CN111534084B

CN111534084B - 一种用于液位传感器的tpu复合电缆材料及其制备方法

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Publication number: CN111534084B
Application number: CN202010440127.0A
Authority: CN
Inventors: 黄志良; 张军; 王蕾; 田笑; 朱明澈
Original assignee: Anhui Shunxin Cable Co ltd; Chizhou University
Current assignee: Anhui Shunxin Cable Co ltd; Chizhou University
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2040-05-22
Also published as: ZA202004756B; CN111534084A

Abstract

本发明涉及TPU复合电缆材料加工技术领域，具体为一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料及其制备方法。本发明的TPU复合电缆材料包括以下重量百分数的原料：TPU：70％‑85％，EVA：5％‑10％，HDPE：5％‑15％，润滑剂：1％‑5％，抗氧剂：0.5％‑1％，水解稳定剂：1％‑5％。本发明TPU复合电缆材料具有较强的耐水性和耐溶剂性能，在不同溶剂中浸泡后其拉伸强度、300％定伸应力和断裂伸长率的稳定性好，利用其作为液位传感器的电缆护套，可以提高液位传感器的使用寿命和检测的准确性。

Description

一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及TPU复合电缆材料技术领域，具体涉及一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料及制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)，是由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和大分子多元醇、扩链剂共同反应聚合而成的高分子材料，是一种能够在一定温度下无需交联可反复加工的热塑性材料，而在常温下却可以保持形状不变起到支撑、保护的作用。TPU主要分为有聚酯型和聚醚型之分，它硬度范围宽、高耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐霉菌、弹性好，可广泛应用于要求柔软、耐磨、耐油、耐化学溶剂等的动力电源电缆、通讯电缆、汽车电缆、液位传感器电缆、勘探电缆以及工业机器人电缆等。随着环保要求日益严格，环保型的TPU电缆材料正逐步取代PVC、橡胶等材料，显示出其突出的优势。

TPU作为电缆材料(例如电缆护套)具有耐磨、力学强度好、表现光泽、常温下回弹性好的优良特性。但是TPU电缆材料的耐水性和耐温性能相对较差。同时随着科技的不断进步，对电缆材料的要求也越来越高。目前对TPU电缆材料的改性主要分为以下几个方面：

1、耐油阻燃型TPU电缆料。例如在中国专利CN201610734407.6中公开了一种高耐油的充电桩无卤阻燃TPU电缆料及其制备方法。该发明中各原料的重量分数配比为：聚氨酯热塑性弹性体：30-60份、粉末丁腈橡胶：5-20份、EVA：0-15份、阻燃剂：15-30份、阻燃助剂：1-8份、硫化剂：0.1-1份、加工助剂：0.1-1.5份、矿物填料：0-15份、抗氧剂：0.1-0.5份、抗紫外剂：0.1-5份，该发明所制备的TPU电缆料具有一定的耐油能力、加工性能及阻燃性能，且提高了材料的耐水解、耐老化性能。

2、抗菌阻燃型TPU电缆料。在中国专利CN201910416606.6中公开了一种电缆用阻燃抗霉菌热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，该TPU电缆材料是由TPU50-70份，雾面剂10-15份，无卤阻燃剂10-30份，抗氧剂0.05-0.5份，润滑剂2-10份，相容剂1-5份，抗霉菌剂0.02-1份构成。该发明所制备的TPU电缆材料的抗霉菌等级达到0级，解决了现有电缆在潮湿环境中易发霉和产生细菌的问题，延长了电缆的使用寿命，另外还改善了TPU的阻燃性能，阻燃性能达到V0等级。

3、柔软型TPU电缆材料。在中国专利CN201610433873.0中公开了一种新型数据线用柔软电缆，所述TPU电缆料由TPU树脂15-30份，低密度聚乙烯10-20份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10-20份，苯乙烯-丁二烯-马来酸酐共聚物15-40份，氢氧化铝40-50份，POE20-30份，交联剂1-7份，相容剂4-8份，抗氧剂1-3份，润滑剂1-3份，润滑剂1-3份，阻燃剂1-5份和空心微珠1-3份组成，该TPU电缆材料具有较强的柔软特性，可以作为数据线用的电缆材料。

液位传感器是一种测量液位的压力传感器。利用其把容器内的液位信号转化成开关信号或者电压电流信号，然后通过外部电路，直观地让测量者准确知道容器内液位情况。液位传感器电缆长时间在污水、酸、碱、氨水等中浸泡，所处环境恶劣，传统TPU电缆出现力学性能下降、硬度增大、表面开裂等问题，其耐溶剂性较难满足液位传感器电缆的长期浸泡要求。

发明内容

基于上述问题，本发明的第一个目的是提供了一种液位传感器用的TPU电缆材料，其是采用高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物、润滑剂、抗氧化剂以及水解稳定剂提高TPU电缆材料的耐水性、耐溶剂，同时本发明的TPU电缆材料具有力学性能。

本发明的TPU电缆材料包括以下质量百分数的原料：

TPU：70％-85％，

EVA：5％-10％，

HDPE：5％-15％，

润滑剂：1％-5％，

抗氧剂：0.5％-1％，

水解稳定剂：1％-5％，

各组份含量之和为100％。

具体而言，在一些实施例中本发明所述TPU为聚醚型TPU。利用EVA、HDP结合一定量的润滑剂、抗氧剂、水解稳定剂对聚醚性TPU进行改性。

高密度聚乙烯(HDPE)又称低压聚乙烯，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均较好，但与低密度绝缘性比较略差些；化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀。

EVA树脂是乙烯-醋酸乙烯共聚物，与聚乙烯相比，EVA由于在分子链中引入了醋酸乙烯单体，从而降低了高结晶度，提高了柔韧性、抗冲击性、填料相容性和热密封性能，被广泛应用于发泡鞋料、功能性棚膜、包装膜、热熔胶、电线电缆及玩具等领域。随着计算机及网络工程的不断发展，出于对机房安全的考虑，人们越来越多地使用无卤阻燃电缆和硅烷交联电缆。由于EVA树脂具有良好的填料包容性和可交联性，因此在无卤阻燃电缆、半导体屏蔽电缆和二步法硅烷交联电缆中使用较多。另外，EVA树脂还被应用于制作一些特殊电缆的护套。

具体而言，在一些实施例中，本发明所述的润滑剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或多种的混合。

具体而言，在一些实施例中，本发明所述的抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1010或抗氧剂1076中的一种或多种的混合。

具体而言，在一些实施例中，本发明所述水解稳定剂选自苯基缩水甘油醚、双酚A双缩水甘油酯或三甲氧基[3-(缩水甘油醚酯基)丙基]硅烷中的一种或多种的混合。

本发明的另一个目的是提供了所述TPU复合电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将TPU在100-150℃下干燥4-10h；

S2、然后按比例称取干燥后的TPU、EVA、HDPE、润滑剂、抗氧剂和水解稳定剂，加入高速混合机中混合均匀，用挤出机造粒。

具体而言，本发明所述的挤出机的各段温度为：一段170℃-180℃，二段175℃-185℃，三段180℃-190℃，四段185℃-195℃，五段190℃-200℃，机头温度200-210℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明用于液位传感器的TPU复合电缆材料具有优异的力学性能、拉伸性能；

(2)本发明TPU复合电缆材料耐化学溶剂性能好，在不同溶剂中长时间浸泡的稳定性优良，具有良好的耐水和耐溶剂性能，提高了电缆材料的使用寿命。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料，原料组成如下：

TPU：85％，

EVA：5％，

HDPE：5％，

聚乙烯蜡(润滑剂)：2％，

抗氧剂168：1％，

苯基缩水甘油醚(水解稳定剂)：2％，

该TPU复合电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将TPU在140℃下干燥8h；

S2、然后按比例称取干燥后的TPU、EVA、HDPE、润滑剂、抗氧剂和水解稳定剂，加入高速混合机中混合均匀，用挤出机造粒。所述挤出机各段温度为：一段170℃-180℃，二段175℃-185℃，三段180℃-190℃，四段185℃-195℃，五段190℃-200℃，机头温度200-210℃。

实施例2

一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料，原料组成如下：

TPU：80％，

EVA：5％，

HDPE：10％，

聚乙烯蜡(润滑剂)：2％，

抗氧剂168：1％，

苯基缩水甘油醚(水解稳定剂)：2％，

该TPU复合电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将TPU在150℃下干燥10h；

实施例3

一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料，原料组成如下：

TPU：75％，

EVA：10％，

HDPE：10％，

硬脂酸钙(润滑剂)：2％，

抗氧剂168：1％，

双酚A双缩水甘油酯(水解稳定剂)：2％，

该TPU复合电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将TPU在120℃下干燥6h；

实施例4

一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料，原料组成如下：

TPU：85％，

EVA：5％，

HDPE：5％，

硬脂酸钙(润滑剂)：2％，

抗氧剂168：1％，

双酚A双缩水甘油酯(水解稳定剂)：2％，

该TPU复合电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将TPU在110℃下干燥5h；

对比例1

一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料，原料组成如下：

TPU：85％，

HDPE：10％，

聚乙烯蜡(润滑剂)：2％，

抗氧剂168：1％，

苯基缩水甘油醚(水解稳定剂)：2％，

该TPU复合电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将TPU在140℃下干燥8h；

对比例2

一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料，原料组成如下：

TPU：85％，

EVA：10％，

聚乙烯蜡(润滑剂)：2％，

抗氧剂168：1％，

苯基缩水甘油醚(水解稳定剂)：2％，

该TPU复合电缆材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将TPU在140℃下干燥8h；

空白例

仅采用TPU按照实施例1的制备方法，加工成TPU电缆材料。

性能检测

1.1拉伸强度的检测

将实施例1-4以及对比例1-2、空白例制备的TPU电缆材料分别在自来水、浓度为10％的氨水、浓度为50％的NaOH中浸泡后，参照GB/T528-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》规定检测浸泡后的电缆材料的拉伸强度，检测结果如表1所示。

表1

1.2300％定伸应力检测

将实施例1-4以及对比例1-2、空白例制备的TPU电缆材料分别在自来水、浓度为10％的氨水、浓度为50％的NaOH中浸泡后，参照GB/T528-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》规定检测浸泡后的电缆材料的300％定伸应力，检测结果如表2所示。

表2

1.3断裂伸长率的检测

将实施例1-4以及对比例1-2、空白例制备的TPU电缆材料分别在自来水、浓度为10％的氨水、浓度为50％的NaOH中浸泡后，参照GB/T528-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》规定检测浸泡后的电缆材料的断裂伸长率，检测结果如表3所示。

表3

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种用于液位传感器的TPU复合电缆材料，其特征在于，包括以下质量百分数的原

料：

TPU：70％-85％，

EVA：5％-10％，

HDPE：5％-15％，

润滑剂：1％-5％，

抗氧剂：0.5％-1％，

水解稳定剂：1％-5％，

各组份含量之和为100％；

所述TPU为聚醚型TPU。

2.根据权利要求1所述的用于液位传感器的TPU复合电缆材料，其特征在于，所述的润滑剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或多种的混合。

3.根据权利要求1所述的用于液位传感器的TPU复合电缆材料，其特征在于，所述的抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1010或抗氧剂1076中的一种或多种的混合。

4.根据权利要求1所述的用于液位传感器的TPU复合电缆材料，其特征在于，所述的水解稳定剂选自苯基缩水甘油醚、双酚A双缩水甘油酯或三甲氧基[3-(缩水甘油醚酯基)丙基]硅烷中的一种或多种的混合。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于液位传感器的TPU复合电缆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将TPU在100-150℃下干燥4-10 h；

6.根据权利要求5所述的用于液位传感器的TPU复合电缆材料的制备方法，其特征在于，所述的挤出机的各段温度为：一段170℃-180℃，二段175℃-185℃，三段180℃-190℃，四段185℃-195℃，五段190℃-200℃，机头温度200-210℃。