CN111534084A - 一种用于液位传感器的tpu复合电缆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及TPU复合电缆材料加工技术领域,具体为一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料及其制备方法。本发明的TPU复合电缆材料包括以下重量百分数的原料:TPU:70%‑85%,EVA:5%‑10%,HDPE:5%‑15%,润滑剂:1%‑5%,抗氧剂:0.5%‑1%,水解稳定剂:1%‑5%。本发明TPU复合电缆材料具有较强的耐水性和耐溶剂性能,在不同溶剂中浸泡后其拉伸强度、300%定伸应力和断裂伸长率的稳定性好,利用其作为液位传感器的电缆护套,可以提高液位传感器的使用寿命和检测的准确性。

Description

一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及TPU复合电缆材料技术领域,具体涉及一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料及制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU),是由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和大分子多元醇、扩链剂共同反应聚合而成的高分子材料,是一种能够在一定温度下无需交联可反复加工的热塑性材料,而在常温下却可以保持形状不变起到支撑、保护的作用。TPU主要分为有聚酯型和聚醚型之分,它硬度范围宽、高耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐霉菌、弹性好,可广泛应用于要求柔软、耐磨、耐油、耐化学溶剂等的动力电源电缆、通讯电缆、汽车电缆、液位传感器电缆、勘探电缆以及工业机器人电缆等。随着环保要求日益严格,环保型的TPU电缆材料正逐步取代PVC、橡胶等材料,显示出其突出的优势。
TPU作为电缆材料(例如电缆护套)具有耐磨、力学强度好、表现光泽、常温下回弹性好的优良特性。但是TPU电缆材料的耐水性和耐温性能相对较差。同时随着科技的不断进步,对电缆材料的要求也越来越高。目前对TPU电缆材料的改性主要分为以下几个方面:
1、耐油阻燃型TPU电缆料。例如在中国专利CN201610734407.6中公开了一种高耐油的充电桩无卤阻燃TPU电缆料及其制备方法。该发明中各原料的重量分数配比为:聚氨酯热塑性弹性体:30-60份、粉末丁腈橡胶:5-20份、EVA:0-15份、阻燃剂:15-30份、阻燃助剂:1-8份、硫化剂:0.1-1份、加工助剂:0.1-1.5份、矿物填料:0-15份、抗氧剂:0.1-0.5份、抗紫外剂:0.1-5份,该发明所制备的TPU电缆料具有一定的耐油能力、加工性能及阻燃性能,且提高了材料的耐水解、耐老化性能。
2、抗菌阻燃型TPU电缆料。在中国专利CN201910416606.6中公开了一种电缆用阻燃抗霉菌热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法,该TPU电缆材料是由TPU50-70份,雾面剂10-15份,无卤阻燃剂10-30份,抗氧剂0.05-0.5份,润滑剂2-10份,相容剂1-5份,抗霉菌剂0.02-1份构成。该发明所制备的TPU电缆材料的抗霉菌等级达到0级,解决了现有电缆在潮湿环境中易发霉和产生细菌的问题,延长了电缆的使用寿命,另外还改善了TPU的阻燃性能,阻燃性能达到V0等级。
3、柔软型TPU电缆材料。在中国专利CN201610433873.0中公开了一种新型数据线用柔软电缆,所述TPU电缆料由TPU树脂15-30份,低密度聚乙烯10-20份,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10-20份,苯乙烯-丁二烯-马来酸酐共聚物15-40份,氢氧化铝40-50份,POE20-30份,交联剂1-7份,相容剂4-8份,抗氧剂1-3份,润滑剂1-3份,润滑剂1-3份,阻燃剂1-5份和空心微珠1-3份组成,该TPU电缆材料具有较强的柔软特性,可以作为数据线用的电缆材料。
液位传感器是一种测量液位的压力传感器。利用其把容器内的液位信号转化成开关信号或者电压电流信号,然后通过外部电路,直观地让测量者准确知道容器内液位情况。液位传感器电缆长时间在污水、酸、碱、氨水等中浸泡,所处环境恶劣,传统TPU电缆出现力学性能下降、硬度增大、表面开裂等问题,其耐溶剂性较难满足液位传感器电缆的长期浸泡要求。
发明内容
基于上述问题,本发明的第一个目的是提供了一种液位传感器用的TPU电缆材料,其是采用高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物、润滑剂、抗氧化剂以及水解稳定剂提高TPU电缆材料的耐水性、耐溶剂,同时本发明的TPU电缆材料具有力学性能。
本发明的TPU电缆材料包括以下质量百分数的原料:
TPU:70%-85%,
EVA:5%-10%,
HDPE:5%-15%,
润滑剂:1%-5%,
抗氧剂:0.5%-1%,
水解稳定剂:1%-5%,
各组份含量之和为100%。
具体而言,在一些实施例中本发明所述TPU为聚醚型TPU。利用EVA、HDP结合一定量的润滑剂、抗氧剂、水解稳定剂对聚醚性TPU进行改性。
高密度聚乙烯(HDPE)又称低压聚乙烯,是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。它具有良好的耐热性和耐寒性,化学稳定性好,还具有较高的刚性和韧性,机械强度好。介电性能,耐环境应力开裂性亦较好。硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯;耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均较好,但与低密度绝缘性比较略差些;化学稳定性好,在室温条件下,不溶于任何有机溶剂,耐酸、碱和各种盐类的腐蚀。
EVA树脂是乙烯-醋酸乙烯共聚物,与聚乙烯相比,EVA由于在分子链中引入了醋酸乙烯单体,从而降低了高结晶度,提高了柔韧性、抗冲击性、填料相容性和热密封性能,被广泛应用于发泡鞋料、功能性棚膜、包装膜、热熔胶、电线电缆及玩具等领域。随着计算机及网络工程的不断发展,出于对机房安全的考虑,人们越来越多地使用无卤阻燃电缆和硅烷交联电缆。由于EVA树脂具有良好的填料包容性和可交联性,因此在无卤阻燃电缆、半导体屏蔽电缆和二步法硅烷交联电缆中使用较多。另外,EVA树脂还被应用于制作一些特殊电缆的护套。
具体而言,在一些实施例中,本发明所述的润滑剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或多种的混合。
具体而言,在一些实施例中,本发明所述的抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1010或抗氧剂1076中的一种或多种的混合。
具体而言,在一些实施例中,本发明所述水解稳定剂选自苯基缩水甘油醚、双酚A双缩水甘油酯或三甲氧基[3-(缩水甘油醚酯基)丙基]硅烷中的一种或多种的混合。
本发明的另一个目的是提供了所述TPU复合电缆材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将TPU在100-150℃下干燥4-10h;
S2、然后按比例称取干燥后的TPU、EVA、HDPE、润滑剂、抗氧剂和水解稳定剂,加入高速混合机中混合均匀,用挤出机造粒。
具体而言,本发明所述的挤出机的各段温度为:一段170℃-180℃,二段175℃-185℃,三段180℃-190℃,四段185℃-195℃,五段190℃-200℃,机头温度200-210℃。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明用于液位传感器的TPU复合电缆材料具有优异的力学性能、拉伸性能;
(2)本发明TPU复合电缆材料耐化学溶剂性能好,在不同溶剂中长时间浸泡的稳定性优良,具有良好的耐水和耐溶剂性能,提高了电缆材料的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料,原料组成如下:
TPU:85%,
EVA:5%,
HDPE:5%,
聚乙烯蜡(润滑剂):2%,
抗氧剂168:1%,
苯基缩水甘油醚(水解稳定剂):2%,
该TPU复合电缆材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将TPU在140℃下干燥8h;
S2、然后按比例称取干燥后的TPU、EVA、HDPE、润滑剂、抗氧剂和水解稳定剂,加入高速混合机中混合均匀,用挤出机造粒。所述挤出机各段温度为:一段170℃-180℃,二段175℃-185℃,三段180℃-190℃,四段185℃-195℃,五段190℃-200℃,机头温度200-210℃。
实施例2
一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料,原料组成如下:
TPU:80%,
EVA:5%,
HDPE:10%,
聚乙烯蜡(润滑剂):2%,
抗氧剂168:1%,
苯基缩水甘油醚(水解稳定剂):2%,
该TPU复合电缆材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将TPU在150℃下干燥10h;
S2、然后按比例称取干燥后的TPU、EVA、HDPE、润滑剂、抗氧剂和水解稳定剂,加入高速混合机中混合均匀,用挤出机造粒。所述挤出机各段温度为:一段170℃-180℃,二段175℃-185℃,三段180℃-190℃,四段185℃-195℃,五段190℃-200℃,机头温度200-210℃。
实施例3
一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料,原料组成如下:
TPU:75%,
EVA:10%,
HDPE:10%,
硬脂酸钙(润滑剂):2%,
抗氧剂168:1%,
双酚A双缩水甘油酯(水解稳定剂):2%,
该TPU复合电缆材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将TPU在120℃下干燥6h;
S2、然后按比例称取干燥后的TPU、EVA、HDPE、润滑剂、抗氧剂和水解稳定剂,加入高速混合机中混合均匀,用挤出机造粒。所述挤出机各段温度为:一段170℃-180℃,二段175℃-185℃,三段180℃-190℃,四段185℃-195℃,五段190℃-200℃,机头温度200-210℃。
实施例4
一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料,原料组成如下:
TPU:85%,
EVA:5%,
HDPE:5%,
硬脂酸钙(润滑剂):2%,
抗氧剂168:1%,
双酚A双缩水甘油酯(水解稳定剂):2%,
该TPU复合电缆材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将TPU在110℃下干燥5h;
S2、然后按比例称取干燥后的TPU、EVA、HDPE、润滑剂、抗氧剂和水解稳定剂,加入高速混合机中混合均匀,用挤出机造粒。所述挤出机各段温度为:一段170℃-180℃,二段175℃-185℃,三段180℃-190℃,四段185℃-195℃,五段190℃-200℃,机头温度200-210℃。
对比例1
一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料,原料组成如下:
TPU:85%,
HDPE:10%,
聚乙烯蜡(润滑剂):2%,
抗氧剂168:1%,
苯基缩水甘油醚(水解稳定剂):2%,
该TPU复合电缆材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将TPU在140℃下干燥8h;
S2、然后按比例称取干燥后的TPU、EVA、HDPE、润滑剂、抗氧剂和水解稳定剂,加入高速混合机中混合均匀,用挤出机造粒。所述挤出机各段温度为:一段170℃-180℃,二段175℃-185℃,三段180℃-190℃,四段185℃-195℃,五段190℃-200℃,机头温度200-210℃。
对比例2
一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料,原料组成如下:
TPU:85%,
EVA:10%,
聚乙烯蜡(润滑剂):2%,
抗氧剂168:1%,
苯基缩水甘油醚(水解稳定剂):2%,
该TPU复合电缆材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将TPU在140℃下干燥8h;
S2、然后按比例称取干燥后的TPU、EVA、HDPE、润滑剂、抗氧剂和水解稳定剂,加入高速混合机中混合均匀,用挤出机造粒。所述挤出机各段温度为:一段170℃-180℃,二段175℃-185℃,三段180℃-190℃,四段185℃-195℃,五段190℃-200℃,机头温度200-210℃。
空白例
仅采用TPU按照实施例1的制备方法,加工成TPU电缆材料。
性能检测
1.1拉伸强度的检测
将实施例1-4以及对比例1-2、空白例制备的TPU电缆材料分别在自来水、浓度为10%的氨水、浓度为50%的NaOH中浸泡后,参照GB/T528-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》规定检测浸泡后的电缆材料的拉伸强度,检测结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002503773990000071
1.2300%定伸应力检测
将实施例1-4以及对比例1-2、空白例制备的TPU电缆材料分别在自来水、浓度为10%的氨水、浓度为50%的NaOH中浸泡后,参照GB/T528-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》规定检测浸泡后的电缆材料的300%定伸应力,检测结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002503773990000072
1.3断裂伸长率的检测
将实施例1-4以及对比例1-2、空白例制备的TPU电缆材料分别在自来水、浓度为10%的氨水、浓度为50%的NaOH中浸泡后,参照GB/T528-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》规定检测浸泡后的电缆材料的断裂伸长率,检测结果如表3所示。
表3
Figure BDA0002503773990000081
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料,其特征在于,包括以下质量百分数的原料:
TPU:70%-85%,
EVA:5%-10%,
HDPE:5%-15%,
润滑剂:1%-5%,
抗氧剂:0.5%-1%,
水解稳定剂:1%-5%,
各组份含量之和为100%。
2.根据权利要求1所述的用于液位传感器的TPU复合电缆材料,其特征在于,所述TPU为聚醚型TPU。
3.根据权利要求1所述的用于液位传感器的TPU复合电缆材料,其特征在于,所述的润滑剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或多种的混合。
4.根据权利要求1所述的用于液位传感器的TPU复合电缆材料,其特征在于,所述的抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1010或抗氧剂1076中的一种或多种的混合。
5.根据权利要求1所述的用于液位传感器的TPU复合电缆材料,其特征在于,所述的水解稳定剂选自苯基缩水甘油醚、双酚A双缩水甘油酯或三甲氧基[3-(缩水甘油醚酯基)丙基]硅烷中的一种或多种的混合。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的用于液位传感器的TPU复合电缆材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将TPU在100-150℃下干燥4-10h;
S2、然后按比例称取干燥后的TPU、EVA、HDPE、润滑剂、抗氧剂和水解稳定剂,加入高速混合机中混合均匀,用挤出机造粒。
7.根据权利要求6所述的用于液位传感器的TPU复合电缆材料的制备方法,其特征在于,所述的挤出机的各段温度为:一段170℃-180℃,二段175℃-185℃,三段180℃-190℃,四段185℃-195℃,五段190℃-200℃,机头温度200-210℃。
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