TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料及製備方法與流程
2024-02-29 18:10:15
本發明涉及一種熱塑性彈性體電纜材料，尤其涉及TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料及製備方法。
背景技術：
熱塑性聚酯彈性體(TPEE)是含有聚酯硬段和聚醚軟段的嵌段共聚物。其中聚醚軟段和未結晶的聚酯形成無定型相，聚酯硬段部分結晶形成結晶微區，起物理交聯點的作用。由於熱塑性聚酯彈性體兼有橡膠的優良彈性和熱塑性塑料的易加工性、抗衝擊性、耐油性、耐化學溶劑侵蝕性等優點。隨著TPEE應用領域的不斷拓展，對其他特殊功能也要求越來越高，尤其是在汽車電氣系統、鐵路、電線電纜、航空航天等領域的應用越來越廣泛，對其耐磨性及阻燃性的要求也越來越高。
熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)是一種具有橡膠的特性且無需交聯可反覆加工的熱塑性材料，其具有極好的韌性、耐磨性、耐油性、低溫柔韌性、彈性、熱穩定性以及力學性能，可廣泛應用於要求柔軟、耐磨、耐油等的動力能源電纜、通訊電纜、汽車電纜、地理勘探電纜、船用電纜及其它彈簧線、影像及音頻線等等。特別是隨著日益苛刻的環保要求，環保的TPU材料在不同的線纜上正逐步取代很多材料如PVC、橡膠等，在野外極端環境如在巖石的地面上拖曳、在冰雪上拖動的線纜，TPU將顯示出無與倫比的優勢。
聚四氟乙烯(PTFE)是一種優異的電纜絕緣材料，具有較理想的電氣參數、較好的耐熱性能、較低的密度和較小的線膨脹係數，在溫度變化、彎曲等條件下，絕緣的介電常數變化非常小。低密度(微孔)聚四氟乙烯(PTFE)的耐高低溫、使用頻率高、柔韌性好、低駐波、低損耗、均勻性好、輕質、屏蔽性能好等性能特點。
TPEE低溫柔順性好低溫缺口衝擊強度優於其他TPE，耐磨耗性與TPU相當。在低應變條件下，TPEE具有優異的耐疲勞性能且滯盾損失少，這一特點與高彈性相結合，使該材料成為多次循環負載使用條件下的理想材料，對於高耐磨低煙無滷超柔電纜料用TPEE為主體材料產業化生產還沒有出現，這勢必影響到TPEE聚酯彈性體的應用領域。若將TPEE、TPU和PTFE共混可以較好地發揮兩者的優點，起到互補的作用，具有很好的實用價值和應用前景。
技術實現要素：
本發明的第一個目的是克服上述現有技術存在的缺陷而提供的一種高耐磨、環保、安全、對環境無害的無滷阻燃超柔耐磨TPEE/TPU/PTFE複合電纜料配方。這種材料燃燒時低煙無熔滴，不會釋放有毒氣體，而且具有優異的低溫性能，阻燃性能、力學性能，良好的耐老化性能，驚人的回彈力，出眾的韌性及強度、對蠕變、衝擊和撓曲疲勞具有極高抗力，耐油性強以及成型質量好，回收利用率高。
實現本發明第一個目的的技術方案是TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料，組成及配比，以質量百分比wt％計為：TPEE熱塑性聚酯彈性體20％～60％；TPU熱塑性聚氨酯彈性體20％～40％；PTFE 5％～25％；阻燃劑20％～45％，阻燃協效劑1％～10％，潤滑劑1％～5％，抗氧劑0.2％～1.0％，光穩定劑0.05％～0.3％，紫外光吸收劑1％～3％；所述的TPU熱塑性聚氨酯彈性體為聚醚型聚氨酯彈性體；所述的PTFE為低密度微孔聚四氟乙烯。
採用的聚醚型聚氨酯彈性體具有高強度、耐水解和高回彈性，低溫性能好，耐菌性、溼氣蒸發性和低溫衝擊性都強於傳統的聚酯型聚氨酯彈性體。
採用的低密度微孔聚四氟乙烯PTFE具具有耐高低溫、使用頻率高、柔韌性好、低駐波、低損耗、均勻性好、輕質、屏蔽性能好等性能特點。
採用阻燃協效劑能抑制材料燃燒時發生滴落現象，並和無機阻燃劑有良好的協同作用，因此可以減少無機阻燃劑的填充量，起到改善材料機械性能的作用。
採用抗氧劑能延緩或抑制聚合物氧化過程。
優選的，所述的TPEE熱塑性聚酯彈性體為軟質段聚四氫呋喃聚醚和脂肪族聚酯的共聚物。
優選的，所述的阻燃劑選自磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、鋁鎂系阻燃劑或磷氮系阻燃劑中的一種或幾種。
優選的，所述的阻燃協效劑選自蒙脫土、氣相白炭黑或硼酸鋅中的一種或幾種的混合。
優選的，所述的潤滑劑選自有機矽油、聚乙烯蠟或乙撐雙油酸醯胺中的一種。
優選的，所述的抗氧劑選自抗氧劑168、抗氧劑1076、抗氧劑1010或抗氧劑164中的一種或多種混合。
優選的，所述的光穩定劑選UV-9(2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮)、744(4-苯甲醯氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶)、苯並三唑類UV-P、2，2』-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-24)、2(2-羥基-3』，5』-二叔丁基苯基)-5-氯代苯並三唑(UV-328)中的一種或多中混合。
優選的，所述的紫外光吸收劑選自UV-P 2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基苯基)苯並三氮唑、UVP-327(2-(2'-羥基-3'，5'-二叔苯基)-5-氯化苯並三唑)中的一種或兩種混合。
本發明的第二個目的是提供TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料的製備方法。
實現本發明第二個目的的技術方案是TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料的製備方法，包括以下步驟，先將阻燃劑、阻燃協效劑放置一段時間，然後稱取TPEE 20％～60％；TPU 20％～40％；PTFE5％～25％；阻燃劑20％～45％，阻燃協效劑1％～10％，潤滑劑1％～5％，抗氧劑0.2％～1.0％，光穩定劑0.05％～0.3％，紫外光吸收劑1％～3％加入攪拌機中混合均勻後，用擠出機造粒。
所述的擠出機的各段溫度自加料口開始，依次為150～160℃、175～190℃、190～200℃、200～210℃、210～220℃、210～220℃，擠出機的機頭溫度為210～225℃。
採用了上述技術方案，本發明具有以下的積極的效果：(1)本發明的複合電纜材料在達到UL94V-0等級的同時具有比較優異的力學性能，耐油好、高耐磨性、耐老化性能好、耐高/低溫性能強、耐化學溶劑性能好，回彈力佳，韌性和強度也很強。
(2)本發明採用的阻燃材料對環境友好，燃燒時低煙無熔滴，不會釋放有毒氣體，生產過程安全可靠。
(3)本發明回收利用率高，特別適合用於電線電纜、軌道交通、船舶等領域。
具體實施方式
(實施例1)
本實施例中，無滷阻燃超柔耐磨TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料的原料組成包括(wt％)：TPEE 35％；TPU 20％；PTFE 5％；MCA 29.5％；蒙脫土5％；聚乙烯蠟4％；抗氧劑168 0.4％；光穩定劑UV-9(2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮)0.1％，紫外線吸收劑UV-P 2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基苯基)苯並三氮唑1％。
(實施例2)
本實施例中，無滷阻燃超柔耐磨TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料的原料組成包括(wt％)：TPEE 35％；TPU 20％；PTFE 10％；MCA24.5％；蒙脫土5％；聚乙烯蠟4％；抗氧劑168 0.4％；光穩定劑UV-9(2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮)0.1％，紫外線吸收劑UV-P 2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基苯基)苯並三氮唑1％。
(實施例3)
本實施例中，無滷阻燃超柔耐磨TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料的原料組成包括(wt％)：TPEE 35％；TPU 20％；PTFE 15％；MCA24.5％；蒙脫土2％；聚乙烯蠟2％；抗氧劑168 0.4％；光穩定劑UV-9(2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮)0.1％，紫外線吸收劑UV-P 2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基苯基)苯並三氮唑1％。
(實施例4)
本實施例中，無滷阻燃超柔耐磨TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料的原料組成包括(wt％)：TPEE30％；TPU20％；PTFE5％；MCA39.5％；蒙脫土2％；聚乙烯蠟2％；抗氧劑168 0.4％；光穩定劑UV-9(2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮)0.1％，紫外線吸收劑UV-P 2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基苯基)苯並三氮唑1％。
(實施例5)
本實施例中，無滷阻燃超柔耐磨TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料的原料組成包括(wt％)：TPEE 30％；TPU 25％；PTFE 10％；MCA24.5％；蒙脫土5％；聚乙烯蠟4％；抗氧劑168 0.4％；光穩定劑UV-9(2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮)0.1％，紫外線吸收劑UV-P 2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基苯基)苯並三氮唑1％。
(實施例6)
本實施例中，無滷阻燃超柔耐磨TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料的原料組成包括(wt％)：TPEE30％；TPU25％；PTFE15％；MCA24.5％；蒙脫土2％；聚乙烯蠟2％；抗氧劑168 0.4％；光穩定劑UV-9(2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮)0.1％，紫外線吸收劑UV-P 2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基苯基)苯並三氮唑1％。
(實施例7)
本實施例中，無滷阻燃超柔耐磨TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料的原料組成包括(wt％)：TPEE35％；TPU20％；PTFE5％；MPOP 29.5％；硼酸鋅5％；聚乙烯蠟4％；抗氧劑168 0.4％；光穩定劑2(2-羥基-3』，5』-二叔丁基苯基)-5-氯代苯並三唑(UV-328)0.1％，紫外光吸收劑UVP-327(2-(2'-羥基-3'，5'-二叔苯基)-5-氯化苯並三唑)1％。
上述7個實施例製備的無滷阻燃超柔耐磨TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料主要性能指標列舉於表1。
表1 無滷阻燃超柔耐磨TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料主要性能指標
由此可見，本發明的無滷阻燃超柔耐磨TPEE/TPU/PTFE複合電纜材料性能優越。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。