CN111799020A - 一种自控温汽车电缆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种自控温汽车电缆及其制备方法，其由内向外依次设有铜芯导线、加热芯、导电复合层、聚烯烃绝缘层、镀锡铜丝屏蔽层以及防腐蚀外套层，所述加热芯位于两根所述绝缘动力线芯中间，所述导电复合层包覆所述铜芯导线和所述加热线芯，所述聚烯烃绝缘层包覆所述导电复合层，所述镀锡铜丝屏蔽层位于所述聚烯烃绝缘层和所述防腐蚀外套层之间，防腐蚀层为无卤阻燃弹性体TPU材料组成。从而其弹性高、韧性好、实现电缆的自动控温，提高了电缆的耐高温和耐低温性能。

Description

一种自控温汽车电缆及其制备方法

技术领域

本发明涉及汽配技术领域，具体地说，是一种自控温汽车电缆及其制备方法。

背景技术

随着汽车工业蓬勃发展，汽车用高性能线缆已经提到议事日程，由于汽车内电子器件大量增加，对汽车内电子器件要求要来越高，一方面要求电缆尽可能柔软以便放置或捆扎，另一方面由于汽车电子设备充放电时间较长、电流强度较大，工作环境多变，经常会面临高温环境，其安全性应受到高度重视。在高温的工作环境下，普通的汽车用电缆由于无法承受工作温度而受损或者性能下降，导致信号或者电力传输故障，引起主体设备的故障跳闸、停运、甚至损坏，对于主体设备的安全使用存在极大隐患。而正常运行中该高温区域内无法进入，给检修维护工作带来了极大难度。上述情况对电力设备的安全、经济均带来极大危害。目前市场上汽车用电缆多采用聚酯弹性体制备护套材料，但是其在湿热环境中易于分解导致耐热、防溶液、防火性能达不到要求，满足不了在一些极限环境中的需求，如何制备一种弹性高、韧性好、最好能够做到自动控温的电缆材料，成为目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种自控温汽车电缆及其制备方法，其克服现有技术的不足，弹性高、韧性好、实现电缆的自动控温，提高了电缆的耐高温和耐低温性能。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种自控温汽车电缆由内向外依次设有铜芯导线、加热芯、导电复合层、聚烯烃绝缘层、镀锡铜丝屏蔽层以及防腐蚀外套层，所述加热芯位于两根所述绝缘动力线芯中间，所述导电复合层包覆所述铜芯导线和所述加热线芯，所述聚烯烃绝缘层包覆所述导电复合层，所述镀锡铜丝屏蔽层位于所述聚烯烃绝缘层和所述防腐蚀外套层之间，防腐蚀层为无卤阻燃弹性体TPU材料组成。

根据本发明的一实施例，所述导电复合层的成分主要由导电炭粒、石墨烯、绝缘塑料、硬脂酸盐、润滑剂、抗氧剂组成。

根据本发明的一实施例，所述导电复合层的组成成分按重量份计为：0.5～2.5份石墨烯、40份导电炭黑、5份氧化剂、1.5份二甲基硅油、0.1～0.5份硬脂酸锌、45份EVA、50份LLDPE、0.5份聚乙烯蜡以及10份四[β-(3，5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

根据本发明的一实施例，所述防腐蚀层外套层的组成成分按重量份计为：无卤阻燃弹性体TPU 80份、氢氧化镁3份、滑石粉3份、钙锌稳定剂5份、白炭黑10份、聚硅氧烷3份、2-乙基乙酸铅6份、紫外线吸收剂4份、抗老化剂5份。

一种自控温汽车电缆的制备方法，包括步骤：

S100拉制，金属杆材在温度为25℃、外力为2.0Kpa的作用下，通过拉伸模具，铜杆材横截面积被压缩，获得的铜丝截面积为0.65cm²；

S200单丝退火：通过退火炉进行退火，退火温度为400℃，退火时间60分钟，制成单丝；

S300在两根铜芯导线中间间隔地放置加热芯，均匀地挤塑导电复合层，使得所述导电复合层包覆所述铜芯导线和所述加热芯；

S400包覆，在绞制成的缆芯外，通过挤包，依次包覆聚烯烃绝缘层、镀锡铜丝屏蔽层以及防腐蚀外套层。

根据本发明的一实施例，在所述步骤S300中的导电复合层，其包括步骤：将一定重量份的还原石墨烯、导电炭黑、氧化剂、二甲基硅油、硬脂酸锌、EVA、LLDPE、0.5份聚乙烯蜡以及四[β-(3，5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯在密闭混合器中混合均匀，经单螺杆挤出机挤出造粒得聚烯烃导电复合物。

根据本发明的一实施例，所述步骤S400防腐蚀外套层的制备方法，包括步骤：

S410将一定重量份的无卤阻燃弹性体TPU、氢氧化镁、滑石粉、钙锌稳定剂、白炭黑、聚硅氧烷、2-乙基乙酸铅、紫外线吸收剂、抗老化剂分别置于干燥机中干燥5小时，干燥机温度为115℃；

S420将除了聚氯乙烯树脂之外的其他组分混合，放入高速分散机中分散；

S430将所述步骤S420分散完成的各组分放入密炼炉中混炼9分钟，混炼温度为130℃；

S440无卤阻燃弹性体TPU加入密炼炉混炼20分钟；

S450将混炼混合物取出置于热压机中热压制样，制得所述防腐蚀外套层，热压机温度为135℃，热压时间3分钟。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)当温度升高时，绝缘塑料产生微分子膨胀，导电粉末渐渐分开，引起电路中断，电阻上升，伴热带会自动减少功率输出。当温度变冷时，塑料会产生微分子收缩，导电粉末相应连接起来，形成电路，伴热带发热，功率又自动上升，实现温度的自动调节；

(2)温度调节范围为-20～130℃，在不承受负荷的情况下，耐高温能达到150℃，这就保证了电缆的耐高温、低温性能，实现温度的自动调节；

(3)具有优良的导电性能、良好的弹性和耐压缩变形性。耐环境、耐老化性相当于三元乙丙橡胶，同时其耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下，这就保证了电缆的柔软性和耐油水性能；

(4)优良的加工性能。可用注射、挤出等热塑性塑料的加工方法加工，高效、简单易行，无需增添设备，流动性高、收缩率小；

(5)耐化学药品腐蚀性高，耐浓盐酸、浓度为90％的硫酸、浓度为60％的硝酸和浓度20％的氢氧化钠腐蚀，可以适用严苛的环境；

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

石墨烯的制备，具体实施措施为：

处理原始石墨，氧化石墨，用10份浓硫酸处理1份原始石墨，将强酸小分子插入石墨层间,再用强氧化剂KMnO₄对其进行氧化。

超声剥离。将石墨氧化物悬浮液在300w下超声30分钟。经过剥离、还原等步骤能得到单层的石墨烯。

还原石墨烯。将涂覆有石墨氧化物片的基底(一般为石英)，置于磷酸盐缓冲溶液中(pH＝4.12),将工作电极(玻碳电极)直接与7μm厚的石墨氧化物接触,控制扫描电位从-0.6至-1.2V进行线性伏安扫描,即可将石墨氧化物还原成石墨烯。

(4)将上述制得的石墨烯充分干燥，备用。

导电复合层介质的制备

按表1所示原料配比制备导电复合层介质

表1导电复合层介质的组分

按照表1中的原料配比，在密闭混合器中混合均匀，经单螺杆挤出机挤出造粒得聚烯烃导电复合物。

对导电复合物进行测试，测试内容包括相对密度、拉伸强度、断裂伸长率、20℃体积电阻率以及熔融指数测试，得到表2测试数据。

表2导电复合层物物理和电气性能的测试数据

综上，由施工成本与性能综合考虑，决定使用试样3的原料配比。

本实施例所述防腐蚀外套层，按照重量份数加入以下组分：无卤阻燃弹性体TPU80份、氢氧化镁3份、滑石粉3份、钙锌稳定剂5份、白炭黑10份、聚硅氧烷3份、2-乙基乙酸铅6份、紫外线吸收剂4份、抗老化剂5份。

电缆防腐蚀外套层的制备，包括步骤：

(1)将所述各组分分别置于干燥机中干燥5小时，干燥机温度为115℃；

(2)将除了聚氯乙烯树脂之外的其他组分混合，放入高速分散机中分散；

(3)将所述步骤(2)分散完成的各组分放入密炼炉中混炼9分钟，混炼温度为130℃；

(4)无卤阻燃弹性体TPU加入密炼炉混炼20分钟；

(5)将混炼混合物取出置于热压机中热压制样，即可得到所述电线保护套，热压机温度为135℃，热压时间3分钟。

一种自控温汽车电缆的制备方法，包括步骤：

S100拉制，金属杆材在温度为25℃、外力为2.0Kpa的作用下，通过拉伸模具，铜杆材横截面积被压缩，获得的铜丝截面积为0.65cm²；

S200单丝退火：通过退火炉进行退火，退火温度为400℃，退火时间60分钟，制成单丝；

S300在两根铜芯导线中间间隔地放置加热芯，均匀地挤塑导电复合层，使得所述导电复合层包覆所述铜芯导线和所述加热芯，其中所述导电复合层的原料为试样3所制；

S400包覆，在绞制成的缆芯外，通过挤包，依次包覆聚烯烃绝缘层、镀锡铜丝屏蔽层以及防腐蚀外套层。

电缆重复使用性能测试：

电缆所用材料绿色环保，均可回收使用。实验表明，在对废旧电缆材料进行回收再加工，在反复循环使用六次以后性能仍能保持90％以上的效率，这体现了电缆的环保性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种自控温汽车电缆，其特征在于，由内向外依次设有铜芯导线、加热芯、导电复合层、聚烯烃绝缘层、镀锡铜丝屏蔽层以及防腐蚀外套层，所述加热芯位于两根所述绝缘动力线芯中间，所述导电复合层包覆所述铜芯导线和所述加热线芯，所述聚烯烃绝缘层包覆所述导电复合层，所述镀锡铜丝屏蔽层位于所述聚烯烃绝缘层和所述防腐蚀外套层之间，防腐蚀层为无卤阻燃弹性体TPU材料组成。

2.根据权利要求1所述的自控温汽车电缆，其特征在于，所述导电复合层的成分主要由导电炭粒、石墨烯、绝缘塑料、硬脂酸盐、润滑剂、抗氧剂组成。

3.根据权利要求2所述的自控温汽车电缆，其特征在于，所述导电复合层的组成成分按重量份计为：0.5～2.5份石墨烯、40份导电炭黑、5份氧化剂、1.5份二甲基硅油、0.1～0.5份硬脂酸锌、45份EVA、50份LLDPE、0.5份聚乙烯蜡以及10份四[β-(3，5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

4.根据权利要求3所述的自控温汽车电缆，其特征在于，所述防腐蚀层外套层的组成成分按重量份计为：无卤阻燃弹性体TPU 80份、氢氧化镁3份、滑石粉3份、钙锌稳定剂5份、白炭黑10份、聚硅氧烷3份、2-乙基乙酸铅6份、紫外线吸收剂4份、抗老化剂5份。

5.一种自控温汽车电缆的制备方法，其特征在于，包括步骤：S100拉制，金属杆材在温度为25℃、外力为2.0Kpa的作用下，通过拉伸模具，铜杆材横截面积被压缩，获得的铜丝截面积为0.65cm²；

S200单丝退火：通过退火炉进行退火，退火温度为400℃，退火时间60分钟，制成单丝；

S300在两根铜芯导线中间间隔地放置加热芯，均匀地挤塑导电复合层，使得所述导电复合层包覆所述铜芯导线和所述加热芯；

S400包覆，在绞制成的缆芯外，通过挤包，依次包覆聚烯烃绝缘层、镀锡铜丝屏蔽层以及防腐蚀外套层。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S300中的导电复合层，其包括步骤：将一定重量份的还原石墨烯、导电炭黑、氧化剂、二甲基硅油、硬脂酸锌、EVA、LLDPE、0.5份聚乙烯蜡以及四[β-(3，5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯在密闭混合器中混合均匀，经单螺杆挤出机挤出造粒得聚烯烃导电复合物。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S400防腐蚀外套层的制备方法，包括步骤：

S410将一定重量份的无卤阻燃弹性体TPU、氢氧化镁、滑石粉、钙锌稳定剂、白炭黑、聚硅氧烷、2-乙基乙酸铅、紫外线吸收剂、抗老化剂分别置于干燥机中干燥5小时，干燥机温度为115℃；

S420将除了聚氯乙烯树脂之外的其他组分混合，放入高速分散机中分散；

S430将所述步骤S420分散完成的各组分放入密炼炉中混炼9分钟，混炼温度为130℃；

S440无卤阻燃弹性体TPU加入密炼炉混炼20分钟；

S450将混炼混合物取出置于热压机中热压制样，制得所述防腐蚀外套层，热压机温度为135℃，热压时间3分钟。