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一种TPE高弹性充电桩线缆专用材料及其制备方法与流程

2022-04-14 04:11:40 来源:中国专利 TAG:
一种tpe高弹性充电桩线缆专用材料及其制备方法
技术领域
1.本发明属于电力设施技术领域。更具体地,涉及一种tpe高弹性充电桩线缆专用材料及其制备方法。


背景技术:

2.随如今汽车的大量普及,大量消耗了不可再生的石油资源,导致了能源危机和环境污染的进一步加剧,因此,各大汽车厂商纷纷投入大量的精力发展新能源汽车,随着未来新能源汽车的不断推广和普及使用,作为新能源汽车必不可少的组成部分-充电桩也将迎来发展的春天。
3.在新能源汽车进行快速充电时,往往需要采用较大的电流或电压对新能源车进行充电,此时,对于充电桩线缆而言,容易因为高电压大电流而产生热量,热量如果无法及时排出,将导致长期使用过程中,产生安全隐患。
4.而又由于线缆使用时,希望具有较好的柔性,如此方便拉拽。热塑性弹性体(tpe)兼具塑料和橡胶的特性,是近年来发展较快的一种新型高分子材料,导热tpe与传统的硅橡胶基材的导热材料相比,其具有更优异的加工性能,不需经高温硫化成型,可像塑料一样进行挤出、注塑成型等加工,提高了导热制品生产效率,同时由于导热tpe可回收利用,从而大大降低了制品的成本。
5.然而,由于tpe的热导率较低,要制备较高热导率的tpe时,通常需要加入大量的导热填料。在高填充条件,仍然要保持弹性体复合材料具有较高柔顺性和良好加工性能,是制备高性能导热tpe的主要技术难点。


技术实现要素:

6.本发明要解决的技术问题是克服现有tpe材料本身热导率较低,而制备高热导率tpe时,需要引入过多的导热填料,导致产品其余性能下降的问题,提供了一种tpe高弹性充电桩线缆专用材料及其制备方法。
7.本发明的目的是提供一种pvc柔性合金充电桩线缆专用材料。
8.本发明上述目的通过以下技术方案实现:
9.一种tpe高弹性充电桩线缆专用材料,包括以下原料:导热填料和tpe树脂;
10.所述导热填料为氧化铝颗粒;所述氧化铝颗粒的d50为10-50nm;
11.所述氧化铝颗粒表面包覆有硅烷偶联剂;
12.将5g所述氧化铝颗粒放入100ml浓度为1mol/l的氢氧化钠溶液中,于温度为25℃,搅拌转速为200r/min条件下,恒温搅拌反应20s后,过滤,洗涤,干燥和称重,得到滤饼质量mg;
13.氧化铝颗粒质量损失率y%=100%
×
m/5;
14.所述y%为10-30%。
15.上述技术方案通过在tpe树脂体系中加入经过硅烷偶联剂包覆处理的氧化铝颗
粒,并进一步通过氢氧化钠溶液筛选的方式,筛选出特定包覆状态的氧化铝颗粒,这是因为:发明人在研究过程中发现,单一的在树脂体系中加入导热填料,尤其是在有机高分子树脂体系中加入无机填料,两者会因为界面相容性的缘故,导致填料颗粒在体系中分散不均,并且导热填料颗粒和高分子树脂之间存在明显的界面,界面的存在,会导致热量的传输形成“真空带”,如此,需要增加更多的填料来弥补,尤其是界面问题,在实际产品使用过程中,随着使用寿命的不断延长,问题会不断地加剧,因此,发明人发现,通过采用上述筛选方式获得的填料颗粒,可以有效解决这一技术难题;
16.但是,发明人发现,如果在氧化铝颗粒表面过度包覆硅烷偶联剂,虽然两者之间的界面得到妥善解决,但是,由于硅烷偶联剂自身不是热的良好导体,会导致热量在高分子聚合物机体和氧化铝颗粒之间的传输变慢,实际改善效果变差;当然,如果包覆量过少,也会导致氧化铝颗粒表面的外界面大量暴露;当选择d50处于10-50nm的颗粒,并且在氢氧化钠溶液筛选下,质量损失率10-30%的水平时,该颗粒添加到产品中后,可以有效平衡氧化铝颗粒和有机高分子机体树脂,以及偶联剂界面层厚度,对产品实际导热性能的影响,从而在较少添加量的情况下,仍然可以获得非常有益的导热效果。
17.进一步的,所述导热填料的添加量为所述tpe树脂的z%,所述5%≤y%-z%≤25%。
18.上述技术方案进一步考虑了在基体树脂,也就是tpe树脂中,综合考虑导热填料的添加量和氧化铝颗粒在筛选过程中的质量损失率,质量损失率偏大时,说明在氧化铝颗粒表面偶联剂的包覆状态(包覆量和包覆完整性)相对较差,此时需要更多的添加量,相反的,则需要较少的添加量,即可达到相当的导热效果。
19.进一步的,所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550,硅烷偶联剂kh-560,硅烷偶联剂kh-570中的任意一种。
20.进一步的,所述tpe树脂为氯乙烯类tpe树脂。
21.本发明的另一目的是提供一种pvc柔性合金充电桩线缆专用材料的制备方法。
22.本发明上述目的通过以下技术方案实现:
23.一种tpe高弹性充电桩线缆专用材料的制备方法,具体制备步骤包括:
24.氧化铝颗粒的预处理:
25.将氧化铝颗粒和硅烷偶联剂混合后球磨,通过控制加工条件,以得到不同状态的球磨料;
26.所述加工条件为氧化铝颗粒和硅烷偶联剂的配比或球磨工艺参数;
27.氧化铝颗粒的筛选:
28.将5g所述氧化铝颗粒放入100ml浓度为1mol/l的氢氧化钠溶液中,于温度为25℃,搅拌转速为200r/min条件下,恒温搅拌反应20s后,过滤,洗涤,干燥和称重,得到滤饼质量mg;
29.氧化铝颗粒质量损失率y%=100%
×
m/5;
30.筛选出y%为10-30%的氧化铝颗粒。
31.进一步的,所述球磨工艺参数为球磨时间、球磨转速、球磨温度、球料质量比中的任意一种或多种的组合。
32.上述技术方案通过在产品制备过程中,选择条件氧化铝颗粒和硅烷偶联剂的配
比,或者球磨过程中的工艺参数,来配合氢氧化钠溶液的筛选过程,实际调节以获得目标氧化铝颗粒,以保障可以获得良好的导热效果。
具体实施方式
33.以下结合具体实施例来进一步说明本发明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
34.除非特别说明,以下实施例所用试剂和材料均为市购。
35.实施例1
36.原料准备:
37.按照质量比为10:1将氧化铝颗粒和硅烷偶联剂混合导入球磨罐中,并按球料质量比为15:1加入氧化锆球磨珠,于自转转速为300r/min,公转转速为200r/min,温度为70℃条件下,通过控制不同的球磨时间,球磨混合,来获得不同批次的球磨料,具体的,球磨5min,10min,15min,20min,25min,30min,35min,40min,45min,50min,55min,60min,共计12个批次的球磨料;为了保证物料筛选时更可控,采用一次性在球磨罐中加入较多的物料,到达指定球磨时间后,分批次出料的方式,以获得上述12个批次的球磨料;所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550;所述氧化铝颗粒的d50为10nm;
38.氧化铝颗粒的筛选:
39.分别将12个批次的球磨料各5g依次放入盛有100ml浓度为1mol/l的氢氧化钠溶液的12个烧杯中,于温度为25℃,搅拌转速为200r/min条件下,恒温搅拌反应20s后,过滤,洗涤,干燥和称重,得到滤饼质量mg;
40.氧化铝颗粒质量损失率y%=100%
×
m/5;
41.筛选出y%为10%的氧化铝颗粒,即为填料颗粒;
42.材料的制备:
43.按添加量为tpe树脂质量的5%,将填料颗粒和tpe树脂共混;所述tpe树脂为氯乙烯类tpe树脂;
44.再将共混后的物料导入双螺杆挤出机中,挤出造粒,出料,即得产品。
45.实施例2
46.原料准备:
47.按照质量比为15:1将氧化铝颗粒和硅烷偶联剂混合导入球磨罐中,并按球料质量比为16:1加入氧化锆球磨珠,于自转转速为350r/min,公转转速为250r/min,球磨时间为30min条件下,通过控制不同的球磨温度,球磨混合,来获得不同批次的球磨料,具体的,45℃,50℃,55℃,60℃,65℃,70℃,75℃,80℃,共计8个批次的球磨料;为了保证物料筛选时更可控,采用分别在球磨罐中加入同等质量的物料,采用不同的球磨温度,到达球磨时间后,一同出料的方式,以获得上述8个批次的球磨料;所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-560;所述氧化铝颗粒的d50为18nm;
48.氧化铝颗粒的筛选:
49.分别将8个批次的球磨料各5g依次放入盛有100ml浓度为1mol/l的氢氧化钠溶液的8个烧杯中,于温度为25℃,搅拌转速为200r/min条件下,恒温搅拌反应20s后,过滤,洗涤,干燥和称重,得到滤饼质量mg;
50.氧化铝颗粒质量损失率y%=100%
×
m/5;
51.筛选出y%为20%的氧化铝颗粒,即为填料颗粒;
52.材料的制备:
53.按添加量为tpe树脂质量的10%,将填料颗粒和tpe树脂共混;所述tpe树脂为氯乙烯类tpe树脂;
54.再将共混后的物料导入双螺杆挤出机中,挤出造粒,出料,即得产品。
55.实施例3
56.原料准备:
57.按照不同的添加量将氧化铝颗粒和硅烷偶联剂混合导入球磨罐中,并按球料质量比为18:1加入氧化锆球磨珠,于自转转速为400r/min,公转转速为300r/min,温度为80℃条件下,通过控制氧化铝颗粒和硅烷偶联剂的质量比,球磨混合,来获得不同批次的球磨料,具体的,质量比为10:1,11:1,12:1,13:1,14:1,15:1,16:1,17:1,18:1,19:1,20:1,共计11个批次的球磨料;为了保证物料筛选时更可控,采用分别在不同的球磨罐中加入上述质量比的物料,采用上述相同的球磨工艺参数,到达球磨时间后,一同出料的方式;所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-570;所述氧化铝颗粒的d50为50nm;
58.氧化铝颗粒的筛选:
59.分别将11个批次的球磨料各5g依次放入盛有100ml浓度为1mol/l的氢氧化钠溶液的11个烧杯中,于温度为25℃,搅拌转速为200r/min条件下,恒温搅拌反应20s后,过滤,洗涤,干燥和称重,得到滤饼质量mg;
60.氧化铝颗粒质量损失率y%=100%
×
m/5;
61.筛选出y%为30%的氧化铝颗粒,即为填料颗粒;
62.材料的制备:
63.按添加量为tpe树脂质量的5%,将填料颗粒和tpe树脂共混;所述tpe树脂为氯乙烯类tpe树脂;
64.再将共混后的物料导入双螺杆挤出机中,挤出造粒,出料,即得产品。
65.实施例4
66.本实施例和实施例1相比,区别在于:在材料的制备时,填料颗粒的添加量为tpe树脂质量的8%,其余条件保持不变。
67.对比例1
68.本对比例和实施例1相比,区别在于:氧化铝颗粒质量损失率y%为9%,其余条件保持不变。
69.对比例2
70.本对比例和实施例1相比,区别在于:氧化铝颗粒质量损失率y%为31.2%,其余条件保持不变。
71.对比例3
72.本对比例和实施例1相比,区别在于:氧化铝颗粒的d50为8.8nm,其余条件保持不变。
73.对比例4
74.本对比例和实施例1相比,区别在于:氧化铝颗粒的d50为50.4nm,其余条件保持不
变。
75.对实施例1-4及对比例1-4所得产品进行性能测试,具体测试方法和测试结果如下所述:
76.按照astmd5470导热系数测试标准进行导热系数的测试,具体测试结果如表1所示:
77.表1:产品性能测试结果
[0078] 导热系数/w/(m
·
k)实施例135.6实施例232.4实施例333.6实施例431.1对比例125.6对比例224.5对比例326.5对比例425.8
[0079]
由表1测试结果可知,本发明所得产品具有优异的导热性能。
[0080]
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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