CN110335709A - 高切口敏感耐高温新能源汽车用硅橡胶电缆 - Google Patents

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Abstract

一种高切口敏感耐高温新能源汽车用硅橡胶电缆，包括电缆本体、屏蔽层及外护套层；电缆本体包括多根电力线芯及一根填充体，各电力线芯在填充体的周向中心对称分布，填充体对各电力线芯起到支撑作用；电缆本体的最外层为内护套层，紧密包覆各电力线芯；电力线芯包括中心导体和绝缘层；中心导体为金属导体，绝缘层紧密包覆于中心导体外部；内护套层和填充体均由高切口敏感性硅橡胶材料制成，其原料包括：甲基硅橡胶2~5份；甲基乙烯基硅橡胶40~50份；羟基封端的二甲基聚硅氧烷1~5份；阻燃剂2.5~5份；防火剂1.5~5份；切口敏感性填充剂30~40份；双二四硫化剂1.5~2份。本发明解决了线束加工厂在线束加工过程中不易剥离内护套及原有填充材料不耐高温的情况。

Description

高切口敏感耐高温新能源汽车用硅橡胶电缆
技术领域
本发明涉及汽车用电缆材料的技术领域，具体涉及一种高切口敏感耐高温新能源汽车用硅橡胶电缆。
背景技术
新能源汽车（包括纯电动汽车和混合动力汽车等）在线束及整车设计时对所使用的多芯电缆的圆整度要求极高，现有工艺解决多芯线圆整度所使用的PP网等材料在硅橡胶电缆的硫化过程中会发生脆化、粉化，造成电缆本身圆整度较低，而且现有填充材料在脆化、粉化的过程中会释放部分有毒有害气体，脆化、粉化后的成分也会影响产品的老化指标，造成产品的热老化试验不合格。使用与电缆绝缘/护套相同材料进行内护套层处理时，由于绝缘/护套材料本身撕裂强度及断裂伸长率均较高，在线束加工过程中无法满足切口敏感性要求，不利于线束厂裁线及剥皮。
其次，目前新能源汽车充电使用的新能源电缆耐温普遍在125℃和150℃。随着新能源汽车电池技术的发展，快充要求越来越高，导致电缆会在短时间内承受较大的电流，使得电缆产生大量的热量。目前的125℃和150℃新能源材料逐渐无法满足这种情况下的使用要求，存在较大的电气安全隐患。汽车行业对新能源汽车高压动力电缆关键零部件的耐温性能提出越来越高的要求。
因此，如何解决上述现有工艺及材料存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高切口敏感耐高温新能源汽车用硅橡胶电缆。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高切口敏感耐高温新能源汽车用硅橡胶电缆，包括电缆本体、屏蔽层以及外护套层；
所述屏蔽层紧密包覆于所述电缆本体外部，所述外护套层紧密包覆于所述屏蔽层外部；其中，
所述电缆本体包括多根电力线芯及一根填充体，所述填充体位于电缆本体的中心位置，各所述电力线芯在填充体的周向呈中心对称分布并紧密接触填充体；所述填充体的横截面为圆形，呈绳状并具有一宽度，对各电力线芯起到支撑作用，以保证电缆的圆整度；
所述电缆本体的最外层为一内护套层，该内护套层对各所述电力线芯紧密包覆；
所述电力线芯包括中心导体和绝缘层；
所述中心导体为金属导体，所述绝缘层紧密包覆于所述中心导体的外部；
其中，所述内护套层和所述填充体均由高切口敏感性硅橡胶材料制成，其原料包括以下重量份的组分：
甲基硅橡胶 2~5份；
甲基乙烯基硅橡胶 40~50份；
羟基封端的二甲基聚硅氧烷 1~5份；
阻燃剂 2.5~5份；
防火剂 1.5~5份；
切口敏感性填充剂 30~40份；
双二四硫化剂 1.5~2份。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1．上述方案中，所述屏蔽层包括第一屏蔽层和第二屏蔽层；所述第一屏蔽层为铝箔屏蔽层，紧密包覆于第二屏蔽层的外部；所述第二屏蔽层为编织屏蔽层，紧密包覆于所述电缆本体的外部。
2．上述方案中，所述铝箔屏蔽层采用0.03mm厚的铝塑复合带材料，铝层厚度大于0.015mm，绕包搭盖率大于或等于20%，并且以铝面同编织屏蔽层相接触；
所述铝箔屏蔽层的铝箔采用在线纵包的方式包裹，所述编织屏蔽层的编织丝采用0.10~0.15mm的镀锡铜或裸铜编织丝，编织密度大于85%，编织角度为45±5°。
3．上述方案中，所述高切口敏感性硅橡胶材料的制备方法包括：
首先，通过炼胶机预制硅橡胶的基体，该基体呈胶态，其组分包括所述甲基硅橡胶、所述甲基乙烯基硅橡胶、所述羟基封端的二甲基聚硅氧烷、以及所述切口敏感性填充剂；
然后，加入所述双二四硫化剂，且至少分三次均分添加；添加的过程在室温下进行，控制温度小于或等于40度；在每次加入所述双二四硫化剂后，通过炼胶机对硅橡胶进行炼制动作，该炼制动作包括切割、翻转、打卷，且在所述双二四硫化剂的整个加入过程中，所述炼制动作不小于15个，直至混炼胶颜色均匀，表面无气泡，且在压制的过程中无气泡破裂的声响，以此判定炼胶完成。
4．上述方案中，所述高切口敏感性硅橡胶材料的原料优选以下重量份的组分：
甲基硅橡胶 2.6~4.5份；
甲基乙烯基硅橡胶 41~48.5份；
羟基封端的二甲基聚硅氧烷 1.3~4.2份；
阻燃剂 2.8~4.7份；
防火剂 1.8~4.6份；
切口敏感性填充剂 32~37份；
双二四硫化剂 1.5~2份。
5．上述方案中，所述甲基乙烯基硅橡胶主要用于提高硅橡胶的耐高温等级；
所述甲基硅橡胶主要用于提高硅橡胶的耐低温等级；
所述羟基封端的二甲基聚硅氧烷在整个组分中主要起到黏合剂的作用，有助于在材料制成内护套层后使其结构更为稳定；
所述防火剂用于提升硅橡胶的防火性能，防火剂的选用无特殊要求，可使用硅橡胶原料中常用的防火剂；
所述阻燃剂用于提升硅橡胶的阻燃性能，阻燃剂的选用无特殊要求，可使用硅橡胶原料中常用的阻燃剂；
所述切口敏感性填充剂主要用于降低产品的撕裂强度及断裂伸长率及提高材料的切口敏感性；
所述双二四硫化剂具体可选用2,4-二氯过氧化苯甲酰，通过该硫化剂在硅橡胶中添加并均匀混合，能使硅橡胶的分子链起反应，使线性分子转变为立体网状结构，借此提高硅橡胶的耐温等级和机械性能。
6．上述方案中，所述高切口敏感性硅橡胶材料的原料组分还包括：
氧化锆 1~2份；
硬脂酸钙 4~5份。
7．上述方案中，所述切口敏感性填充剂优选以下重量份的组分：
二氧化硅 20~25份；
氧化锆 10~15份。
所述切口敏感性填充剂为所述二氧化硅及所述氧化锆，一方面能够保证降低产品的撕裂强度及断裂伸长率，提高材料的切口敏感性；另一方面可用于调整材料比重、改善材料刮磨等性能。
8．上述方案中，通过高切口敏感性硅橡胶材料，可以解决多芯电缆内护套层切口不敏感，内护套层不易剥离及传统填充材料不耐高温等问题。使电缆内护套层在有轻微划痕的情况下可轻松弯折断裂，方便产品加工。
9．上述方案中，通过高切口敏感性硅橡胶材料制成的内护套层，一方面可保证电缆具备高柔软的特性，使用时易于安装，电缆填充可以耐-60~+180℃高温，并具有优异的耐高温、耐臭氧、耐气候、耐低温、环保等特性；另一方面可保证电缆在短时间内-60~+300℃温度范围内内护套层材料不会影响电缆电性能，当电缆温度恢复到-60~+180℃时电缆的性能不受内护套层影响。
10．上述方案中，所述高切口敏感性硅橡胶材料在20°C时的密度指标为1.7±0.04g/cm3，在20℃时的邵氏硬度为70±5SHA；另外，材料在老化前的拉伸强度大于或等于2.5Mpa，断裂伸长率大于或等于120%，老化前的撕裂强度大于或等于7 N/mm。
本发明的工作原理及优点如下：
本发明一种高切口敏感耐高温新能源汽车用硅橡胶电缆，包括电缆本体、屏蔽层及外护套层；电缆本体包括多根电力线芯及一根填充体，各电力线芯在填充体的周向中心对称分布，填充体对各电力线芯起到支撑作用；电缆本体的最外层为内护套层，紧密包覆各电力线芯；电力线芯包括中心导体和绝缘层；中心导体为金属导体，绝缘层紧密包覆于中心导体外部；内护套层和填充体均由高切口敏感性硅橡胶材料制成，其原料包括：甲基硅橡胶 2~5份；甲基乙烯基硅橡胶 40~50份；羟基封端的二甲基聚硅氧烷 1~5份；阻燃剂 2.5~5份；防火剂 1.5~5份；切口敏感性填充剂 30~40份；双二四硫化剂 1.5~2份。
相比现有技术而言，本发明提高了新能源汽车用电缆材料的耐温等级，同时在硅橡胶作为电缆内护套层材料时提高了内护套层的切口敏感性，解决了线束加工厂在线束加工过程中不易剥离内护套及原有填充材料不耐高温的问题。
附图说明
附图1为本发明实施例的结构示意图。
以上附图中：1．外护套层；2．电力线芯；3．填充体；4．内护套层；5．中心导体；6．绝缘层；7．第一屏蔽层；8．第二屏蔽层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例：以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。
本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案之描述上额外的引导。
参见附图1所示，一种高切口敏感耐高温新能源汽车用硅橡胶电缆，包括电缆本体、屏蔽层以及外护套层1；所述屏蔽层紧密包覆于所述电缆本体外部，所述外护套层1紧密包覆于所述屏蔽层外部。
其中，所述电缆本体包括多根电力线芯2及一根填充体3，所述填充体3位于电缆本体的中心位置，各所述电力线芯2在填充体3的周向呈中心对称分布并紧密接触填充体3；所述填充体3的横截面为圆形，呈绳状并具有一宽度，对各电力线芯2起到支撑作用，以保证电缆的圆整度；所述电缆本体的最外层为一内护套层4，该内护套层4对各所述电力线芯2紧密包覆。
所述电力线芯2包括中心导体5和绝缘层6；所述中心导体5为金属导体，所述绝缘层6紧密包覆于所述中心导体5的外部。
其中，所述中心导体5由正规或非正规绞合的裸铜或镀金属铜导体构成，其中镀金属铜可选用镀锡铜，除铜而外，也可以选用铝、银等其它导电金属。
所述外护套层1和所述绝缘层6均由硅橡胶材质制成，其性能满足但不限于以下要求：长期耐温需满足180℃、老化前断裂伸长率≥400%、老化前拉伸强度≥9MPa、撕裂强度≥30N/mm。
其中，所述内护套层4和所述填充体3均由高切口敏感性硅橡胶材料制成，其原料包括以下重量份的组分：
甲基硅橡胶 2~5份；
甲基乙烯基硅橡胶 40~50份；
羟基封端的二甲基聚硅氧烷 1~5份；
阻燃剂 2.5~5份；
防火剂 1.5~5份；
切口敏感性填充剂 30~40份；
双二四硫化剂 1.5~2份。
其中，所述甲基乙烯基硅橡胶主要用于提高硅橡胶的耐高温等级；
所述甲基硅橡胶主要用于提高硅橡胶的耐低温等级；
所述羟基封端的二甲基聚硅氧烷在整个组分中主要起到黏合剂的作用，有助于在材料制成内护套层后使其结构更为稳定；
所述防火剂用于提升硅橡胶的防火性能，防火剂的选用无特殊要求，可使用硅橡胶原料中常用的防火剂；
所述阻燃剂用于提升硅橡胶的阻燃性能，阻燃剂的选用无特殊要求，可使用硅橡胶原料中常用的阻燃剂；
所述切口敏感性填充剂主要用于降低产品的撕裂强度及断裂伸长率及提高材料的切口敏感性；
所述双二四硫化剂具体可选用2,4-二氯过氧化苯甲酰，通过该硫化剂在硅橡胶中添加并均匀混合，能使硅橡胶的分子链起反应，使线性分子转变为立体网状结构，借此提高硅橡胶的耐温等级和机械性能。
优选的，所述高切口敏感性硅橡胶材料的原料包括以下重量份的组分：
甲基硅橡胶 2.6~4.5份；
甲基乙烯基硅橡胶 41~48.5份；
羟基封端的二甲基聚硅氧烷 1.3~4.2份；
阻燃剂 2.8~4.7份；
防火剂 1.8~4.6份；
切口敏感性填充剂 32~37份；
双二四硫化剂 1.5~2份。
所述高切口敏感性硅橡胶材料的制备方法包括：
首先，通过炼胶机预制硅橡胶的基体，该基体呈胶态，其组分包括所述甲基硅橡胶、所述甲基乙烯基硅橡胶、所述羟基封端的二甲基聚硅氧烷、以及所述切口敏感性填充剂；
在将所述硅橡胶的基体炼制成饼后；
然后，加入所述双二四硫化剂，且至少分三次均分添加，以便双二四硫化剂均匀混合在基体中；添加的过程在室温下进行，控制温度小于或等于40度；在每次加入所述双二四硫化剂后，通过炼胶机对硅橡胶进行炼制动作，该炼制动作包括切割、翻转、打卷，且在所述双二四硫化剂的整个加入过程中，任一所述炼制动作不小于十五个，直至混炼胶颜色均匀，表面无气泡，且在压制的过程中无气泡破裂的声响，以此判定炼胶完成。
所述炼胶机为现有设备，故其结构、工作原理等此处不再赘述。
其中，所述高切口敏感性硅橡胶材料的原料组分还包括：
氧化锆 1~2份；
硬脂酸钙 4~5份。
所述切口敏感性填充剂优选以下重量份的组分：
二氧化硅 20~25份；
氧化锆 10~15份。
所述切口敏感性填充剂为所述二氧化硅及所述氧化锆，一方面能够保证降低产品的撕裂强度及断裂伸长率，提高材料的切口敏感性；另一方面可用于调整材料比重、改善材料刮磨等性能。
通过高切口敏感性硅橡胶材料，可以解决多芯电缆内护套层4切口不敏感，内护套层4不易剥离及传统填充材料不耐高温等问题。使电缆内护套层4在有轻微划痕的情况下可轻松弯折断裂，方便产品加工。
其中，所述屏蔽层包括第一屏蔽层7和第二屏蔽层8；所述第一屏蔽层7为铝箔屏蔽层，紧密包覆于第二屏蔽层8的外部；所述第二屏蔽层8为编织屏蔽层，紧密包覆于所述电缆本体的外部。
所述铝箔屏蔽层采用0.03mm厚的铝塑复合带材料，铝层厚度大于0.015mm，绕包搭盖率大于或等于20%，并且以铝面同编织屏蔽层相接触；
所述铝箔屏蔽层的铝箔采用在线纵包的方式包裹，所述编织屏蔽层的编织丝采用0.10~0.15mm的镀锡铜或裸铜编织丝，编织密度大于85%，编织角度为45±5°。
镀锡铜编织丝满足GB/T 4910《镀锡圆铜线》标准规定。推荐但不限于以下：规格为4平方以下采用标称0.12mm镀锡圆铜线，4~20平方采用标称0.15mm镀锡圆铜线，20平方以上采用标称0.2mm镀锡圆铜线。
本发明通过高切口敏感性硅橡胶材料制成的内护套层，一方面可保证电缆具备高柔软的特性，使用时易于安装，电缆填充可以耐-60~+180℃高温，并具有优异的耐高温、耐臭氧、耐气候、耐低温、环保等特性；另一方面可保证电缆在短时间内-60~+300℃温度范围内内护套层材料不会影响电缆电性能，当电缆温度恢复到-60~+180℃时电缆的性能不受内护套层影响。
其中，所述高切口敏感性硅橡胶材料在20°C时的密度指标为1.7±0.04g/cm3，在20℃时的邵氏硬度为70±5SHA；另外，材料在老化前的拉伸强度大于或等于2.5Mpa，断裂伸长率大于或等于120%，老化前的撕裂强度大于或等于7 N/mm。
相比现有技术而言，本发明提高了新能源汽车用电缆材料的耐温等级，同时在高切口敏感性硅橡胶材料作为电缆内护套层和填充体的材料提高了材料的切口敏感性，解决了线束加工厂在线束加工过程中不易剥离内护套及原有填充材料不耐高温的情况。
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。

Claims (8)

1.一种高切口敏感耐高温新能源汽车用硅橡胶电缆，其特征在于：
包括电缆本体、屏蔽层以及外护套层；
所述屏蔽层紧密包覆于所述电缆本体外部，所述外护套层紧密包覆于所述屏蔽层外部；其中，
所述电缆本体包括多根电力线芯及一根填充体，所述填充体位于电缆本体的中心位置，各所述电力线芯在填充体的周向呈中心对称分布并紧密接触填充体；所述填充体的横截面为圆形，呈绳状并具有一宽度，对各电力线芯起到支撑作用，以保证电缆的圆整度；
所述电缆本体的最外层为一内护套层，该内护套层对各所述电力线芯紧密包覆；
所述电力线芯包括中心导体和绝缘层；
所述中心导体为金属导体，所述绝缘层紧密包覆于所述中心导体的外部；
其中，所述内护套层和所述填充体均由高切口敏感性硅橡胶材料制成，其原料包括以下重量份的组分：
甲基硅橡胶 2~5份；
甲基乙烯基硅橡胶 40~50份；
羟基封端的二甲基聚硅氧烷 1~5份；
阻燃剂 2.5~5份；
防火剂 1.5~5份；
切口敏感性填充剂 30~40份；
双二四硫化剂 1.5~2份。
2.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于：所述屏蔽层包括第一屏蔽层和第二屏蔽层；所述第一屏蔽层为铝箔屏蔽层，紧密包覆于第二屏蔽层的外部；所述第二屏蔽层为编织屏蔽层，紧密包覆于所述电缆本体的外部。
3.根据权利要求2所述的电缆，其特征在于：所述铝箔屏蔽层采用0.03mm厚的铝塑复合带材料，铝层厚度大于0.015mm，绕包搭盖率大于或等于20%，并且以铝面同编织屏蔽层相接触；
所述铝箔屏蔽层的铝箔采用在线纵包的方式包裹，所述编织屏蔽层的编织丝采用0.10~0.15mm的镀锡铜或裸铜编织丝，编织密度大于85%，编织角度为45±5°。
4.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于：
所述高切口敏感性硅橡胶材料的制备方法包括：
首先，通过炼胶机预制硅橡胶的基体，该基体呈胶态，其组分包括所述甲基硅橡胶、所述甲基乙烯基硅橡胶、所述羟基封端的二甲基聚硅氧烷、以及所述切口敏感性填充剂；
然后，加入所述双二四硫化剂，且至少分三次均分添加；添加的过程在室温下进行，控制温度小于或等于40度；在每次加入所述双二四硫化剂后，通过炼胶机对硅橡胶进行炼制动作，该炼制动作包括切割、翻转、打卷，且在所述双二四硫化剂的整个加入过程中，所述炼制动作不小于15个，直至混炼胶颜色均匀，表面无气泡，且在压制的过程中无气泡破裂的声响，以此判定炼胶完成。
5.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于：所述高切口敏感性硅橡胶材料的原料包括以下重量份的组分：
甲基硅橡胶 2.6~4.5份；
甲基乙烯基硅橡胶 41~48.5份；
羟基封端的二甲基聚硅氧烷 1.3~4.2份；
阻燃剂 2.8~4.7份；
防火剂 1.8~4.6份；
切口敏感性填充剂 32~37份；
双二四硫化剂 1.5~2份。
6.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于：所述高切口敏感性硅橡胶材料的原料还包括以下重量份的组分：
氧化锆 1~2份；
硬脂酸钙 4~5份。
7.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于：
所述切口敏感性填充剂为二氧化硅及氧化锆，其中：
二氧化硅 20~25份；
氧化锆 10~15份。
8.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于：所述硅橡胶材料在20°C时的密度指标为1.7±0.04g/cm3，在20℃时的邵氏硬度为70±5SHA；另外，材料在老化前的拉伸强度大于或等于2.5Mpa，断裂伸长率大于或等于120%，老化前的撕裂强度大于或等于7 N/mm。
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