CN107359010A - 防水电动汽车充电电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防水电动汽车充电电缆及其制备方法，该所述防水电动汽车充电电缆包括由内向外套设的线芯主体、绝缘绕包层和外护套；所述线芯主体包括至少两根电源线、至少两根辅助电源线、信号传输线和接地线；其中，所述电源线通过由内向外依次套设的镀银铜线导体和发泡聚全氟乙丙烯绝缘层组成的；且所述绝缘绕包层与所述线芯主体之间填充有聚丙烯填料。该防水电动汽车充电电缆传输性能稳定，另外该电缆的防水性能优异，可以防止室外充电桩受天气影响不能正常充电工作。

Description

防水电动汽车充电电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆，具体地，涉及一防水电动汽车充电电缆及其制备方法。
背景技术
电缆通俗来讲就是由一根或多根相互绝缘的导体和外包绝缘保护层制成，将电力或信息从一处传输到另一处的导线。随着经济的快速发展，越来越多的场所需要电缆传递电力或其他信息，因此对电缆的制造也有更严格的要求。电缆外护层是电缆不可缺少的结构部分，起着保护电缆的作用，保证电缆的通电安全，让电缆芯和水，空气等介质隔绝避免出现漏电现象。
尤其是野外、军用等户外用电缆对其耐磨性能和耐候性要求比较高，要求电缆的外护层具有很好的耐低温、高温以及耐磨性能和耐老化性能。
而近年来，随着节能环保技术的进一步开发与应用，电动汽车行业的发展日新月异；随处可见的电动共享汽车租赁点也给人们的出行带来了更大的方便。但是受车载电池的续航能力的限制，为了更好的进行用户服务，需要即使得给电动汽车进行充电，而大多数的电动汽车租赁点也都有充电桩，且均配有对应的充电电缆及充电枪头。
电动汽车快速充电电缆长时间在户外进行工作，日常的日晒雨淋都会对电缆的使用造成影响，且在使用过程中为了保证充电效果，对电缆的抗老化、防水灯要求都是极高的，这样可以保证电动汽车的充电正常进行。
发明内容
本发明的目的是提供一种防水电动汽车充电电缆及其制备方法，该防水电动汽车充电电缆具有低衰减、高带宽等优异的电性能特性，另外该电缆的防水性能优异，可以防止室外充电桩受天气影响不能正常充电工作。
为了实现上述目的，本发明提供了一种防水电动汽车充电电缆及其制备方法，该制备方法包括：1）先将镀银铜线在绞线机上进行同心绞合，得到镀银铜线导体，接着通过挤出机将发泡聚全氟乙丙烯绝缘层包覆于镀银铜线导体的外部以形成电源线；2）将至少两根所述电源线、至少两根所述辅助电源线、信号传输线和接地线进行星绞得到所述线芯主体；3）将绝缘绕包层包覆于所述线芯主体的外部，且同时将聚丙烯填料填充于所述线芯主体与所述绝缘绕包层之间的缝隙中；4）最后将外护套由包覆于所述绝缘绕包层的外部，即制得所述防水电动汽车充电电缆；其中，所述外护套是由以下方法制得：将聚丙烯树脂树脂、聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、邻苯二甲酸异癸酯、纳米氧化钛、硅酸钙、高岭土、牌号KH-550有机硅偶联剂、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯和二氧化硅进行混合、熔融、挤出成型以制得所述外护套。
通过上述技术方案，本发明提供的制备方法通过各步骤以及各组件之间的协同作用使得制得的防水电动汽车充电电缆传输性能稳定，另外制得的外护套具有很好的防水性能，能够保证电缆在雨雪天气能够正常进行充电工作。且能够保证所述信号传输线能够及时地将电动汽车的充电状态反馈到充电桩的控制模块，以使得系统进一步地控制充电桩继续对汽车进行充电或者断电操作。防止充电桩对汽车进行过充电操作以损坏电动汽车的电池，影响电池使用寿命。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的防水电动汽车充电电缆的结构示意图。
附图标记说明
1、镀银铜线导体 2、发泡聚全氟乙丙烯绝缘层
3、辅助电源线 4、信号传输线
5、接地线 6、绝缘绕包层
7、外护套 8、聚丙烯填料。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种防水电动汽车充电电缆的制备方法，该1）先将镀银铜线在绞线机上进行同心绞合，得到镀银铜线导体1，接着通过挤出机将发泡聚全氟乙丙烯绝缘层2包覆于镀银铜线导体1的外部以形成电源线；
2）将至少两根所述电源线、至少两根所述辅助电源线3、信号传输线4和接地线5进行星绞得到所述线芯主体；
3）将绝缘绕包层6包覆于所述线芯主体的外部，且同时将聚丙烯填料8填充于所述线芯主体与所述绝缘绕包层6之间的缝隙中；
4）最后将外护套7由包覆于所述绝缘绕包层6的外部，即制得所述防水电动汽车充电电缆；
其中，所述外护套7是由以下方法制得：将聚丙烯树脂树脂、聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、邻苯二甲酸异癸酯、纳米氧化钛、硅酸钙、高岭土、牌号KH-550有机硅偶联剂、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯和二氧化硅进行混合、熔融、挤出成型以制得所述外护套7。
上述制备方法中各原料的具体用量可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的电缆护套具有优异的放水性能，优选地，相对于所述100重量份的聚丙烯树脂树脂，所述聚乙烯树脂的用量为20-40重量份，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的用量为1-10重量份，所述邻苯二甲酸异癸酯的用量为1-3重量份，所述纳米氧化钛的用量为3-8重量份，所述硅酸钙用量为1-5重量份，所述高岭土用量为1-5重量份，所述牌号KH-550有机硅偶联剂用量为2-6重量份，所述丙三醇的用量为1-3重量份，所述邻苯二甲酸二丁酯的用量为1-4重量份，所述二氧化硅的用量为1-2重量份。
上述技术方案中，所用的各树脂的分子量均可以在宽的范围内独立选择，但为了使制得的外护套具有更好的力学性能和防水性能，优选地，所述聚丙烯树脂树脂的重均分子量为10000-20000，所述聚乙烯树脂的重均分子量为20000-30000，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的重均分子量为5000-10000。
另外，在上述制备过程中，熔融的条件可以在宽的范围内调控，但是为了提高制备效率，优选地，所述熔融至少满足以下条件：熔融温度为250-280℃，熔融时间为50-60mim。
同样，挤出成型的温度也可以在宽的范围内选择，但是为了提高制备效率，优选地，所述挤出成型的温度为185-200℃。
本发明提供的技术方案中，所使用的纳米氧化钛、硅酸钙、高岭土的颗粒的颗粒尺寸可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的充电电缆的防水性能和力学性能，优选地，所述纳米氧化钛、硅酸钙、高岭土的颗粒的平均尺寸各自独立为0.5-1.0mm。
本发明中还提供了一种由上述制备方法制得的防水电动汽车充电电缆。
本发明中，所述电源线、辅助电源线、接地线及信号传输线的的规格可以在宽的范围内选择，但是为了提高电缆的抗电磁脉冲性能和充电信息等稳定传输等电性能，优选地，所述镀银铜线导体1的直径为3-5mm，所述辅助电源线3的单根横截面积为25-35mm2，所述信号传输线4的单根横截面积为40-60mm2，所述接地线5的单根横截面积为20-30mm2。
本发明中，防水电动汽车充电电缆中各组件的具体规格可以在宽的范围内选择，但是为了减轻电缆重量的同时保证电缆仍具有低衰减、高带宽等优异的电性能特性，且能够耐高低温性且柔软，优选地，所述发泡聚全氟乙丙烯绝缘层2的厚度为0.3-0.5mm；所述绝缘绕包层6的厚度为0.2-0.25mm；所述外护套7的厚度为3-5mm。
上述技术方案中，所述绝缘绕包层6的种类可以在宽的范围内选择，但是为提高电缆的抗电磁干扰性能，优选地，所述绝缘绕包层6为聚四氟乙烯薄膜绕包层。
以下将通过实施例、对比例和检测例对本发明进行详细描述。
制备例1
先将聚丙烯树脂树脂（重均分子量为10000）、聚乙烯树脂（重均分子量为20000）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（重均分子量为5000）、邻苯二甲酸异癸酯、纳米氧化钛、硅酸钙、高岭土、牌号KH-550有机硅偶联剂、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯和二氧化硅进行混合，接着在250℃下熔融60mim，最后在185℃下挤出成型以制得所述外护套，厚度为3mm记作W1；
其中，所用聚丙烯树脂树脂、聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、邻苯二甲酸异癸酯、纳米氧化钛、硅酸钙、高岭土、牌号KH-550有机硅偶联剂、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯和二氧化硅的重量比为100：20：2：1：3：1：2：2-6：1：1：1。
制备例2
先将聚丙烯树脂树脂（重均分子量为15000）、聚乙烯树脂（重均分子量为25000）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（重均分子量为8000）、邻苯二甲酸异癸酯、纳米氧化钛、硅酸钙、高岭土、牌号KH-550有机硅偶联剂、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯和二氧化硅进行混合，接着在265℃下熔融55mim，最后在190℃下挤出成型以制得所述外护套，厚度为4mm，记作W2；
其中，所用聚丙烯树脂树脂、聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、邻苯二甲酸异癸酯、纳米氧化钛、硅酸钙、高岭土、牌号KH-550有机硅偶联剂、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯和二氧化硅的重量比为100：30：5：2：5：3：3：4：2：3：1。
制备例3
先将聚丙烯树脂树脂（重均分子量为20000）、聚乙烯树脂（重均分子量为30000）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（重均分子量为10000）、邻苯二甲酸异癸酯、纳米氧化钛、硅酸钙、高岭土、牌号KH-550有机硅偶联剂、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯和二氧化硅进行混合，接着在280℃下熔融60mim，最后在200℃下挤出成型以制得所述外护套，所述外护套7的厚度为5mm,记作W3；
其中，所用聚丙烯树脂树脂、聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、邻苯二甲酸异癸酯、纳米氧化钛、硅酸钙、高岭土、牌号KH-550有机硅偶联剂、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯和二氧化硅的重量比为100：40：10：3：8：5：5：6：3：4：2。
制备例4
按照制备例的方法制得外护套W4，不同的是原料中未使用乙烯-醋酸乙烯共聚物。
制备例5
按照制备例的方法制得外护套W5，不同的是原料中未使用高岭土和纳米氧化钛。
实施例1
1）先将镀银铜线在绞线机上进行同心绞合，得到直径为3-5mm镀银铜线导体1，接着通过挤出机将厚度为0.3mm的发泡聚全氟乙丙烯绝缘层2包覆于镀银铜线导体1的外部以形成电源线，所述发泡聚全氟乙丙烯绝缘层2的厚度为0.3mm。
2）将两根所述电源线、两根所述辅助电源线3（单根横截面积为25mm2）、一根信号传输线4单根横截面积为40mm2）和一根接地线5（单根横截面积为20mm2）进行星绞得到所述线芯主体；其中，所述电源线的成缆节距为30mm，所述辅助电源线3的成缆节距为40mm。
3）将绝缘绕包层6包覆于所述线芯主体的外部，且同时将聚丙烯填料8填充于所述线芯主体与所述绝缘绕包层6之间的缝隙中；所述绝缘绕包层6的厚度为0.2mm。
4）最后将外护套7（W1）由包覆于所述绝缘绕包层6的外部，即制得所述防水电动汽车充电电缆，记为A1；。
步骤1）中，所述挤出机的工作参数为：挤出温度为300℃，螺杆转数为25转/min，牵引速度：80m/min。
实施例2
1）先将镀银铜线在绞线机上进行同心绞合，得到直径为4mm镀银铜线导体1，接着通过挤出机将厚度为0.4mm的发泡聚全氟乙丙烯绝缘层2包覆于镀银铜线导体1的外部以形成电源线，所述发泡聚全氟乙丙烯绝缘层2的厚度为0.4mm。
2）将两根所述电源线、两根所述辅助电源线3（单根横截面积为30mm2）、一根信号传输线4（单根横截面积为50mm2）和一根接地线5（单根横截面积为25mm2）进行星绞得到所述线芯主体；其中，所述电源线和所述辅助电源线3的成缆节距各自独立为40mm。
3）将绝缘绕包层6包覆于所述线芯主体的外部，且同时将聚丙烯填料8填充于所述线芯主体与所述绝缘绕包层6之间的缝隙中；所述绝缘绕包层6的厚度为0.25mm。
4）最后将外护套7（W2）由包覆于所述绝缘绕包层6的外部，即制得所述防水电动汽车充电电缆，记为A2。
步骤1）中，所述挤出机的工作参数为：挤出温度为400℃，螺杆转数为30转/min，牵引速度：100m/min。
实施例3
1）先将镀银铜线在绞线机上进行同心绞合，得到直径为5mm镀银铜线导体1，接着通过挤出机将厚度为0.5mm的发泡聚全氟乙丙烯绝缘层2包覆于镀银铜线导体1的外部以形成电源线，所述发泡聚全氟乙丙烯绝缘层2的厚度为0.5mm。
2）将两根所述电源线、两根所述辅助电源线3（单根横截面积为35mm2）、一根信号传输线4（单根横截面积为60mm2）和一根接地线5（单根横截面积为30mm2）进行星绞得到所述线芯主体；其中，所述电源线和所述辅助电源线3的成缆节距各自独立为50mm。
3）将绝缘绕包层6包覆于所述线芯主体的外部，且同时将聚丙烯填料8填充于所述线芯主体与所述绝缘绕包层6之间的缝隙中；所述绝缘绕包层6的厚度为0.25mm。
4）最后将外护套7（W3）由包覆于所述绝缘绕包层6的外部，即制得所述防水电动汽车充电电缆，记为A3。
步骤1）中，所述挤出机的工作参数为：挤出温度为500℃，螺杆转数为35转/min，牵引速度：150m/min。
对比例1
按照实施例1的制备方法制得充电电缆B1，所不同的是使用外护套是W4。
对比例2
按照实施例1的制备方法制得充电电缆B2，所不同的是所不同的是使用外护套是W5。
对比例3
按照实施例1的制备方法制得充电电缆B3，所不同的是所不同的是使用外护套是普通的聚乙烯外护套。
检测例1
将上述实施例1-3制得电缆A1-A3以及对比例制得的电缆B1-B3进行性能检测，具体结果如表1所示：
通过测试，发现A1-A3电缆的实验结果如下：
1）经横向、纵向水密试验均能符合行业标准要求。
2）经试验反复弯曲1500次后，仍能满足耐纵横向4.5MPa的水密要求。
3）传输距离：500-600m，传输速率为1Gb/S。
4）经受50Hz耐电压试验，2.5min和5min后发现A1-A3护套制得的的电缆均未击穿；
而护套B1-B3电缆的测试结果中，均在2min的时候即出现击穿现象，且传输速率低于1Gb/S，传输距离为350-400m；经过反复弯曲1000次后，不能满足耐纵横向4.5MPa的水密要求。
上述实验结果表明，本发明提供的电缆具有优异的防水性能，能够保证电缆在雨雪天气下依旧能够保证正常的汽车充电操作。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种防水电动汽车充电电缆的制备方法，其特征在于，包括：1）先将镀银铜线在绞线机上进行同心绞合，得到镀银铜线导体（1），接着通过挤出机将发泡聚全氟乙丙烯绝缘层（2）包覆于镀银铜线导体（1）的外部以形成电源线；
2）将至少两根所述电源线、至少两根所述辅助电源线（3）、信号传输线（4）和接地线（5）进行星绞得到所述线芯主体；
3）将绝缘绕包层（6）包覆于所述线芯主体的外部，且同时将聚丙烯填料（8）填充于所述线芯主体与所述绝缘绕包层（6）之间的缝隙中；
4）最后将外护套（7）由包覆于所述绝缘绕包层（6）的外部，即制得所述防水电动汽车充电电缆；
其中，所述外护套（7）是由以下方法制得：将聚丙烯树脂树脂、聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、邻苯二甲酸异癸酯、纳米氧化钛、硅酸钙、高岭土、牌号KH-550有机硅偶联剂、丙三醇、邻苯二甲酸二丁酯和二氧化硅进行混合、熔融、挤出成型以制得所述外护套（7）。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，相对于所述100重量份的聚丙烯树脂树脂，所述聚乙烯树脂的用量为20-40重量份，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的用量为1-10重量份，所述邻苯二甲酸异癸酯的用量为1-3重量份，所述纳米氧化钛的用量为3-8重量份，所述硅酸钙用量为1-5重量份，所述高岭土用量为1-5重量份，所述牌号KH-550有机硅偶联剂用量为2-6重量份，所述丙三醇的用量为1-3重量份，所述邻苯二甲酸二丁酯的用量为1-4重量份，所述二氧化硅的用量为1-2重量份。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚丙烯树脂树脂的重均分子量为10000-20000，所述聚乙烯树脂的重均分子量为20000-30000，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的重均分子量为5000-10000。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述熔融至少满足以下条件：熔融温度为250-280℃，熔融时间为50-60mim。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述挤出成型的温度为185-200℃。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述纳米氧化钛、硅酸钙、高岭土的颗粒的平均尺寸各自独立为0.5-1.0mm。
7.一种由权利要求1-6中任意一项所述的制备方法制得的防水电动汽车充电电缆。
8.根据权利要求7所述的防水电动汽车充电电缆，其中，所述镀银铜线导体（1）的直径为3-5mm，所述辅助电源线（3）的单根横截面积为25-35mm2，所述信号传输线（4）的单根横截面积为40-60mm2，所述接地线（5）的单根横截面积为20-30mm2。
9.根据权利要求7所述的防水电动汽车充电电缆，其中，所述发泡聚全氟乙丙烯绝缘层（2）的厚度为0.3-0.5mm；所述绝缘绕包层（6）的厚度为0.2-0.25mm；所述外护套（7）的厚度为3-5mm。
10.根据权利要求7所述的防水电动汽车充电电缆，其中，所述绝缘绕包层（6）为聚四氟乙烯薄膜绕包层。
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