一种用于EV充电线缆的PE/EPDM高导热绝缘材料及制备方法技术

本发明专利技术属于导热复合材料制备技术领域，涉及一种用于EV充电线缆的PE/EPDM高导热绝缘材料及制备方法；该方法通过将导热填料共混入三元乙丙胶料中，加入增塑剂等其余助剂制备成三元乙丙母胶粒，后将三元乙丙母胶粒与聚乙烯共混，通过配方设计使三元乙丙橡胶与聚乙烯形成双连续相结构，由于导热填料仅包裹在三元乙丙橡胶中，导热填料在三元乙丙连续相中可以形成更高效的导热通路，同时加入聚乙烯后可以提高材料的力学性能。本发明专利技术的材料的导热系数为1.03

【技术实现步骤摘要】
一种用于EV充电线缆的PE/EPDM高导热绝缘材料及制备方法


[0001]本专利技术属于导热复合材料制备
，具体涉及一种用于EV充电线缆的PE/EPDM高导热绝缘材料及制备方法。

技术介绍

[0002]目前，国内市场新能源汽车保有量增长迅速。但相比于传统燃油汽车，新能源汽车仍存在充电速度慢的问题。为提高充电速度，就需要提高线缆充电电流，但也会导致充电过程线缆发热量过高。目前线缆绝缘及护套层中使用的高分子材料均存在导热性能较低的问题，导致线缆充电过程散发的热量无法及时传递出去，进而导致线缆温度升高，影响使用寿命及使用过程中的安全性，因此新能源充电桩线缆材料导热性能已成为限制新能源汽车充电速度的关键难题。
[0003]三元乙丙橡胶及聚乙烯是线缆绝缘及护套层中常用的高分子材料，具备良好的抗老化、耐热和电绝缘性能。作为传统高分子材料，其导热性能差，导热系数仅有0.2～0.4W/(m
·
K)。为提高其在新能源汽车充电线缆中的应用，需要提高材料的导热性能。目前，针对如何提高高分子材料导热性能的研究多采用填充高导热填料的方法，研究表明，通过提高导热填料用量可以提高复合材料导热性能，但大幅度提高材料内部填料填充量也会导致材料力学性能急剧下降，无法满足使用需求[余品璇,毛琳,王金合.高强度导热三元乙丙橡胶复合材料的性能研究[J].绝缘材料,2021,54(6):6.]。通过控制导热填料在复合材料内部取向分布形成导热网络可以大幅提高材料导热性能，在较低填充用量下能够制备出高导热聚合物。安徽大学夏茹团队将导热填料加入共混材料内，通过工艺控制导热填料仅分布在某一连续相形成双逾渗结构，双逾渗结构的形成，高导热粒子可以选择性的分布于共混物的一相中，从而形成更高效的导热通路，在提高热导率的同时有效地较低了颗粒填充含量，在低填充用量下达到高导热性能复合材料，但其余性能无法满足线缆材料要求[Polymer Testing,2019,78(1),105978]。目前，如何制备出满足新能源汽车充电桩线缆材料要求的高导热绝缘材料仍是一项难题，通过在复合材料中添加高填充导热填料可以达到高导热性能，但其余如力学、绝缘及耐老化等性能往往很难满足应用需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有填充型导热绝缘复合材料制备工艺技术的不足，通过配方设计使三元乙丙橡胶与聚乙烯形成双连续相结构，并控制制备工艺使导热填料分布在三元乙丙橡胶连续相中，由于导热填料仅分散在三元乙丙橡胶连续相中，导热填料在其中可以形成更高效的导热通路，大幅提高复合材料的导热性能，同时加入聚乙烯也能够可以提高材料的力学性能，从而能够得到一种高导热性、高绝缘性、具备一定力学性能的且制备工艺简单的高导热绝缘复合材料，其性能满足电线电缆绝缘材料性能要求，可广泛应用于新能源汽车直流充电桩线缆中。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0006]一种用于EV充电线缆的PE/EPDM高导热绝缘材料及制备方法，由以下重量份的组分组成：
[0007][0008]上述高导热绝缘复合材料的制备操作步骤如下：
[0009]S1)按照设计配比分别称取各个物料，先将三元乙丙橡胶生胶、硬脂酸、氧化锌、增塑剂、防老剂依次添加至密炼机中进行混炼，混炼温度为90～110℃，混炼时间为3～5min，再加入导热填料继续混炼1～2min后排胶得三元乙丙母胶料；
[0010]S2)再将聚乙烯添加至密炼机中进行二次混炼，混炼温度为120～140℃，混炼时间为2～3min后，再加入S1)制备得到的三元乙丙母胶料继续混炼3～5min后排胶；
[0011]S3)将排胶放置于预热至90℃的开炼机中，依次加入助硫化剂、硫化剂开炼1～2min，待助剂完全混入胶料中后，打三角包10次，薄通4次后出片；薄通即为薄通塑炼法，具体是指橡胶开炼过程中把胶料弄薄的工艺。
[0012]S4)将混炼胶放入模具并置于平板硫化机中硫化，压力为15MPa，温度为160
‑
180℃，保温保压15min，硫化后即可得到导热绝缘复合材料。
[0013]所述三元乙丙橡胶优选乙烯含量为60～70wt％，门尼粘度值ML 1+4,100℃为40～50，第三单体ENB含量3～5wt％。
[0014]所述聚乙烯优选熔融指数为2.0～2.5g/10min。
[0015]所述增塑剂优选石蜡基橡胶增塑剂，粘度(40℃)大于400mPa
·
s，闪点大于240℃。
[0016]所述防老剂优选2
‑
硫醇基苯并咪唑、2,2,4
‑
三甲基
‑
1,2
‑
二氢喹啉聚合物、N
‑
环己基
‑
N
′‑
苯基对苯二胺的一种或多种；
[0017]所述导热填料优选氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化硼、氮化铝的一种或多种；
[0018]所述硫化剂为过氧化物类硫化剂，优选过氧化二异丙苯、双疏丁基过氧化二异丙基苯、过氧化苯甲酰、过苯甲酸叔丁酯中的一种或多种；
[0019]所述助硫化剂优选三烯丙基异氰脲酸酯、三烯丙基氰脲酸酯、N,N
′‑
间亚苯基双马来酰亚胺、N,N
′‑
间苯撑双马来酰亚胺的一种或多种；
[0020]本专利技术配方设计使三元乙丙橡胶与聚乙烯形成双连续相结构，并控制制备工艺使导热填料分布在三元乙丙橡胶连续相中，由于导热填料仅分散在三元乙丙橡胶连续相中，导热填料在其中可以形成更高效的导热通路，从而达到在确保复合材料绝缘性能的同时显
著提高导热性能的目的，所制备的复合材料性能满足电线电缆绝缘层性能要求，可广泛应用于新能源汽车直流充电桩线缆中，类似电线电缆绝缘层用高导热绝缘复合材料的制备方法未见报道。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0022]1.本专利技术通过配方及工艺设计控制导热填料分布在三元乙丙橡胶连续相中，导热填料在其中可以形成更高效的导热通路，所制备的导热绝缘复合材料具备较好的导热绝缘性能；
[0023]2.本专利技术聚合物基复合材料选择聚乙烯/三元乙丙共混体系，有效解决了聚合物基复合材料添加高填充导热填料后力学性能差的问题，复合材料在高填充量导热填料时仍然具备较好的力学性能；
[0024]3.本专利技术所述的导热复合填料性能满足电线电缆绝缘层性能要求，可广泛应用于新能源汽车直流充电桩线缆中，且制备工艺简单，可适用于大规模工业化生产。
附图说明
[0025]图1为本专利技术一种用于EV充电线缆的PE/EPDM高导热绝缘材料的制备方法的流程框图。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于EV充电线缆的PE/EPDM高导热绝缘材料，其特征在于：所述PE/EPDM高导热绝缘材料由以下重量份的组分组成：2.根据权利要求1所述的PE/EPDM高导热绝缘材料，其特征在于，所述三元乙丙橡胶为乙烯含量为60～70wt％，门尼粘度值ML 1+4,100℃为40～50，第三单体ENB含量3～5wt％。3.根据权利要求1所述的PE/EPDM高导热绝缘材料，其特征在于，所述聚乙烯的熔融指数为2.0～2.5g/10min。4.根据权利要求1所述的PE/EPDM高导热绝缘材料，其特征在于，所述增塑剂为石蜡基橡胶增塑剂，粘度(40℃)大于400mPa
·
s，闪点大于240℃。5.根据权利要求1所述的PE/EPDM高导热绝缘材料，其特征在于，所述防老剂为2
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硫醇基苯并咪唑、2,2,4
‑
三甲基
‑
1,2
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二氢喹啉聚合物、N
‑
环己基
‑
N
′‑
苯基对苯二胺的一种或多种。6.根据权利要求1所述的PE/EPDM高导热绝缘材料，其特征在于，所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化硼、氮化铝的一种或多种。7.根据权利要求1所述的PE/EPDM高导热绝缘材料，其特征在于，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、双疏丁基过氧化二异丙基苯、过氧化苯甲酰、过苯甲酸叔丁酯中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的PE/EPDM高导热绝缘材料，其特征在于，所述助硫化剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三烯丙基氰脲酸酯、N,N
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【专利技术属性】
技术研发人员：张凡，王小飞，张露露，石红义，虞锦洪，
申请(专利权)人：江西铜业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：