CN114743722A - 一种硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆及其制备方法，属于电线电缆制造技术领域，硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆包括自内向外设置的绞合导体、硅胶绝缘层、编织屏蔽层、护套层，其特征在于：所述硅胶绝缘层与所述编织屏蔽层之间设置石墨炭黑层。本发明采用石墨炭黑胶层代替了绕包铝塑复合带层，增加了柔软性，使所有电缆部件与其工作温度完全匹配，石墨炭黑胶层具有半导电特性，半导电层与屏蔽的编织或缠绕铜丝良好接触，没有铝箔表面氧化问题。

Description

一种硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆及其制备方法

技术领域

本发明属于电线电缆制造技术领域，尤其涉及一种硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆及其制备方法。

背景技术

近年来，我国新能源汽车技术高速发展，随着新能源汽车技术的成熟，系能源汽车越来越受到人们的青睐。电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业。

新能源汽车屏蔽电缆是电缆的一种，目前，新能源汽车的充放电电缆主要采用硅橡胶绝缘的屏蔽电缆。屏蔽电缆的屏蔽结构主要有两种：一种为编织或缠绕铜丝(或镀锡铜丝)屏蔽结构，这种屏蔽结构的电缆适用于对信号屏蔽要求不高的汽车；另一种为编织或缠绕铜丝(或镀锡铜丝)加铝塑复合膜绕包的屏蔽结构，这种屏蔽结构的电缆主要用于搭载新型变频电机等对屏蔽要求较严的车辆系统。

上述第一种以编织或缠绕铜丝作为屏蔽结构的屏蔽电缆主要有以下优缺点：1、柔软性好；2、电缆表观漂亮；3、弯曲半径小；4、屏蔽效果受编织密度影响大，尤其是编织缝隙不均匀的情况，严重降低电缆的屏蔽效果；5、由于铜丝之间有缝隙，电缆对高频信号屏蔽差。

上述第二种以编织或缠绕铜丝+绕包铝塑复合带作为屏蔽结构的屏蔽电缆主要有以下优缺点：1、屏蔽效果好，铝塑复合带覆盖电缆表面，并通过铜丝及时将感应出来的信号传导出去。2、由于绕包了铝塑复合带，电缆较硬，弯曲半径大；3、铝塑复合带的铝层容易氧化，造成与编织丝接触不好，随着时间的推移，屏蔽效果较新生产出来的会越来越差；4、铝塑复合带的工作温度一般为125度左右，与硅橡胶的180～200度不匹配，如果应用一段时间后，塑料带会因老化而断裂，进而影响屏蔽效果。

低噪音电缆是另一种形式的电缆，

低噪音电缆的制造，主要采用绝缘涂覆石墨炭黑材料来实现绝缘效果。但是，未经过处理的石墨炭黑与绝缘粘合力差，使用一段时间后会因脱落而影响屏蔽和降噪效果，影响电缆的长期使用。

综上所述，有必要设计一种集成各种屏蔽电缆优点的新型性能源汽车用的屏蔽电缆。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种解决目前新能源汽车所使用的屏蔽电缆均存在各自明显缺陷短板的问题的硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆及其制备方法。

本发明是这样实现的，一种硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆，包括自内向外设置的绞合导体、硅胶绝缘层、编织屏蔽层、护套层，其特征在于：所述硅胶绝缘层与所述编织屏蔽层之间设置石墨炭黑层。

本发明所提出的新型屏蔽电缆的优点和效果是：本发明采用石墨炭黑胶层代替了绕包铝塑复合带层，增加了柔软性，使所有电缆部件与其工作温度完全匹配，石墨炭黑胶层具有半导电特性，半导电层与屏蔽的编织或缠绕铜丝良好接触，没有表面氧化问题。

在上述技术方案中，优选的，所述编织屏蔽层为铜丝编织层。

在上述技术方案中，优选的，所述石墨炭黑层通过液体有机硅固化膜结合于所述硅胶绝缘层的外表面并形成石墨炭黑胶层。采用液体有机硅固化膜作为半导电结构载体，容易从绝缘上剥离，半导电层不容易断裂。

本发明的另一目的，提出一种硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆的方法，包括以下步骤：

步骤一：制备绞合导体；

步骤二：在所述绞合导体外侧制造所述硅胶绝缘层和所述石墨炭黑胶层的结合层，包括以下工序：

1)在绞合导体外层包覆硅橡胶绝缘材料，对硅橡胶绝缘材料外层固化处理，制成设于所述绞合导体外侧的所述硅胶绝缘层；

2)对硅胶绝缘层的外表面那进行等离子表面处理；

3)在硅胶绝缘层的外表面涂敷液体有机硅，制成有机硅膜；

4)将石墨炭黑混和粉料涂敷涂于有机硅膜的外层；

5)对有机硅膜进行固化处理；

步骤三：在所述石墨炭黑胶层的外侧编织或者缠绕铜丝，制成所述编织屏蔽层；

步骤四：在所述编织屏蔽层外侧包覆硫化硅橡胶，制成所述护套层。

在上述技术方案中，优选的，所述石墨炭黑混和粉料包括以下质量分数的原料：

半导电炭黑30～35份；

石墨65～70份；

偶联剂1.5～2.5份；

粘合助剂0.5～1.5份；

碳纳米管0.01～0.5份。

6、根据权利要求5所述的硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆的方法，其特征在于：所述石墨炭黑混和粉料的制备方法包括：

S1、将半导体炭黑和石墨投入到高速捏合机中，搅拌半导电炭黑和炭黑，搅拌时间为1-2分钟；

S2、加入黏合助剂，使石墨和炭黑凝聚成较大的颗粒，搅拌时间控制4-5分钟；

S3、喷入碳纳米管，搅拌搅拌2-3分钟；

S4、加入偶联剂，搅拌时间控制在8-10分钟，获得石墨炭黑混和粉料，石墨炭黑混和粉料的颗粒表面形成一层偶联剂膜。

在石墨炭黑混和粉料中加入少量碳纳米管形成的半导体材料，提高导电率。

附图说明

图1是本发明中电缆的结构示意图；

图2是本发明中电缆成缆流程结构示意图。

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。

为解决目前新能源汽车所使用的屏蔽电缆均存在各自明显缺陷短板的问题，本发明特提供一种硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆及其制备方法，本硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆屏蔽效果好、柔软性好、弯曲半径小且抗氧化性能好。

为了进一步说明本发明的结构，结合附图详细说明书如下：

实施例一

请参阅图1，一种硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆，包括自内向外设置的绞合导体1、硅胶绝缘层2、石墨炭黑层5、编织屏蔽层3和护套层4。

其中编织屏蔽层为铜丝编织层或者铜丝缠绕层。石墨炭黑层通过液体有机硅固化膜结合于硅胶绝缘层的外表面并形成石墨炭黑胶层。石墨炭黑层与液体机硅硫化黏连在一起形成连续完整的石墨炭黑胶层，既有石墨炭黑的导电屏蔽作用，又兼顾有机硅膜的柔韧性和连续性。同时，在电缆后续加工端子时，只需将固化了的液体有机硅膜连同附着的石墨炭黑一同剥离即可，不影响绝缘的压接端子工序。本屏蔽电缆兼具现有不同屏蔽结构电缆的屏蔽效果好、柔软性好、弯曲半径小且良好的抗氧化性能等优点。

实施例二

一种硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆的方法：

首先制备石墨炭黑混和粉料作为备用材料，石墨炭黑混和粉料包括以下质量分数的原料：

半导电炭黑30～35份；

石墨65～70份；

偶联剂1.5～2.5份；

粘合助剂0.5～1.5份；

碳纳米管0.01～0.5份。

其制备方法包括以下步骤：

S1、将半导体炭黑和石墨投入到高速捏合机中，搅拌半导电炭黑和炭黑，搅拌时间为1-2分钟。

S2、加入黏合助剂，使石墨和炭黑凝聚成较大的颗粒，搅拌时间控制4-5分钟。

S3、喷入碳纳米管，搅拌搅拌2-3分钟。在石墨炭黑混和粉料中加入少量碳纳米管形成的半导体材料，提高导电率。

S4、加入偶联剂，搅拌时间控制在8-10分钟，获得石墨炭黑混和粉料，石墨炭黑混和粉料的颗粒表面形成一层偶联剂膜。装入防潮、密闭容器备用。

电缆成缆包括以下步骤，请参阅图2：

步骤一：制备绞合导体。绞合导体由绞线机制成。

步骤二：在绞合导体外侧制造硅胶绝缘层和石墨炭黑胶层的结合层，包括以下工序：

1)在绞合导体外层包覆硅橡胶绝缘材料，对硅橡胶绝缘材料外层固化处理，制成设于绞合导体外侧的硅胶绝缘层。即绞合导体自绕线机制成拉出后经硅橡胶挤出机头6，绞合导体的外表面包覆上一层硅橡胶绝缘材料。包覆有硅橡胶绝缘材料的绞合导体经红外加热箱7，迅速将外层硫化，使硅橡胶绝缘材料形成有一定的强度硅胶绝缘层。

2)对硅胶绝缘层的外表面那进行等离子表面处理。在硅橡胶挤出机头前方150mm处，设置两至三台等离子表面处理装置，将硅胶绝缘层进行连续表面处理，增加其表面的附着力，用于减少将硅胶绝缘层和后续固化的机硅膜的缝隙。本实施例中，等离子表面处理装置是设置在线体上下方的等离子吹头8。

3)在硅胶绝缘层的外表面涂敷液体有机硅，制成有机硅膜。具体的，将上一步工艺处理后的线体浸入盛装液体有机硅的盒体9，硅胶绝缘层外涂覆液体有机硅，液体有机硅因接触硅胶绝缘层在上一步骤中经红外辐射的高温绝缘而迅速固化，形成连续的有机硅膜内层，有机硅膜外层还是液态。

4)将石墨炭黑混和粉料涂敷于有机硅膜的外层。上一步骤处理后的线体进入粉盒10，在机硅膜外层涂覆石墨炭黑，石墨炭黑附着在有机硅膜的外层上。

5)对有机硅膜进行固化处理。经过上一步骤处理后的线体进入热空气烘箱11，继续固化有机硅膜，同时深入硫化硅橡胶绝缘，此步骤中形成与硅胶绝缘层结合的石墨炭黑胶层。

步骤三：在石墨炭黑胶层的外侧编织或者缠绕铜丝，制成编织屏蔽层。编织或缠绕铜丝(镀锡铜丝)，经过铜丝编织施加的压力，进一步增加了石墨炭黑层和液体有机硅膜的粘连。

步骤四：在编织屏蔽层外侧包覆硫化硅橡胶，制成护套层。利用真空挤出机制造护套层，以使护套材料更好的附着编织缝隙裸露出的石墨炭黑。同时，在工艺控制上，增加5～10％的护套硫化时间，以增加护套和石墨炭黑的附着力。

以上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 (6)

1.一种硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆，包括自内向外设置的绞合导体、硅胶绝缘层、编织屏蔽层、护套层，其特征在于：所述硅胶绝缘层与所述编织屏蔽层之间设置石墨炭黑层。

2.根据权利要求1所述的硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆，其特征在于：所述编织屏蔽层为镀锡铜丝编织层。

3.根据权利要求2所述的硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆，其特征在于：所述石墨炭黑层通过液体有机硅固化膜结合于所述硅胶绝缘层的外表面并形成石墨炭黑胶层。

4.一种制造权利要求3所述硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：制备绞合导体；

步骤二：在所述绞合导体外侧制造所述硅胶绝缘层和所述石墨炭黑胶层的结合层，包括以下工序：

1)在绞合导体外层包覆硅橡胶绝缘材料，对硅橡胶绝缘材料外层固化处理，制成设于所述绞合导体外侧的所述硅胶绝缘层；

2)对硅胶绝缘层的外表面那进行等离子表面处理；

3)在硅胶绝缘层的外表面涂敷液体有机硅，制成有机硅膜；

4)将石墨炭黑混和粉料涂敷涂于有机硅膜的外层；

5)对有机硅膜进行固化处理；

步骤三：在所述石墨炭黑胶层的外侧编织或者缠绕镀锡铜丝，制成所述编织屏蔽层；

步骤四：在所述编织屏蔽层外侧包覆硫化硅橡胶，制成所述护套层。

5.根据权利要求4所述的硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆的方法，其特征在于：所述石墨炭黑混和粉料包括以下质量分数的原料：

半导电炭黑30～35份；

石墨65～70份；

偶联剂1.5～2.5份；

粘合助剂0.5～1.5份；

碳纳米管0.01～0.5份。

6.根据权利要求5所述的硅胶绝缘新能源汽车屏蔽电缆的方法，其特征在于：所述石墨炭黑混和粉料的制备方法包括：

S1、将半导体炭黑和石墨投入到高速捏合机中，搅拌半导电炭黑和炭黑，搅拌时间为1-2分钟；

S2、加入黏合助剂，使石墨和炭黑凝聚成较大的颗粒，搅拌时间控制4-5分钟；

S3、喷入碳纳米管，搅拌搅拌2-3分钟；

S4、加入偶联剂，搅拌时间控制在8-10分钟，获得石墨炭黑混和粉料，石墨炭黑混和粉料的颗粒表面形成一层偶联剂膜。

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