一种无卤阻燃改性弹性体材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种无卤阻燃改性弹性体材料及其制备方法和用途，按重量份数计算，所述无卤阻燃改性弹性体材料包括由如下组分经共混和硫化得到的复合材料：40～60份TPU、100份SEBS、10～20份N‑乙烯基咔唑、5～8份纳米金属氧化物、10～12份协同阻燃剂、40～80份增溶剂和100～150份气相二氧化硅；本发明专利技术通过在SEBS和TPU中引入N‑乙烯基咔唑等组分，之后进行混合、硫化，得到了一种新的无卤阻燃改性的弹性体材料，其具有V0级以上的阻燃性能，能够达到32MPa的拉伸强度和565％的断裂伸长率，且具有良好的耐高温和耐低温性能，能够满足日益增长的对于电动车充电线缆的需求。

A halogen-free flame retardant modified elastomer material and its preparation method and Application

The present invention provides a halogen-free flame-retardant modified elastomer material and its preparation method and application. The halogen-free flame-retardant modified elastomer material includes composites obtained by blending and vulcanizing the following components: 40-60 parts TPU, 100 parts SEBS, 10-20 parts N-vinyl carbazole, 5-8 parts nano-metal oxide, 10-12 parts synergistic flame retardant, 40-80 parts increase. Solvent and 100-150 phr of vapor-phase silicon dioxide; By introducing N-vinyl carbazole and other components into SEBS and TPU, mixing and vulcanizing, a new halogen-free flame-retardant modified elastomer material is obtained, which has flame-retardant properties above V0 grade, can reach 32 MPa tensile strength and 565% elongation at break, and has good high temperature and low temperature resistance. It can meet the growing demand for charging cables for electric vehicles.

【技术实现步骤摘要】
一种无卤阻燃改性弹性体材料及其制备方法和用途
本专利技术属于复合材料领域，尤其涉及一种无卤阻燃改性弹性体材料及其制备方法和用途。
技术介绍
近几年来，随着新能源电动汽车行业在不断地增速发展，对与之配套的充电设施的建设需求也在不断的增大，电动车充电电缆属于充电设施中必不可少的一种配件，有别于一般的传统电缆，对于电动车充电电缆的性能要求介于固定敷设的电力电缆和移动使用的电源线之间，电动汽车充电电缆一般要求其具有较高的力学强度和伸长率，以及较好的柔软度。尤其是充电电缆在实际使用时需要经历夏天的炎热环境和冬天的寒冷季节，要求其能够同时能够克服因夏季在炎热环境下的变软打扭和冬季在寒冷环境下的低温脆性，故需要优良的耐高温和耐低温性能，而且其在移动使用时需要有一定的弹性，防止电缆受到人为扭曲，进而在使用一段时间后导致外观不良。SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物，SEBS中基本不含不饱和双键，因此具有良好的高温稳定性和耐老化性，SEBS材料是目前充电电缆用材料的主要成分，具有良好的弹性、耐老化性和抗紫外线能力，TPU是热塑性聚氨酯弹性体，多是由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)以及大分子多元醇、扩链剂等原料共同进行聚合反应得到的高分子材料，TPU材料具有极高的耐磨性、抗撕裂性、耐低温性、高弹性、耐油耐水解性、阻燃和环保性能，是目前欧洲市场上充电电缆护套的主要材料。鉴于SEBS和TPU材料各自的优点和缺点能够互补，通过将SEBS材料和TPU材料经过共混等方式组合在一起，理论上应该能获得综合性能远超二者的复合弹性体材料，然而，二者的相容性较差，需要加入相容剂来防止严重相分离的发生，现有技术中得到的复合材料性能仍较差，难以满足实际生产的需求。例如，CN102924900A中公开了一种热塑性弹性体，包括15～30％的SEBS、10～30％的橡胶填充油、20～45％的聚氨酯、5～15％的竹炭纤维、5～25％的无机填料以及5～15％的相容剂，其得到的复合材料的拉伸强度为6～8MPa，断裂伸长率为410～553％，邵氏A硬度为55～70；CN101838436A中公开了一种SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，包括100份SEBS树脂、50～150份橡胶填充油、10～50份接枝改性SEBS、50～80份聚丙烯、15～30份聚烯烃弹性体、100～200份矿物填料、2～5份润滑剂、2～4份防老化剂和1.8～3份铜离子抑制剂；CN106433004A中公开了一种经过改进的SEBS电缆料，包括100份SEBS、55～60份填充油、12～17份相容剂、3～4份防老剂、85～90份填料、2～2.5份润滑剂、3～8份耐磨剂、17～22份PP和20～25份降解废旧聚氨酯粉，其得到的电缆料的拉伸强度大幅增加，达到29～30MPa，断裂伸长率达到500％，但是，若对上述现有技术中公开的材料进行阻燃改性后，其力学性能和断裂伸长率下降明显，难以满足电缆材料对于阻燃性能和力学性能的双重要求。在现有技术的基础上，本领域的技术人员需要进一步研发一种新的无卤阻燃改性的弹性体材料，使其同时具有较高的阻燃性能，优良的力学性能和弹性，以及良好的耐高温和耐低温性能，使其满足日益增长的对于电动车充电线缆的需求。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种新的无卤阻燃改性的弹性体材料，使其同时具有V0级以上的阻燃性能，至少32MPa以上的拉伸强度和至少550％的断裂伸长率，以及良好的耐高温和耐低温性能，使其满足日益增长的对于电动车充电线缆的需求。为达此目的，本专利技术的目的之一在于提供一种无卤阻燃改性弹性体材料，按重量份数计算，所述无卤阻燃改性弹性体材料包括由如下组分经共混和硫化得到的复合材料：其中，按重量份数计算，TPU的加入量可以为41份、43份、45份、47份、49份、51份、53份、55份、57份或59份等，N-乙烯基咔唑的加入量可以为11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或19份等，纳米金属氧化物的加入量可以为5.5份、6份、6.5份、7份或7.5份等，协同阻燃剂的加入量可以为10.2份、10.4份、10.6份、10.8份、11份、11.2份、11.4份、11.6份或11.8份等，增溶剂的加入量为45份、50份、55份、60份、65份、70份或75份等，气相二氧化硅的加入量可以为105份、110份、115份、120份、125份、130份、135份、140份或145份等。本专利技术中，以TPU和SEBS为基体材料，通过在其中引入N-乙烯基咔唑组分，能够在共混和硫化的过程中对基体材料进行接枝改性，N-乙烯基咔唑接枝后对于基体材料有两种作用，一种为增大链段内部分子间的距离，降低链段内分子间的作用力，降低分子间缠绕，进而提高断裂伸长率，一种为引入芳香环，提高分子链段的相互作用，限制分子链段的运动，进而提高力学强度，在N-乙烯基咔唑与SEBS的质量比为1:5～10时，两种作用相互制约和平衡，得到的复合材料力学性能和弹性最优，同时，N-乙烯基咔唑的引入还能够降低基体材料的介电常数，提高其电绝缘性能。本专利技术中，协同阻燃剂和纳米金属氧化物之间具有协同效果，二者共混后能够进一步提高得到的复合材料的阻燃性能，增溶剂的引入能够提高SEBS与TPU以及其他组分之间的相容性，防止分相等现象产生，气相二氧化硅组分的引入能够对复合材料的力学强度起到补强的作用，本领域的技术人员能够根据需要选择任意一种上述阻燃剂和气相二氧化硅在所述无卤阻燃改性弹性体材料中的添加量。优选地，所述TPU为聚醚型TPU，聚醚型TPU由于其结构中的醚键内聚能较低且易于旋转，所以聚醚型TPU材料低温柔顺性能好，耐水解性能要优于聚酯型TPU，其耐低温性能和耐水解性能好，体系粘度低，易与加工助剂组分互溶，加工性能优良，进一步优选地，所述聚醚型TPU为德国巴斯夫公司生产的1085A型聚醚型TPU或巴陵石化公司生产的SEBS503T型聚醚型TPU。优选地，所述TPU的数均分子量为100000～120000，例如为102500、105000、107500、110000、112500、115000或117500等。优选地，所述SEBS的数均分子量为200000～250000，例如为205000、210000、215000、220000、225000、230000、235000、240000或245000等。优选地，所述纳米金属氧化物的粒径为50～60nm，例如为51nm、52nm、53nm、54nm、55nm、56nm、57nm、58nm或59nm等。优选地，所述纳米金属氧化物为粒径为50～60nm的氧化镁。优选地，所述协同阻燃剂为聚磷酸三聚氰胺和季戊四醇的混合物。优选地，所述聚磷酸三聚氰胺与季戊四醇的质量比为1～2:1，例如为1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1或1.9:1等。优选地，所述增溶剂为马来酸酐接枝的聚丙烯和马来酸酐接枝的SEBS的混合物。优选地，所述马来酸酐接枝的聚丙烯与马来酸酐接枝的SEBS的质量比为2～4:1。优选地，按重量百分数计算，所述马本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无卤阻燃改性弹性体材料，其特征在于，按重量份数计算，所述无卤阻燃改性弹性体材料包括由如下组分经共混和硫化得到的复合材料：

【技术特征摘要】
1.一种无卤阻燃改性弹性体材料，其特征在于，按重量份数计算，所述无卤阻燃改性弹性体材料包括由如下组分经共混和硫化得到的复合材料：2.根据权利要求1所述的无卤阻燃改性弹性体材料，其特征在于，所述TPU为聚醚型TPU；优选地，所述TPU的数均分子量为100000～120000。3.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃改性弹性体材料，其特征在于，所述SEBS的数均分子量为200000～250000。4.根据权利要求1～3之一所述的无卤阻燃改性弹性体材料，其特征在于，所述纳米金属氧化物的粒径为50～60nm。优选地，所述纳米金属氧化物为粒径为50～60nm的氧化镁。5.根据权利要求1～4之一所述的无卤阻燃改性弹性体材料，其特征在于，所述协同阻燃剂为聚磷酸三聚氰胺和季戊四醇的混合物；优选地，所述聚磷酸三聚氰胺与季戊四醇的质量比为1～2:1。6.根据权利要求1～5之一所述的无卤阻燃改性弹性体材料，其特征在于，所述增溶剂为马来酸酐接枝的聚丙烯和马来酸酐接枝的SEBS的混合物；优选地，所述马来酸酐接枝的聚丙烯与马来酸酐接枝的SEBS的质量比为2～4:1；优选地，按重量百分数计算，所述马来酸酐接枝的聚丙烯中马来酸酐的接枝率为2～4wt％；优选地，按重量百分数计算，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉峰，柳忠，柳洁昊，
申请(专利权)人：广东奥美格传导科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44