CN115627068A - 耐高温防焊渣电缆护套料 - Google Patents

耐高温防焊渣电缆护套料 Download PDF

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李同兵
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Abstract

本发明涉及耐高温防焊渣电缆护套料，按重量百分比计，包括以下原料：TPU 70‑80％、交联功能材料14‑30％、抗氧剂0.2‑0.3％、耐温增效剂1‑2％，余量为接枝物；所述交联功能材料为聚烯烃类材料和乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物混合所得；所述耐温增效剂为交联剂和协效剂经混合熔融挤出造粒；所述协效剂为苯硼酸和二甲基乙烯基氯硅烷反应获得的反应物。协效剂为双键封端的硼硅氧烷，在与交联剂混合熔融挤出时，双键之间发生交联，使得协效剂与交联剂化学键合，形成耐温增效剂，使得耐温增效剂既具有交联剂的作用，又含有硼硅氧烷优异的弹性性能和耐温性能。因此，该耐温增效剂的引入提高了电缆护套料的耐高温性能。

Description

耐高温防焊渣电缆护套料
技术领域
本发明属于电缆护套材料技术领域，具体地，涉及耐高温防焊渣电缆护套料。
背景技术
工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，近些年被广泛有应用于工业制造中，如专用于电动工具打磨或点焊场景的机器人手臂。在该场景下的机器人手臂由于经常处于打磨或电焊的环境中，不可避免地会经常被溅射到火星或焊渣。火星或焊渣的温度很高，溅射到线缆上，易破坏电缆。现有市场上的电缆护套材料的温度可耐范围为(-40℃)-80℃，无法满足机器人手臂上的电缆使用要求。
因此，本发明提供一种防焊渣，防烫的耐高温线缆的护套料。
发明内容
本发明的目的在于提供耐高温防焊渣电缆护套料。
本发明要解决的技术问题：现有机器人手臂用电缆护套料不防烫，易被焊渣损坏的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
耐高温防焊渣电缆护套料，按重量百分比计，包括以下原料：TPU70-80％、交联功能材料14-30％、抗氧剂0.2-0.3％、耐温增效剂1-2％，余量为接枝物。
进一步地，所述交联功能材料为聚烯烃类材料和乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物按照质量比1-2:2-3混合所得。
进一步地，所述聚烯烃类材料为EPDM和PE按照任意比混合组成。
进一步地，所述PE为茂金属聚乙烯(MPE),双峰PE,高流动性PE中的一种。
进一步地，所述乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物为EVM和EVA按照任意比组成。
进一步地，所述接枝物为聚乙烯-马来酸酐接枝物、EPDM接枝马来酸酐接枝物中任意比的混合。
进一步地，所述耐温增效剂为交联剂和协效剂按照质量比2-5:0.5-1.5混合熔融挤出造粒获得。
进一步地，所述耐温增效剂包括以下步骤制成：
将交联剂和协效剂混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中，经挤出造粒、干燥，得耐温增效剂，其中，挤出温度为90-140℃。
在上述反应中，所述协效剂为双键封端的硼硅氧烷，在与交联剂混合熔融挤出时，双键之间发生交联，使得协效剂与交联剂化学键合，形成耐温增效剂。可知该耐温增效剂既具有交联剂的作用，又能发挥硼硅氧烷优异的弹性性能和耐温性能。
进一步地，所述交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯中任意几种的混合物。
进一步地，所述协效剂为苯硼酸和二甲基乙烯基氯硅烷反应获得的反应物。
进一步地，所述协效剂包括以下方法制成：
在氮气保护下，将苯硼酸、无水***和三乙胺混合均匀后，室温、搅拌下，滴加二甲基乙烯基氯硅烷的***溶液，滴加完全后，继续搅拌反应5-8h，然后获得反应混合物经过水洗、干燥、旋蒸，得协效剂。
进一步地，所述苯硼酸、三乙胺、二甲基乙烯基氯硅烷的摩尔比为1:2.3-2.5:2。
进一步地，所述耐高温防焊渣电缆护套料包括以下步骤制成：
将TPU、交联功能材料、抗氧剂、耐温增效剂和接枝物混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中，经挤出造粒、干燥，即得，其中，挤出温度为150-190℃。
进一步地，所述耐高温防焊渣电缆护套料制成护套管时交联工艺，具体地为电子束辐照交联,剂量为15-20兆能。
本发明的有益效果：
为提高现有机器人手臂用电缆护套管的耐高温性能，本发明立足于提供一个富不饱和烃基的聚合物体系，利用电子辐射交联工艺，提高该聚合物体系的交联度度，提高最终聚合物材料体系的抗撕裂和耐高温性能。但是考虑纯聚合物烯烃体系经过辐射固化后，获得的材料弹性性能大幅下降，其抗弯曲性能不能满足机器人手臂的应用场景。基于以上考虑，本发明采用TPU和交联功能材料(烯烃类基体)为复合基体材料，其中，以TPU为主要基料，以交联功能材料(烯烃类基体)为辅助基料。首先，利用了TPU优异的热弹性性能、耐磨性能，以满足机器人手臂护套材料对弹性和耐磨性能的应用需求，其次，同时利用了交联功能材料为复合材料体系提供不饱和烃基的氛围，使得复合材料具有辐射交联特性。同时为进一步提高复合材料体系的耐高温性能，本发明引入耐温增效剂，该耐温增效剂为交联剂和协效剂混合熔融挤出造粒获得，其中，交联剂为支化的化合物，可与交联功能材料在交联工艺中发生交联，促进材料体系中互穿网络的形成，提高最终所得材料的耐温性能和力学性能；显著的是协效剂可以在前述的互穿网络中引入硼硅氧烷链(协效剂为双键封端的硼硅氧烷，在与交联剂混合熔融挤出时，双键之间发生交联，使得协效剂与交联剂化学键合，形成耐温增效剂，使得耐温增效剂既具有交联剂的作用，又含有硼硅氧烷优异的弹性性能和耐温性能)，利用硼硅氧烷链优异的弹性性能和耐温性能，进一步提高所得材料的耐温性能，同时，赋予互穿网络以优异的弹性性能，避免材料体系因交联度的提高，弹性性能的降低。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
协效剂的制备：
在氮气保护下，将0.1mol苯硼酸、150mL无水***和0.23mol三乙胺混合均匀后，室温、搅拌下，滴加600mL含有0.2mol二甲基乙烯基氯硅烷的***溶液，滴加完全后，继续搅拌反应5h，然后获得反应混合物经过水洗、干燥、旋蒸，得协效剂。
实施例2
协效剂的制备：
在氮气保护下，将0.1mol苯硼酸、150mL无水***和0.25mol三乙胺混合均匀后，室温、搅拌下，滴加600mL含有0.2mol二甲基乙烯基氯硅烷的***溶液，滴加完全后，继续搅拌反应8h，然后获得反应混合物经过水洗、干燥、旋蒸，得协效剂。
实施例3
耐高温防焊渣电缆护套料的制备：
步骤一、将聚烯烃类材料和乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物按照质量比2:3混合均匀，得交联功能材料，所述聚烯烃类材料为EPDM和PE按照任质量比1:1混合组成,所述PE为茂金属聚乙烯；乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物为EVM；
步骤二、将交联剂和实施例1制备的协效剂按照质量比2:0.5混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中，经挤出造粒、干燥，得耐温增效剂，其中，挤出温度为90-140℃；交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯；
步骤三、按重量百分比计，取以下原料：TPU 70％、交联功能材料23％、抗氧剂0.2％、耐温增效剂1％，余量为接枝物；所述接枝物为聚乙烯-马来酸酐接枝物；所述抗氧化剂为抗氧化剂1010；
步骤四、将TPU、交联功能材料、抗氧剂、耐温增效剂和接枝物混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中，经挤出造粒、干燥，即得，其中，挤出温度为150-190℃。
实施例4
耐高温防焊渣电缆护套料的制备：
步骤一、将聚烯烃类材料和乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物按照质量比1:2混合均匀，得交联功能材料，所述聚烯烃类材料为EPDM；乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物为EVM和EVA按照质量比1:1混合组成；
步骤二、将交联剂和实施例2制备的协效剂按照质量比3:1混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中，经挤出造粒、干燥，得耐温增效剂，其中，挤出温度为90-140℃；交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯按照质量比1:1:1混合组成；
步骤三、按重量百分比计，取以下原料：TPU 75％、交联功能材料18％、抗氧剂0.2％、耐温增效剂1.5％，余量为接枝物；所述接枝物为聚乙烯-马来酸酐接枝物、EPDM接枝马来酸酐接枝物按照质量比1:1混合组成；
步骤四、将TPU、交联功能材料、抗氧剂、耐温增效剂和接枝物混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中，经挤出造粒、干燥，即得，其中，挤出温度为150-190℃。
实施例5
耐高温防焊渣电缆护套料的制备：
步骤一、将聚烯烃类材料和乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物按照质量比2:3混合均匀，所述聚烯烃类材料为PE,所述PE为高流动性PE中的；乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物为EVA；
步骤二、将交联剂和实施例1制备的协效剂按照质量比5:0.5混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中，经挤出造粒、干燥，得耐温增效剂，其中，挤出温度为90-140℃；交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯中任意几种的混合物；
步骤三、按重量百分比计，取以下原料：TPU 80％、交联功能材料14％、抗氧剂0.3％、耐温增效剂1％，余量为接枝物；所述接枝物为聚乙烯-马来酸酐接枝物；抗氧化剂为抗氧化剂1010；
步骤四、将TPU、交联功能材料、抗氧剂、耐温增效剂和接枝物混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中，经挤出造粒、干燥，即得，其中，挤出温度为150-190℃。
对比例1
电缆护套料的制备：
与实施例3相比，将耐温增效剂等量份替换成三烯丙基异三聚氰酸酯，其余不变。
对比例2
电缆护套料的制备：
与实施例4相比，删除耐温增效剂，剩余的百含量用接枝物补上，其余不变。
对比例3
电缆护套料的制备：
与实施例5相比，按重量百分比计，取以下原料：TPU 99.7％、抗氧剂0.3％，熔融挤出步骤与实施例5相同。
实施例6
将实施例3-5和对比例1-2获得的粒料经过成型工艺，其中，交联工艺中为电子束辐照交联,剂量为15-20兆能。
将获得的成型材料制成标准式样，按照相关标准进行性能测试，所得结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003944053210000071
从表1中的数据可以看出，实施例3-5获得的电缆护套具有良好的弹性性能和防烫性能。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.耐高温防焊渣电缆护套料，其特征在于：按重量百分比计，包括以下原料：TPU 70-80％、交联功能材料14-30％、抗氧剂0.2-0.3％、耐温增效剂1-2％，余量为接枝物；
所述交联功能材料为聚烯烃类材料和乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物混合所得；
所述耐温增效剂为交联剂和协效剂经混合熔融挤出造粒；
所述协效剂为苯硼酸和二甲基乙烯基氯硅烷反应获得的反应物。
2.根据权利要求1所述的耐高温防焊渣电缆护套料，其特征在于：所述聚烯烃类材料、乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物的质量比1-2:2-3。
3.根据权利要求1所述的耐高温防焊渣电缆护套料，其特征在于：所述交联剂、协效剂的质量比为2-5:0.5-1.5。
4.根据权利要求1所述的耐高温防焊渣电缆护套料，其特征在于：所述聚烯烃类材料为EPDM和PE按照任意比混合组成。
5.根据权利要求1所述的耐高温防焊渣电缆护套料，其特征在于：所述乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物为EVM和EVA按照任意比组成。
6.根据权利要求1所述的耐高温防焊渣电缆护套料，其特征在于：所述接枝物为聚乙烯-马来酸酐接枝物、EPDM接枝马来酸酐接枝物中的一种。
7.根据权利要求1所述的耐高温防焊渣电缆护套料，其特征在于：所述交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯中任意几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的耐高温防焊渣电缆护套料，其特征在于：所述协效剂包括以下步骤制成：
在氮气保护下，将苯硼酸、无水***和三乙胺混合均匀后，室温、搅拌下，滴加二甲基乙烯基氯硅烷的***溶液，滴加完全后，继续搅拌反应5-8h，然后获得反应混合物经过水洗、干燥、旋蒸，得协效剂。
9.根据权利要求8所述的耐高温防焊渣电缆护套料，其特征在于：所述苯硼酸、三乙胺、二甲基乙烯基氯硅烷的摩尔比为1:2.3-2.5:2。
10.根据权利要求1所述的耐高温防焊渣电缆护套料，其特征在于：包括以下步骤制成：
将TPU、交联功能材料、抗氧剂、耐温增效剂和接枝物混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中，经挤出造粒、干燥，即得。
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