CN108070175A - 电缆复合材料及其制造方法、充电电缆和充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆复合材料及其制造方法和一种充电电缆、含有所述充电电缆的充电桩。本发明电缆复合材料包括以下重量份数的配方组份：聚氯乙烯树脂100份、填充剂0‑15份、增塑剂50‑80份、稳定剂6‑12份、橡胶改性剂8‑15份、绝缘抵抗剂5‑10份、阻燃剂4‑10份、着色剂1‑3份、抗UV剂0.5‑1份。本发明充电电缆包括本发明电缆复合材料。本发明实施例电缆复合材料同时具有优异的耐高温、耐油、耐腐蚀、抗UV和耐低温以及良好的力学性能等性能。其制备方法生成的电缆复合材料性能稳定，降低了成本。含有本发明电缆复合材料的充电电缆和充电桩在不同工作环境中保持性能的稳定，提高了其安全性。

Description

电缆复合材料及其制造方法、充电电缆和充电桩

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种电缆复合材料及其制造方法、含有电缆复合材料的充电电缆和充电桩。

背景技术

随着电动车的不断发展，汽车充电桩也得到的发展。目前充电桩设计要求，必须要充电快速，就意味着存载超大电流，电压也高，导致电缆发热量大，必须要求电缆材料具有良好的耐压性能，优良的散热性能和优良的阻燃效果。如果用着室外充电桩的话，靓丽的配色也是有必要来装点城市，所以需要电缆材料具有优良的耐候性和抗UV性能。另外耐寒抗冲击性能也是必须的，否则北方寒冷冬天易破损。充电桩电缆通常具有较大的截面积，对材料的抗撕裂要求也必将高，同时绝缘护套材料也要求必要的耐油性能。因此，对于汽车充电桩专用电缆绝缘护套材料要求耐高温，耐各类油腐蚀，良好的耐低温性能及良好的耐磨性和机械性能。但是目前的聚氯乙烯电缆材料不能同时具有耐高温、耐低温、耐油腐蚀等性能。因此，当前聚氯乙烯电缆材料在汽车充电桩中的使用受到一定的限制。而目前市面上传统的充电桩电缆绝缘护套材料使用热塑性弹性体TPE为主，但TPE材料存在自身的很多缺陷，比如抗撕裂性，耐油性能差，成本比较高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种电缆复合材料及其制备，以解决现有电缆复合材料由于耐热性、耐油性、耐低温等性能不理想而在充电电桩中应用受限的技术问题。

本发明的另一目的是提供一种充电电缆和含有充电电缆的充电桩，以解决现有充电电缆耐高温、耐低温、耐油腐蚀、机械性能不理想的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明一方面，提供了一种电缆复合材料。所述电缆复合材料用于制备充电电缆，其包括以下重量份数的配方组份：

本发明另一方面，提供了一种电缆复合材料的制备方法的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：

按照本发明电缆复合材料配方分别称取各组分原料；

将称取的聚氯乙烯树脂与橡胶改性剂进行混料处理，获得第一混合料；

将所述第一混合料与部分增塑剂进行混料处理，获得第二混合料；

将稳定剂、填充剂、阻燃剂、着色剂、抗UV剂和剩余增塑剂与所述第二混合料进行混料处理，获得第三混合料；

将所述第三混合料加热处理后，再加入绝缘抵抗剂进行混料处理，获得第四混合料；

将所述第四混合料进行塑炼处理，得到电缆复合材料。

本发明实施例又一方面，提供了一种充电电缆，包括导线和用于包覆所述导线的绝缘层，所述绝缘层材料为本发明电缆复合材料或由本发明制备方法制备的电缆复合材料。

本发明实施例再一方面，提供了一种充电桩。所述充电桩包括充电桩本体和与所述充电桩本体电连接的充电电缆，其中，所述充电电缆为本发明充电电缆。

与现有的技术相比，本发明电缆复合材料以聚氯乙烯树脂为基料组分，在增塑剂、稳定剂、绝缘抵抗剂和抗UV剂的作用，采用橡胶改性剂对聚氯乙烯树脂改性，从而使得本发明电缆复合材料具有聚氯乙烯材料良好的抗撕裂力学性能和优良的耐高温性能以及具有橡胶材料优良的耐油、耐腐蚀、抗UV和耐低温等性能。另外，本发明电缆复合材料颜色稳定。

本发明电缆复合材料的制备方法按照特定的混料顺序进行混料处理，使得各组分原料能够分散均匀，通过塑炼处理后，各组分之间充分发挥作用，对聚氯乙烯树脂作用，从而赋予制备的电缆复合材料具有优良的耐高温、耐油、耐腐蚀、抗UV和耐低温等性能以及抗撕裂力学性能，而且性能稳定。另外，本发明制备方法工艺易控，相对同耐温等级的材料成本低廉。

本发明充电电缆由于含有本发明电缆复合材料的绝缘层，因此，本发明充电电缆和充电桩的充电电缆具有良好的耐高温、耐油、耐腐蚀、抗UV和耐低温以及良好的力学性能等性能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

一方面，本发明实施例提供一种电缆复合材料。所述电缆复合材料包括以下重量份数的配方组份：

这样，该实施例的电缆复合材料在以高聚合度聚氯乙烯为基料的基础上通过添加增塑剂、稳定剂、绝缘抵抗剂和抗UV剂以及橡胶改性剂对聚氯乙烯树脂改性，从而使得本发明实施例电缆复合材料具有聚氯乙烯材料良好的抗撕裂力学性能和优良的耐高温性能以及具有橡胶材料优良的耐油、耐腐蚀、抗UV和耐低温以及颜色稳定等性能，如能够在-50℃-105℃温度下长期使用保持稳定，使得本发明实施例特别适用于制备充电桩的充电电缆。

具体的，上述实施例中，所述聚氯乙烯树脂作为基体树脂。在一实施例中，所述聚氯乙烯树脂的聚合度1300及以上，也即是该聚氯乙烯树脂选用聚合度≥1300的聚氯乙烯树脂。选用聚合度≥1300的聚氯乙烯树脂为基体树脂，相对于目前传统的聚氯乙烯树脂如聚合度为1000的聚氯乙烯树脂具有更好的耐热性能，更好的力学性能。

所述填充剂能够起到增强的作用，同时能够改善材料表面性能，并降低复合材料的成本，在一实施例中，所述填充剂包括超细碳酸钙粉、白炭黑中的至少一种。其中，超细碳酸钙粉为物理法生产超细碳酸钙粉(2800目)，选用的该些填充剂使得电缆复合材料制备的电缆外观更加光滑细腻。

所述增塑剂能够在其他添加剂的协同作用下，提供本发明实施例电缆复合材料的耐油性能、耐低温性能、耐高温性能等性能。在一实施例中，所述增塑剂选用C-810、UN-380、W-797-ZH、中的至少一种。在具体实施例中，所选用的C-810为日本ADK公司生产的C-810，所选用的UN-380为台湾联成公司生产的UN-380，所选用的W-797-ZH为日本DIC公司生产的W-797-ZH。所选用的该些增塑剂在其他添加剂的协同作用下赋予本发明实施例电缆复合材料优良的耐油性能，耐低温性能，耐高温性能，能在长时间的高温(如150℃)环境下不易挥发，保持良好的柔软性。

所述稳定剂能够在其他添加剂的协同作用下，提供本发明实施例复合材料的抗老化和热稳定性等性能。在一实施例中，所述稳定剂选RUP-110C、A-290、、中的至少一种。在具体施例中，所述RUP-110C可选用日本ADK公司生产的环保无毒钙-锌体系的高性能稳定剂环保RUP-110C，A-290可选用熊牌公司生产的环保无毒钙-锌体系的高性能稳定剂环保A-290。

所述橡胶改性剂能够在上述配方组分中的加工助剂的作用下对上述聚氯乙烯树脂改性，从而赋予聚氯乙烯树脂具有橡胶的优良的耐油，耐腐蚀，抗UV和耐低温性能。在一实施例中，所述橡胶改性剂为P83粉体丁晴橡胶粉、CR氯丁橡胶中的至少一种。

所述绝缘抵抗剂能够在其他添加剂的协同作用下，提供本发明实施例复合材料的绝缘性等性能。在一实施例中，所述绝缘抵抗剂选用所述绝缘抵抗剂为SP-33、PVC-Y特中的至少一种。在具体施例中，所述SP-33为巴斯夫化学生产的SP-33，所述PVC-Y特为广西联壮公司生产的PVC-Y特，其作为绝缘抵抗剂添加至电缆复合材料中，能够提高复合材料的绝缘性，同时也可以作为填充剂使用，降低成本，另外，还能与其他加工助剂一起与聚氯乙烯树脂作用，提高电缆复合材料耐高温和耐低温的性能。

所述阻燃剂选用三氧化二锑、氢氧化镁中的至少一种。其中，所选用的三氧化二锑在燃烧初期，首先是熔融，在材料表面形成保护膜隔绝空气，通过内部吸热反应，降低燃烧温度，并且在高温状态下三氧化二锑被气化，稀释了空气中氧浓度，从而起到阻燃作用。而且该类的阻燃剂环保，在燃烧过程中无毒害气体产生。

对于本发明实施例，所含的着色剂没有太大要求，可选择色粉。为了提高本发明实施例电缆复合材料的颜色稳定性，从而保证其制品如充电桩充电电缆在使用过程中的颜色稳定性。在一实施例中，该着色剂现有适用于聚氯乙烯材料的耐高温有机环保颜料，在具体实施例中，该着色剂可以选用如克莱恩公司生产的克莱恩D3G红，克莱恩HR黄等中的至少一种。

上述抗UV剂提高本发明实施例电缆复合材料的抗UV老化性能。在一实施例中，所述抗UV剂选用UV530紫外吸收剂、UV531紫外吸收剂中的至少一种。

因此，本发明实施例电缆复合材料选用填充剂、增塑剂、稳定剂、橡胶改性剂、阻燃剂、着色剂、绝缘抵抗剂和抗UV剂对基体树脂进行改性，从而赋予本发明实施例电缆复合材料同时具有优异的耐高温(实现电缆复合材料在105℃温度下长期使用)、耐低温性(-50℃)，高绝缘性，且耐油，抗UV、抗撕裂和环保无毒。且该些性能在极端如高温、低温的环境中保持稳定，从而有效扩宽了电缆复合材料的应用范围，如将其应用于制备充电电缆，具体的是用于充电桩充电电缆。

另一方面，本发明实施例提供了上述实施例中电缆复合材料的一种制备方法。在一实施例中，所述电缆复合材料制备方法包括如下步骤：

步骤S01：按照上文本发明实施例电缆复合材料配方分别称取各组分原料；

步骤S02：将称取的聚氯乙烯树脂与橡胶改性剂进行混料处理，获得第一混合料；

步骤S03：将所述第一混合料与部分增塑剂进行混料处理，获得第二混合料；

步骤S04：将稳定剂、填充剂、阻燃剂、着色剂、抗UV剂和剩余增塑剂与所述第二混合料进行混料处理，获得第三混合料；

步骤S05：将所述第三混合料加热处理后，再加入绝缘抵抗剂进行混料处理，获得第四混合料；

步骤S06：将所述第四混合料进行塑炼处理，得到电缆复合材料。

其中，上述步骤S01中称取的各组分的含量和所选用的成分均如上文本发明实施例电缆复合材料中所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

上述步骤S02至S05中混料处理是为了使得各组分能够混合均匀，形成高度分散的混合物料，以保证制备的电缆复合材料性能稳定。

其中，一实施例中，步骤S02中的混料处理是采用转速不超过1000转/分钟低速搅拌处理直至混料均匀，如该低速下搅拌处理5分钟以上。

一实施例中，步骤S03中的混料处理是采用转速不超过1000转/分钟低速搅拌处理直至混料均匀，如该低速下搅拌处理3分钟以上，如3-5分钟。在另一实施例中，部分增塑剂重量不超过称取总增塑剂重量的50％，如为称取总增塑剂重量的30％

一实施例中，步骤S04中的混料处理是先不超过1000转/分钟低速搅拌处理5分钟以上，如5-8分钟后，进行高速搅拌转速为3000～4000转/分钟处理5分钟以上，如5-8分钟。

一实施例中，步骤S05中的混料处理是以不超过1000转/分钟低速搅拌处理3分钟以上，如3-5分钟后。

一实施例中，步骤S05中对第三混合料加热处理是便于相应的组分受热流动性增强，从而提高各组分混料均匀性。理所当然的是，该加热的温度应当是在相应组分的耐受温度范围之内的，在具体实施例中，该加热处理的温度为105℃-115℃。

上述步骤S06中，对第四混合料进行塑炼处理是使得各组分在高压和高热的作用下彼此之间发生作用，从而实现对聚氯乙烯树脂进行改性处理，使得经塑炼处理后得到目标产物电缆复合材料。在一实施例中，所述塑炼处理温度为140℃-170℃，以使得各组在熔融状态下充分混合均匀且充分作用，使得塑炼处理后形成的电缆复合材料的抗撕裂力学性能、耐高温性能、耐油、耐腐蚀、抗UV和耐低温等性能更优。该塑炼处理可以采用螺杆机如双螺杆机进行熔融挤出。

另外，待步骤S06中，还可以包括对将塑炼处理后的电缆复合材料进行切粒冷却等后续步骤。

因此，本发明实施例电缆复合材料的制备方法将配方组分按照混料顺序进行混料处理，从而使得各组分原料能够均匀混合，赋予本发明实施例电缆复合材料优异的耐高温、耐油、耐腐蚀、抗UV和耐低温以及良好的力学性能等性能，环保无毒。另外，本发明实施例制备方法工艺条件易控，对设备要求低的特点，且生成的电缆复合材料性能稳定，相对同耐温等级的材料成本低廉。

又一方面，基于上文所述的电缆复合材料及其制备方法的基础上，本发明实施例还提供了一种充电电缆。所述充电电缆的结构可以是现有充电电缆的常规结构，也可以是在现有充电电缆结构的基础上进行改进后的结构，在一实施例中，该充电电缆包括导线和包覆在所述导线的绝缘层，其中，所述绝缘层材料为上文所述的电缆复合材料或本发明实施例制备方法制备的电缆复合材料。这样，由于本发明实施例充电电缆含有本发明电缆复合材料的绝缘层，因此，本发明实施例充电电缆具有良好的耐高温、耐油、耐腐蚀、抗UV和耐低温以及良好的力学性能等性能，从而保证了充电电缆在不同工作环境中保持性能的稳定，提高了充电电缆的安全性。

再一方面，基于上文所述充电电缆的基础上，本发明实施例还提供了一种充电桩。所述充电桩的结构可以是现有充电桩的常规结构，也可以是在现有充电桩结构的基础上进行改进后的结构。在一实施例中，本发明实施例充电桩包括充电桩本体和与所述充电桩本体电连接的充电电缆。其中，所述充电电缆为上文所述的充电电缆。这样，由于本发明实施例充电桩的充电电缆为上述本发明实施例充电电缆。因此，本发明实施例充电桩在不同工作环境中能够保持性能的稳定，提高了充电桩的安全性。

以下结合具体实施例对上述电缆复合材料及其制备方法进行详细阐述。

实施例1

本实施例提供了一种电缆复合材料及其制备方法。其中，所述电缆复合材料包括下述重量份数的组分：

其中，所用聚氯乙烯树脂为高聚合度聚氯乙烯树脂粉，选择聚合度为≥1300；所用增塑剂材料为日本ADK公司生产的C-810；所用稳定剂为日本ADK公司生产的环保无毒钙-锌体系的高性能稳定剂RUP-110C；所用橡胶改性剂为美国欧诺法公司生产P83粉体丁晴橡胶粉；所述绝缘抵抗剂为巴斯夫化学生产的SP-33；填充剂为物理法生产超细碳酸钙粉(2800目)；所述阻燃剂为三氧化二锑，所述抗UV剂为UV530紫外吸收剂。

该电缆复合材料的制备方法如下：

S11.按照上文所述的电缆复合材料所含的组分分别称取相对应的重量分数；

S12.先将聚氯乙烯树脂粉同橡胶改性剂一同加入搅拌混料机中，低速搅拌5分钟(转速不超过1000转/分钟)，待其完全混合均匀；

S13.然后向步骤S12中添加30％左右的增塑剂，低速搅拌3～5分钟，使增塑剂被聚氯乙烯树脂和橡胶改性剂充分均有地吸收；

S14.提高步骤S13中混料温度到110±5℃后，加入绝缘抵抗剂SP-33,然后再低速混合3～5分钟，使绝缘抵抗剂混合均匀；

S15.将步骤S14得到的混合均匀的物料加入双螺旋杆造粒机中，于170℃-200℃高温塑化，最后切粒冷却，得到成品。

实施例2

其中，所用聚氯乙烯树脂为高聚合度聚氯乙烯树脂粉，选择聚合度为≥1300；所用增塑剂材料为UN-380；所用稳定剂为A-290；所用橡胶改性剂为CR氯丁橡胶粉；所述绝缘抵抗剂为PVC-Y特；填充剂为白炭黑；所述阻燃剂为氢氧化镁，所述抗UV剂为UV531紫外吸收剂。

实施例3

其中，所用聚氯乙烯树脂为高聚合度聚氯乙烯树脂粉，选择聚合度为≥1300；所用增塑剂材料为W-797-ZH；所用稳定剂为RUP-110C与A-290质量比1:1的混合物；所用橡胶改性剂为P83粉体丁晴橡胶粉与CR氯丁橡胶粉的混合物；所述绝缘抵抗剂为PVC-Y特与SP-33质量比为1:1的混合物；填充剂为白炭黑；所述阻燃剂为氢氧化镁，所述抗UV剂为UV531紫外吸收剂。

相应性能的测试

将上述实施例1至实施例3提供的按上述配方制成电缆复合材料分别按照加速老化和耐油老化测试的检测标准进行测试。加速老化耐油老化测试结果具体数据见下表1：

表1

由表1数据可知，本发明实施例聚氯乙烯电缆复合材料同时具有优异的耐高温(105℃)、耐低温性(-50℃)，高绝缘性，且耐油，耐候，环保无毒，力学性能稳定。

本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，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，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电缆复合材料，其特征在于，其用于制备充电电缆，包括以下重量份数的配方组份：

2.根据权利要求1所述的电缆复合材料，其特征在于：所述绝缘抵抗剂为SP-33、PVC-Y特中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的电缆复合材料，其特征在于：所述橡胶改性剂为P83粉体丁晴橡胶粉、CR氯丁橡胶粉中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的电缆复合材料，其特征在于：所述增塑剂为C-810、UN-380、W-797-ZH中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的电缆复合材料，其特征在于：所述稳定剂为RUP-110C、A-290中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的电缆复合材料，其特征在于：所述填充剂为超细碳酸钙粉、白炭黑-中的至少一种；和/或

所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁中的至少一种；和/或

所述抗UV剂为UV530紫外吸收剂、UV531紫外吸收剂中的至少一种；和/或

所述聚氯乙烯树脂的聚合度为1300及以上。

7.一种电缆复合材料的制备方法，包括如下步骤：

按照权利要求1-6任一所述的电缆复合材料配方分别称取各组分原料；

将称取的聚氯乙烯树脂与橡胶改性剂进行混料处理，获得第一混合料；

将所述第一混合料与部分增塑剂进行混料处理，获得第二混合料；

将稳定剂、填充剂、阻燃剂、着色剂、抗UV剂和剩余增塑剂与所述第二混合料进行混料处理，获得第三混合料；

将所述第三混合料加热处理后，再加入绝缘抵抗剂进行混料处理，获得第四混合料；

将所述第四混合料进行塑炼处理，得到电缆复合材料。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：对所述第三混合料加热处理直至所述第三混合料的温度为105℃-115℃；和/或

所述塑炼处理温度为140℃-170℃。

9.一种充电电缆，包括导线和用于包覆所述导线的绝缘层，其特征在于：所述绝缘层材料为权利要求1-6任一所述的电缆复合材料或由权利要求7-8任一所述的方法制备的电缆复合材料。

10.一种充电桩，包括充电桩本体和与所述充电桩本体电连接的充电电缆，其特征在于：所述充电电缆为权利要求12所述的充电电缆。