铁氧体、金属微粉、钛酸钡、碳化硅、石墨、导电纤维。

进一步的，上述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，所述阻燃剂包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂、磷-氮系阻燃剂。阻燃剂根据需要选择卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂、磷-氮系阻燃剂等几类。其中，有磷酸烷基酯类：磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2，3-二氯丙基)酯、磷酸三(2，3-二溴丙基)酯、Pyrol99等；磷酸芳基酯：磷酸甲苯-二苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸(2-乙基己基)-二苯酯等。双环戊二烯类：氯丹酸酐等；脂肪族溴化物：二溴甲烷、三氯溴甲烷、二氯溴甲烷及八溴二苯基氧化物、五溴乙基苯、四溴双酚A等芳香族溴化物及其他卤代物。还有磷酸三(二溴丙基)酯及卤代环己烷及其衍生物、十溴联苯醚及其衍生物。无机阻燃剂有碲化合物、羟基铝、氢氧化镁、硼酸盐等。

本发明优选是阻燃剂为有机氮系阻燃剂，如三嗪及其衍生物、三聚氰胺等氮系阻燃剂为三聚氰胺及其与磷的化合物，主要是三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸和三聚氰胺磷酸酯。氮系阻燃剂一般为白色晶状细粉末，粒径10μm～50μm，容易分散。密度1.5cm～1.7g/cm。氮系阻燃剂有很多优点：高效阻燃；不含卤素；无腐蚀作用，因而减少了机械被腐蚀问题；耐紫外光照；电性能好，在电子电器制品中优势最为明显；不褪色，不喷霜；可回收再利用。

进一步的，上述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，所述助剂包括环烷油、抗氧剂、消泡剂、增塑剂、发泡剂。

进一步的，上述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，所述金属微粉包括Fe-Si金属微粉、FeNi坡莫金属微粉、Sendust金属微粉、FeSiCr铁硅铬金属微粉、FeCuB金属微粉、FeCuSiBCo金属微粉、FeCuBNi金属微粉、FeCuSiBCV金属微粉。金属微粉可以根据需要进行选择，其属于磁损耗型吸收剂，依靠磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗等极化机制衰减吸收电磁噪音，具有强吸收，效果好、厚度薄、工作频带宽、重量轻、粘结强度高等特点。

进一步的，上述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，所述滤波材料为碳纳米管。本发明优选碳纳米管作为滤波材料，碳纳米管作为一维六边形的新型纳米材料，其具有重量轻，强度高，韧性好，导热性能优异等多种优良的物理性能，同时由于碳纳米管特殊的结构于介电性质，其拥有较强的宽带微波吸收性能，发射到该材料表面的电磁波被吸收，且不会产生反射，性能优异。

本发明还提供一种具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条的制备方法，包括以下步骤：

1)将热塑性弹性体、石油树脂、阻燃剂、助剂加入捏合机内，控制釜内温度100-200℃，转速40-80r/min，低速捏合处理，得到阻燃型混合胶体A；

2)再将石墨粉均匀加入捏合机内，转速调整为100-200r/min，进行高速分散混合，混合搅拌60-180min，得到石墨复合的阻燃型混合胶体B；

3)将滤波材料加入混合胶体B内，转速为100-200r/min，经高速分散混合120-360min，得到分散有滤波材料和石墨的复合型阻燃型混合胶体C；

4)将所获得的混合胶体C转入至高温挤出装置内，温度120-160℃，挤出后冷却固化成型，得所述具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条。

本发明所述的具有抗电磁干扰功能和优异导热散热性能的电缆填充条的制备方法，方法合理，制备工艺简单，利于大规模生产，制备的产品相较于传统材料制成的填充条，并且本发明采用独特的配方设计，分别添加滤波材料及石墨粉体来提高目标产品的抗电磁干扰性能和导热散热性能。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，采用滤波材料，可以为目标产品提供有效的抗电磁干扰性能，石墨粉的添加，会提高目标产品的导热散热性能。将原料依次加入捏合机内混合，控制温度转速，分散均匀后获得混合胶体，经高温挤出机挤出成型，即可获得目标产品。相较于传统的电缆填充条，其具有以下优势：

1、滤波材料的添加，可以为目标产品提高有效的抗电磁干扰能力；

2、具有良好的导热散热性能；

3、生产工艺简单。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，下面通过参考描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

一种具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，所述电缆填充条以重量组分计，包括以下组分：SBS热塑性弹性体20份、加氢石油树脂20份、石墨粉20份、铁氧体滤波材料10份、磷酸三丁酯阻燃剂10份、助剂10份。

上述具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条的制备方法，包括以下步骤：

1)将热塑性弹性体、加氢石油树脂、阻燃剂、助剂加入捏合机内，控制釜内温度100℃，转速40r/min，低速捏合处理，得到阻燃型混合胶体A；

2)再将石墨粉均匀加入捏合机内，转速调整为100r/min，进行高速分散混合，混合搅拌60min，得到石墨复合的阻燃型混合胶体B；

3)将滤波材料加入混合胶体B内，转速为100r/min，经高速分散混合120min，得到分散有滤波材料和石墨的复合型阻燃型混合胶体C；

4)将所获得的混合胶体C转入至高温挤出装置内，温度120℃，挤出后冷却固化成型，得所述具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条。

实施例2

一种具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，所述电缆填充条以重量组分计，包括以下组分：TPB热塑性弹性体100份、DCPD 100份、石墨粉80份、碳纳米管滤波材料50份、羟基铝阻燃剂50份、助剂50份。

上述具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条的制备方法，包括以下步骤：

1)将热塑性弹性体、DCPD、阻燃剂、助剂加入捏合机内，控制釜内温度200℃，转速 40r/min，低速捏合处理，得到阻燃型混合胶体A；

2)再将石墨粉均匀加入捏合机内，转速调整为200r/min，进行高速分散混合，混合搅拌180min，得到石墨复合的阻燃型混合胶体B；

3)将滤波材料加入混合胶体B内，转速为200r/min，经高速分散混合360min，得到分散有滤波材料和石墨的复合型阻燃型混合胶体C；

4)将所获得的混合胶体C转入至高温挤出装置内，温度160℃，挤出后冷却固化成型，得所述具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条。

实施例3

一种具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，所述电缆填充条以重量组分计，包括以下组分：TPEE热塑性弹性体60份、C5加氢石油树脂80份、石墨粉50份、FeCuSiBCV金属微粉滤波材料15份、三聚氰胺氰尿酸阻燃剂30份、助剂25份。

上述具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条的制备方法，包括以下步骤：

1)将热塑性弹性体、石油树脂、阻燃剂、助剂加入捏合机内，控制釜内温度150℃，转速60r/min，低速捏合处理，得到阻燃型混合胶体A；

2)再将石墨粉均匀加入捏合机内，转速调整为180r/min，进行高速分散混合，混合搅拌90min，得到石墨复合的阻燃型混合胶体B；

3)将滤波材料加入混合胶体B内，转速为180r/min，经高速分散混合150min，得到分散有滤波材料和石墨的复合型阻燃型混合胶体C；

4)将所获得的混合胶体C转入至高温挤出装置内，温度150℃，挤出后冷却固化成型，得所述具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条。

实施例4

一种具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，所述电缆填充条以重量组分计，包括以下组分：TPAE热塑性弹性体20份、C9加氢石油树脂100份、石墨粉40份、钛酸钡滤波材料30份、磷酸三甲苯酯阻燃剂50份、助剂10份。

上述具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条的制备方法，包括以下步骤：

1)将热塑性弹性体、石油树脂、阻燃剂、助剂加入捏合机内，控制釜内温度100℃，转速80r/min，低速捏合处理，得到阻燃型混合胶体A；

2)再将石墨粉均匀加入捏合机内，转速调整为200r/min，进行高速分散混合，混合搅拌80min，得到石墨复合的阻燃型混合胶体B；

3)将滤波材料加入混合胶体B内，转速为200r/min，经高速分散混合360min，得到分散有滤波材料和石墨的复合型阻燃型混合胶体C；

4)将所获得的混合胶体C转入至高温挤出装置内，温度120℃，挤出后冷却固化成型，得所述具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条。

实施例5

将聚烯烃类热塑性弹性体APAO，C5石油树脂，碳纳米管，石墨和有机氮系阻燃剂及其他功能型助剂按照实施例1中的方法步骤，依次加入捏合机内混合分散均匀，获得的胶体转移至高温挤出机，冷却固化成型后获得目标产品。

确认各组分比例如下：

取长度50mm，宽度10mm，厚度为5mm的样条，对其同比测试其透过损耗(测试标准： GB/T32596—2016)，测试结果如下所示：

由上述测试结果可以看出，碳纳米管比例越高，透过损耗越高，抗电磁干扰性能越好。

再对其同比测试热传导性能(测试标准：GB/T29313—2012)，其测试结果如下：

由上述测试结果可以看出，石墨粉的比例越高，导热性能越好。

因此，可以根据性能要求对比例进行调整，获得不同性能要求的电缆填充条，灵活性和适应性好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，其特征在于：所述电缆填充条以重量组分计，包括以下组分：热塑性弹性体20-100份、石油树脂20-100份、石墨粉20-80份、滤波材料10-50份、阻燃剂10-50份、助剂10-50份。

2.根据权利要求1所述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，其特征在于：所述热塑性弹性体包括苯乙烯类、烯烃类、双烯类、氯乙烯类、氨酯类、酯类、酰胺类、有机氟类、有机硅类和乙烯类中的一种或多种弹性体混合。

3.根据权利要求1所述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，其特征在于：所述石油树脂包括脂肪族树脂、脂环族树脂、芳香族树脂、脂肪族/芳香族共聚树脂及加氢石油树脂、C5加氢石油树脂、C9加氢石油树脂中的一种或多种混合。

4.根据权利要求1所述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，其特征在于：所述滤波材料包括铁氧体、金属微粉、钛酸钡、碳化硅、石墨、导电纤维。

5.根据权利要求1所述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，其特征在于：所述阻燃剂包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂、磷-氮系阻燃剂。

6.根据权利要求1所述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，其特征在于：所述助剂包括环烷油、抗氧剂、消泡剂、增塑剂、发泡剂。

7.根据权利要求4所述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，其特征在于：所述金属微粉包括Fe-Si金属微粉、FeNi坡莫金属微粉、Sendust金属微粉、FeSiCr铁硅铬金属微粉、FeCuB金属微粉、FeCuSiBCo金属微粉、FeCuBNi金属微粉、FeCuSiBCV金属微粉。

8.根据权利要求1所述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条，其特征在于：所述滤波材料为碳纳米管。

9.根据权利要求1-8任一项所述的具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将热塑性弹性体、石油树脂、阻燃剂、助剂加入捏合机内，控制釜内温度100-200℃，转速40-80r/min，低速捏合处理，得到阻燃型混合胶体A；

2）再将石墨粉均匀加入捏合机内，转速调整为100-200r/min，进行高速分散混合，混合搅拌60-180min，得到石墨复合的阻燃型混合胶体B；

3）将滤波材料加入混合胶体B内，转速为100-200r/min，经高速分散混合120-360min，得到分散有滤波材料和石墨的复合型阻燃型混合胶体C；

4）将所获得的混合胶体C转入至高温挤出装置内，温度120-160℃，挤出后冷却固化成型，得所述具有抗电磁干扰功能和优良导热性能的电缆填充条。