CN115312235A - 一种汽车充电桩用耐高温电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽车充电桩用耐高温电缆及其制备方法，涉及电缆加工技术领域。所述汽车充电桩用耐高温电缆，包括外护套和外护套内部设置的中央线芯，所述外护套内部设置一层内护套，所述中央线芯设置在内护套内部中央，所述中央线芯与内护套之间设置有多个辅助线芯，且辅助线芯和中央线芯外部均包裹一层绝缘层，且绝缘层外部与内护套之间填充有填充层，且内护套、外护套和绝缘层均采用高密度聚乙烯、聚酰胺树脂、硅橡胶、聚酰亚胺粉末、纳米氧化铝、阻燃剂等材料制成的耐高温料挤包制得。本发明克服了现有技术的不足，保证电缆使用的安全性和稳定性，通过耐高温料来保证电缆整体的耐高温性能，保证新能源车辆在快充充电使用时的安全性。

Description

一种汽车充电桩用耐高温电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆加工技术领域，具体涉及一种汽车充电桩用耐高温电缆及其制备方法。
背景技术
燃油汽车尾气排放污染已经成为城市污染的首要原因。大量污染物的排放，导致近年来各大城市雾霾天气频现。为了减少汽车尾气污染排放，推广新能源电动汽车是现阶段一大重要解决方式，新能源电动汽车为了方便其使用，现已在各种停车场所设置充电桩来保证新能源车辆的使用。
新能源电动汽车充电系统用电缆的使用模式有两种：一种是放置在电动车上，跟随电动车在不同的环境中使用；另一种是安置于充电桩上，主要在停车场、车库、公路旁等环境下使用。而对于新能源汽车的充电速度是制约电动汽车发展的重要因素，大功率充电是未来发展的主流趋势。快充能够大幅度地缩短充电时间，但是大电流必然带来发热问题，大量热量的积累不仅会加速电缆绝缘或护套的老化，甚至损坏电缆，对使用者带来生命和财产威胁。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种汽车充电桩用耐高温电缆及其制备方法，通过对电缆内部线芯的多种保护，保证电缆使用的安全性和稳定性，同时通过特殊的耐高温料来保证电缆整体的耐高温性能，保证新能源车辆在快充充电使用时的安全性。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种汽车充电桩用耐高温电缆，包括外护套和外护套内部设置的中央线芯，所述外护套内部设置一层内护套，所述中央线芯设置在内护套内部中央，所述中央线芯与内护套之间设置有多个辅助线芯，且辅助线芯和中央线芯外部均包裹一层绝缘层，且绝缘层外部与内护套之间填充有填充层。
优选的，所述外护套和内护套之间设置一层屏蔽层。
优选的，两个辅助线芯之间设置填充芯。
一种汽车充电桩用耐高温电缆的制备方法，包括以下步骤：
①耐高温料的制备：将高密度聚乙烯混合纳米氧化铝升温至150℃混合改性后，再加入聚酰亚胺粉末混合聚酰胺树脂、阻燃剂、相容剂、硅橡胶于180℃温度下混合搅拌2h后进行辐照改性，后再添加促进剂、增塑剂、硅烷偶联剂混炼再挤出制得耐高温料备用；
②导线处理：选择退火后铜线作为导线，将多根导线进行绞合后采用无纺布缠包，后将缠包后的导线外部采用上述耐高温料进行挤包获得线芯备用；
③填充料处理：选择聚丙烯填充绳为填充材料，将多根聚丙烯填充绳绞合，且外部采用无纺布缠包，组成大的填充料，备用；
④成缆：将多根上述线芯以及大的填充料和普通聚丙烯填充绳排布后绞合采用上述耐高温料进行挤包，获得预成电缆备用；
⑤电缆成型：将上述预成电缆外部采用退火铜丝编织成屏蔽网层，后于屏蔽网层外部采用上述耐高温料进行挤包，得耐高温电缆。
优选的，所述步骤①中各物质的重量分为：高密度聚乙烯40-50份、聚酰胺树脂10-12份、硅橡胶8-10份、聚酰亚胺粉末4-6份、纳米氧化铝1-2份、阻燃剂1.5-2份、相容剂1-2份、促进剂0.8-1.2份、增塑剂1-3份、硅烷偶联剂2-3份。
优选的，所述步骤①中采用60Co源进行辐照，且辐照剂量为200kGy。
优选的，所述步骤①中混炼的方式为先于180℃温度中混炼40min，后于190℃温度中混炼30min，再于150℃温度下混炼2h。
优选的，所述阻燃剂为聚磷酸铵、氧化锑、硼酸锌中一种或多种组合。
优选的，所述步骤②中耐高温料挤包的厚度为0.4mm±0.1mm，所述步骤④中耐高温料挤包的厚度为0.6mm±0.1mm，所述步骤⑤中耐高温料挤包的厚度为4.5±0.3mm。
本发明提供一种汽车充电桩用耐高温电缆及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明采用多辅助线芯围绕中央线芯的模式，同时在期间辅助填充层和填充芯，有效保证电缆线路的稳定性，降低单一线芯的传电压力，同时有效将各组线芯进行一定分离，防止多组线芯过度贴近后造成贴合处的位置温度过高，造成线缆内部受热老化不均，降低安全隐患的发生。
(2)本发明制备耐高温料作为电缆的保护材料，其中采用高密度聚乙烯混合纳米氧化铝进行初步改性，后继续混合聚酰亚胺粉末、聚酰胺树脂、阻燃剂、硅橡胶等进行辐射改性，有效提升材料的耐热性能，保证新能源汽车用充电电缆在快充时使用的安全性。
附图说明：
图1为本发明电缆截面示意图。
1、外护套；2、屏蔽层；3、内护套；4、中央线芯；5、第一辅助线芯；6、填充芯；7、绝缘层；8、填充层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
耐高温料的制备：
1、备料：按照重量份准备40份的高密度聚乙烯、10份的聚酰胺树脂、8份的硅橡胶、4份的聚酰亚胺粉末、1份的纳米氧化铝、1.5份的氧化锑、1份的相容剂MAH、0.8份的促进剂EP-184、1份的邻苯二甲酸二甲酯、2份的硅烷偶联剂A151。
2、初步改性：将高密度聚乙烯混合纳米氧化铝升温至150℃，以1200r/min的搅拌速度混合改性20min，再加入聚酰亚胺粉末混合聚酰胺树脂、氧化锑、相容剂MAH、硅橡胶升温至180℃温度，采用混炼机搅拌2h，采用60Co源、辐照剂量为200kGy进行辐照改性，后再添加促进剂EP-184、邻苯二甲酸二甲酯、硅烷偶联剂A151，于混炼机中在180℃温度中混炼40min，后于190℃温度中混炼30min，再于150℃温度下混炼2h，后挤出得耐高温料。
实施例2：
耐高温料的制备：
1、备料：按照重量份准备50份的高密度聚乙烯、12份的聚酰胺树脂、10份的硅橡胶、6份的聚酰亚胺粉末、2份的纳米氧化铝、2份的氧化锑、2份的相容剂MAH、1.2份的促进剂EP-184、3份的邻苯二甲酸二甲酯、3份的硅烷偶联剂A151。
2、初步改性：将高密度聚乙烯混合纳米氧化铝升温至150℃，以1200r/min的搅拌速度混合改性20min，再加入聚酰亚胺粉末混合聚酰胺树脂、氧化锑、相容剂MAH、硅橡胶升温至180℃温度，采用混炼机搅拌2h，采用60Co源、辐照剂量为200kGy进行辐照改性，后再添加促进剂EP-184、邻苯二甲酸二甲酯、硅烷偶联剂A151，于混炼机中在180℃温度中混炼40min，后于190℃温度中混炼30min，再于150℃温度下混炼2h，后挤出得耐高温料。
实施例3：
耐高温料的制备：
1、备料：按照重量份准备45份的高密度聚乙烯、11份的聚酰胺树脂、9份的硅橡胶、5份的聚酰亚胺粉末、1.5份的纳米氧化铝、1.8份的氧化锑、1.5份的相容剂MAH、1份的促进剂EP-184、2份的邻苯二甲酸二甲酯、2.5份的硅烷偶联剂A151。
2、初步改性：将高密度聚乙烯混合纳米氧化铝升温至150℃，以1200r/min的搅拌速度混合改性20min，再加入聚酰亚胺粉末混合聚酰胺树脂、氧化锑、相容剂MAH、硅橡胶升温至180℃温度，采用混炼机搅拌2h，采用60Co源、辐照剂量为200kGy进行辐照改性，后再添加促进剂EP-184、邻苯二甲酸二甲酯、硅烷偶联剂A151，于混炼机中在180℃温度中混炼40min，后于190℃温度中混炼30min，再于150℃温度下混炼2h，后挤出得耐高温料。
实施例4：
汽车充电桩用耐高温电缆的制备：
1、采用退火后铜线作为导线，将多根导线进行绞合后采用无纺布缠包，后将缠包后的导线外部采用上述实施例3所得的耐高温料进行挤包制成绝缘层7，且绝缘层7的厚度为0.4mm±0.1mm，根据实际需求设置每组导线的数量，本实施例本分设置最终挤包后横切面积为70mm2的芯料为中央线芯4，横切面积为40mm2的芯料为辅助线芯5；
2、选择聚丙烯填充绳为填充材料，将多根聚丙烯填充绳绞合，且外部采用无纺布缠包，组成大的填充料为填充芯6，备用；
3、将中央线芯4四周设置多根辅助线芯5，且两两辅助线芯5之间放置一个填充芯6，再将空隙处填充满聚丙烯填充绳设置成填充层8，再于其外部采用实施例3所得的耐高温料进行挤包，制成内护套3，且内护套3的厚度为0.6mm±0.1mm，于内护套3外部采用采用退火铜丝编织成网层结构形成屏蔽层2，后于屏蔽层2外部再挤包一层实施例3所得的耐高温料为外护套1，且外护套1的厚度为4.5±0.3mm，获得汽车充电桩用耐高温电缆。
对比例1：
电缆料的制备：
1、备料：按照重量份准备45份的高密度聚乙烯、11份的聚酰胺树脂、9份的硅橡胶、5份的聚酰亚胺粉末、1.8份的氧化锑、1.5份的相容剂MAH、1份的促进剂EP-184、2份的邻苯二甲酸二甲酯、2.5份的硅烷偶联剂A151。
2、初步改性：将高密度聚乙烯加入聚酰亚胺粉末混合聚酰胺树脂、氧化锑、相容剂MAH、硅橡胶升温至180℃温度，采用混炼机搅拌2h，采用60Co源、辐照剂量为200kGy进行辐照改性，后再添加促进剂EP-184、邻苯二甲酸二甲酯、硅烷偶联剂A151，于混炼机中在180℃温度中混炼40min，后于190℃温度中混炼30min，再于150℃温度下混炼2h，后挤出得耐高温料。
对比例2：
电缆料的制备：
1、备料：按照重量份准备45份的高密度聚乙烯、11份的聚酰胺树脂、9份的硅橡胶、5份的聚酰亚胺粉末、1.5份的纳米氧化铝、1.8份的氧化锑、1.5份的相容剂MAH、1份的促进剂EP-184、2份的邻苯二甲酸二甲酯、2.5份的硅烷偶联剂A151。
2、初步改性：将高密度聚乙烯混合纳米氧化铝升温至150℃，以1200r/min的搅拌速度混合改性20min，再加入聚酰亚胺粉末混合聚酰胺树脂、氧化锑、相容剂MAH、硅橡胶升温至180℃温度，采用混炼机搅拌2h，后再添加促进剂EP-184、邻苯二甲酸二甲酯、硅烷偶联剂A151，于混炼机中在180℃温度中混炼40min，后于190℃温度中混炼30min，再于150℃温度下混炼2h，后挤出得耐高温料。
对比例3：
电缆料的制备：
1、备料：按照重量份准备45份的高密度聚乙烯、11份的聚酰胺树脂、9份的硅橡胶、5份的聚酰亚胺粉末、1.8份的氧化锑、1.5份的相容剂MAH、1份的促进剂EP-184、2份的邻苯二甲酸二甲酯、2.5份的硅烷偶联剂A151。
2、初步改性：将高密度聚乙烯加入聚酰亚胺粉末混合聚酰胺树脂、氧化锑、相容剂MAH、硅橡胶升温至180℃温度，采用混炼机搅拌2h，，后再添加促进剂EP-184、邻苯二甲酸二甲酯、硅烷偶联剂A151，于混炼机中在180℃温度中混炼40min，后于190℃温度中混炼30min，再于150℃温度下混炼2h，后挤出得耐高温料。
检测：
检测上述实施例1-3和对比例1-3所制得材料的耐高温性能，将各组材料制成5mm的厚度，在135℃温度下，热氧处理168h，分别检测每组材料在处理前后的机械性能和表面电阻，结果如下表所示：
Figure BDA0003829364140000071
由上表可知，实施例1-3所制得的材料具有良好的耐高温性能，且采用纳米氧化铝和辐射改性能够有效提升材料耐高温性能，提升材料的机械性能和使用安全性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种汽车充电桩用耐高温电缆，包括外护套(1)和外护套(1)内部设置的中央线芯(4)，其特征在于，所述外护套(1)内部设置一层内护套(3)，所述中央线芯(4)设置在内护套(3)内部中央，所述中央线芯(4)与内护套(3)之间设置有多个辅助线芯(5)，且辅助线芯(5)和中央线芯(4)外部均包裹一层绝缘层(7)，且绝缘层(7)外部与内护套(3)之间填充有填充层(8)。
2.根据权利要求1所述的一种汽车充电桩用耐高温电缆，其特征在于：所述外护套(1)和内护套(3)之间设置一层屏蔽层(2)。
3.根据权利要求1所述的一种汽车充电桩用耐高温电缆，其特征在于：两个辅助线芯(5)之间设置填充芯(6)。
4.一种汽车充电桩用耐高温电缆的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
①耐高温料的制备：将高密度聚乙烯混合纳米氧化铝升温至150℃混合改性后，再加入聚酰亚胺粉末混合聚酰胺树脂、阻燃剂、相容剂、硅橡胶于180℃温度下混合搅拌2h后进行辐照改性，后再添加促进剂、增塑剂、硅烷偶联剂混炼再挤出制得耐高温料备用；
②导线处理：选择退火后铜线作为导线，将多根导线进行绞合后采用无纺布缠包，后将缠包后的导线外部采用上述耐高温料进行挤包获得线芯备用；
③填充料处理：选择聚丙烯填充绳为填充材料，将多根聚丙烯填充绳绞合，且外部采用无纺布缠包，组成大的填充料，备用；
④成缆：将多根上述线芯以及大的填充料和普通聚丙烯填充绳排布后绞合采用上述耐高温料进行挤包，获得预成电缆备用；
⑤电缆成型：将上述预成电缆外部采用退火铜丝编织成屏蔽网层，后于屏蔽网层外部采用上述耐高温料进行挤包，得耐高温电缆。
5.根据权利要求4所述的一种汽车充电桩用耐高温电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤①中各物质的重量分为：高密度聚乙烯40-50份、聚酰胺树脂10-12份、硅橡胶8-10份、聚酰亚胺粉末4-6份、纳米氧化铝1-2份、阻燃剂1.5-2份、相容剂1-2份、促进剂0.8-1.2份、增塑剂1-3份、硅烷偶联剂2-3份。
6.根据权利要求4所述的一种汽车充电桩用耐高温电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤①中采用60Co源进行辐照，且辐照剂量为200kGy。
7.根据权利要求4所述的一种汽车充电桩用耐高温电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤①中混炼的方式为先于180℃温度中混炼40min，后于190℃温度中混炼30min，再于150℃温度下混炼2h。
8.根据权利要求4所述的一种汽车充电桩用耐高温电缆的制备方法，其特征在于：所述阻燃剂为、氧化锑、硼酸锌中一种或多种组合。
9.根据权利要求4所述的一种汽车充电桩用耐高温电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤②中耐高温料挤包的厚度为0.4mm±0.1mm，所述步骤④中耐高温料挤包的厚度为0.6mm±0.1mm，所述步骤⑤中耐高温料挤包的厚度为4.5±0.3mm。
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