一种汽车发动机ECU控制系统电缆用阻燃导电屏蔽层材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于阻燃导电屏蔽层材料技术领域，具体涉及一种汽车发动机ECU控制系统电缆用阻燃导电屏蔽层材料及其制备方法和应用。
背景技术
正常来说，电线电缆是由导体、绝缘层和护套层组成的，但也有一些电缆是有屏蔽层的，这种电缆称为屏蔽电缆，例如汽车发动机ECU(Electronic%20Control%20Unit，电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等，它和普通的电脑一样，由微处理器(MCU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成)控制系统用的电缆，其需要采用屏蔽层以实现抗干扰、消除电力电缆表面电位等功能，而目前常用的汽车发动机ECU控制系统用的电缆的屏蔽层为镀锡铜丝编织屏蔽层，然而其制备时需要采用专用设备进行编织，且编织起来较复杂，同时由于采用了金属例如铜丝，其导电屏蔽性能虽好，但是质量较重，不利于轻量化的需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种新型的汽车发动机ECU控制系统电缆用阻燃导电屏蔽层材料，其能够具有较好的阻燃、导电和适宜的硬度，可以替代现有常用的镀锡铜丝编织屏蔽层，而且其质量较轻，易于制备，显著降低成本。
本发明同时还提供了一种上述汽车发动机ECU控制系统电缆用阻燃导电屏蔽层材料的制备方法。
本发明同时还提供了一种汽车发动机ECU控制系统电缆用阻燃导电屏蔽层材料在制备汽车发动机ECU控制系统电缆中的应用。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：一种汽车发动机ECU控制系统电缆用阻燃导电屏蔽层材料，以重量份计，所述屏蔽层材料包括如下组分：乙烯丙烯酸丁酯共聚物20-40份、三元乙丙橡胶40-60份、马来酸酐接枝乙丙橡胶10-20份、导电炭黑80-100份、碳纳米管1-5份、磷氮阻燃剂20-30份、抗氧剂0.2-1份和润滑剂0.5-3份；其中，所述乙烯丙烯酸丁酯共聚物的熔融指数为4-20g/10min，丙烯酸丁酯含量为17-28％；所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为22-50Nm。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述乙烯丙烯酸丁酯共聚物的熔融指数为4g/10min、5g/10min、6g/10min、7g/10min、8g/10min、9g/10min、10g/10min、11g/10min、12g/10min、13g/10min、14g/10min、15g/10min、16g/10min、17g/10min、18g/10min、19g/10min或20g/10min；其中，丙烯酸丁酯含量为17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％或28％，本发明中，将丙烯酸丁酯含量限定在17-28％能够获得较理想的填料分散性及硬度，若太小则填料分散性差且硬度较大，太大会导致加工粘度大及加工困难度高。
本发明中，熔融指数是以ASTM%20D1238标准在190℃条件下按照测试载荷为2.16Kg时测定。门尼粘度是以大转子下100℃预热1min，转动4min时的扭矩值(GB/T1232)。
根据本发明的一些优选方面，所述乙烯丙烯酸丁酯共聚物与所述三元乙丙橡胶的投料质量比为1∶1.2-3。
根据本发明的一些优选方面，所述三元乙丙橡胶中，乙烯含量为40％-60％，非共轭二烯烃含量为0.5％-5.5％，所述非共轭二烯烃包括5-亚乙基-2-降冰片烯、二聚环戊二烯、1,4-己二烯。
根据本发明的一些优选方面，所述马来酸酐接枝乙丙橡胶的门尼粘度为20-40Nm。进一步地，所述马来酸酐接枝乙丙橡胶的门尼粘度为20-30Nm。根据本发明的一个具体方面，所述马来酸酐接枝乙丙橡胶的门尼粘度为24Nm。
根据本发明的一些优选方面，所述马来酸酐接枝乙丙橡胶的接枝率为0.5％-1％。
根据本发明的一些优选方面，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，其平均尺寸为1.2-2.0nm。根据本发明的一个具体方面，所述单壁碳纳米管为OCSIAL公司TUBALL%20801。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述磷氮阻燃剂为选自多聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸盐、微胶囊红磷、二乙基次磷酸铝、焦磷酸哌嗪、聚磷酸三聚氰胺中的一种或多种组成的混合物。根据本发明的一个优选方面，所述磷氮阻燃剂由选自多聚磷酸铵、微胶囊红磷和焦磷酸哌嗪中的一种或多种的组合，以及二乙基次磷酸铝构成，所述选自多聚磷酸铵、微胶囊红磷和焦磷酸哌嗪中的一种或多种的组合与所述二乙基次磷酸铝的投料质量比为1-3∶1，优选为1.5-2.5∶1。
在本发明的一些实施方式中，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
在本发明的一些实施方式中，所述润滑剂为硬脂酸锌。
在本发明的一些实施方式中，所述导电炭黑为益瑞石公司Ensaco%20250G。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的汽车发动机ECU控制系统电缆用阻燃导电屏蔽层材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
按照配方重量比例称取各组分，将称取的各组分投入密炼机中混炼；将混合好的材料通过螺杆挤出机熔融挤出，制成；其中，所述螺杆挤出机的熔融段工艺温度为140～150℃，机头温度为155-165℃。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的汽车发动机ECU控制系统电缆用阻燃导电屏蔽层材料在制备汽车发动机ECU控制系统电缆中的应用。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明创新地采用特定的乙烯丙烯酸丁酯共聚物和三元乙丙橡胶复配构成树脂基体并结合马来酸酐接枝乙丙橡胶、碳纳米管，进而能够较好的适用于高填充的导电炭黑和一定的阻燃剂，使得制成的材料具有＜1Ω·cm的体积电阻率、氧指数超过35％、邵A硬度＜85以及较好的机械力学性能，完全符合汽车发动机ECU控制系统电缆中的屏蔽层材料需求，进而实现替代常用的镀锡铜丝编织屏蔽层，简化了屏蔽层材料的生产工艺，并且质量轻，满足汽车轻量化要求。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述实施例中未作特殊说明，所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。
下述实施例中，乙烯丙烯酸丁酯共聚物简称EBA，三元乙丙橡胶简称EPDM，马来酸酐接枝乙丙橡胶简称EPDM-g-MAH；熔融指数是以ASTM%20D1238标准在190℃条件下按照测试载荷为2.16Kg时测定。门尼粘度是以大转子下100℃预热1min，转动4min时的扭矩值测定；导电炭黑为益瑞石公司Ensaco%20250G，单壁碳纳米管为OCSIAL公司TUBALL%20801；抗氧剂1010购自巴斯夫，多聚磷酸铵购自寿光普尔化工有限公司，微胶囊红磷购自太仓安尔特塑化有限公司，焦磷酸哌嗪购自重庆科聚孚工程塑料有限公司。
实施例1
本实施例提供一种汽车发动机ECU控制系统电缆用的阻燃导电屏蔽层材料，以重量份计，所述阻燃导电屏蔽层材料包括如下组分：
EBA(熔融指数为4g/10min，丙烯酸丁酯含量为27％，购自陶氏杜邦，牌号为3427AC)20份，
EPDM(门尼粘度为46Nm，乙烯含量为55％，非共轭二烯烃含量为4.5％，所述非共轭二烯烃为5-亚乙基-2-降冰片烯，购自朗盛，牌号为G5455)60份，
EPDM-g-MAH(门尼粘度为24Nm，接枝率为0.8，购自上海易苛塑胶有限公司，牌号为MB01G)20份，
Ensaco%20250G%2080份，TUBALL%20801%205份，多聚磷酸铵20份，二乙基次磷酸铝10份，抗氧剂1010%200.5份，硬脂酸锌1份。
其制备方法如下：
第一步，按照配方重量比例称取原料，将EBA、EPDM、EPDM-g-MAH、导电炭黑、单壁碳纳米管、磷氮阻燃剂、抗氧剂、润滑剂投入密炼机中混炼至150℃；
第二步，将混合好的材料通过双碗料斗加入至锥形双螺杆喂料系统；
第三步，通过单螺杆挤出机挤出造粒制得该材料，其中单螺杆挤出机的熔融段工艺温度约为145℃，机头温度约为160℃。
实施例2
本实施例提供一种汽车发动机ECU控制系统电缆用的阻燃导电屏蔽层材料，以重量份计，所述阻燃导电屏蔽层材料包括如下组分：
EBA(熔融指数为7g/10min，丙烯酸丁酯含量为17％，购自阿科玛，牌号为17BA07)30份，
EPDM(门尼粘度为25Nm，乙烯含量为58％，非共轭二烯烃含量为4.7％，所述非共轭二烯烃为5-亚乙基-2-降冰片烯，购自锦湖化学，牌号为2320)50份，
EPDM-g-MAH(门尼粘度为24Nm，接枝率为0.8，购自上海易苛塑胶有限公司，牌号为MB01G)20份，
Ensaco%20250G%20100份，TUBALL%20801%201份，多聚磷酸铵20份，二乙基次磷酸铝10份，抗氧剂1010%200.5份，硬脂酸锌1份。
制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种汽车发动机ECU控制系统电缆用的阻燃导电屏蔽层材料，以重量份计，所述阻燃导电屏蔽层材料包括如下组分：
EBA(熔融指数为20g/10min，丙烯酸丁酯含量为20％，购自路可比，牌号为1400PN)40份，
EPDM(门尼粘度为28Nm，乙烯含量为56％，非共轭二烯烃含量为1.5％，所述非共轭二烯烃为5-亚乙基-2-降冰片烯，购自JSR，牌号为EP43)50份，
EPDM-g-MAH(门尼粘度为24Nm，接枝率为0.8，购自上海易苛塑胶有限公司，牌号为MB01G)10份，
Ensaco%20250G%2080份，TUBALL%20801%201份，多聚磷酸铵20份，二乙基次磷酸铝10份，抗氧剂1010%200.5份，硬脂酸锌1份。
制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例提供一种汽车发动机ECU控制系统电缆用的阻燃导电屏蔽层材料，以重量份计，所述阻燃导电屏蔽层材料包括如下组分：
EBA(熔融指数为4g/10min，丙烯酸丁酯含量为17％，购自阿科玛，牌号为17BA04)20份，
EPDM(门尼粘度为31Nm，乙烯含量为55％，非共轭二烯烃含量为2.7％，所述非共轭二烯烃为5-亚乙基-2-降冰片烯，购自JSR，牌号为EP93)60份，
EPDM-g-MAH(门尼粘度为24Nm，接枝率为0.8，购自上海易苛塑胶有限公司，牌号为MB01G)20份，
Ensaco%20250G%20100份，TUBALL%20801%201份，多聚磷酸铵10份，微胶囊红磷10份，二乙基次磷酸铝10份，抗氧剂1010%200.5份，硬脂酸锌1份。
制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例提供一种汽车发动机ECU控制系统电缆用的阻燃导电屏蔽层材料，以重量份计，所述阻燃导电屏蔽层材料包括如下组分：
EBA(熔融指数为7g/10min，丙烯酸丁酯含量为17％，购自雷普索尔，牌号为PA-1770)20份，
EPDM(门尼粘度为42Nm，乙烯含量为54％，非共轭二烯烃含量为4.5％，所述非共轭二烯烃为5-亚乙基-2-降冰片烯，购自JSR，牌号为EP24)60份，
EPDM-g-MAH(门尼粘度为24Nm，接枝率为0.8，购自上海易苛塑胶有限公司，牌号为MB01G)20份，
Ensaco%20250G%20100份，TUBALL%20801%201份，焦磷酸哌嗪10份，微胶囊红磷10份，二乙基次磷酸铝10份，抗氧剂1010%200.5份，硬脂酸锌1份。
制备方法同实施例1。
对比例1
基本同实施例1，其区别仅在于：将EPDM替换为同等质量的常用的线性低密度聚乙烯(熔融指数为3.5g/10min，购自埃克森化学)。
对比例2
基本同实施例1，其区别仅在于：采用的乙烯丙烯酸丁酯共聚物的丙烯酸丁酯含量为7％(熔融指数为1g/10min)，购自阿科玛。
性能测试
将上述实施例1-5以及对比例1-2所制备的阻燃导电屏蔽层材料进行如下一些性能测试，具体结果参见表1所示。
表1
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
