本發(fā)明屬于線纜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及我國(guó)“十三五”規(guī)劃的出臺(tái)，新能源電動(dòng)汽車預(yù)計(jì)2020年銷量在200萬(wàn)臺(tái)，電動(dòng)汽車內(nèi)部用高壓電纜是電氣系統(tǒng)不可或缺的一部分。新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜具有如下特點(diǎn)(1)電纜安裝空間狹小，電纜彎曲半徑不能太大，要求產(chǎn)品具有一定的柔軟性和抗撕裂性能；(2)電纜一般布置在前艙發(fā)動(dòng)機(jī)高溫區(qū)或底盤區(qū)域，要求電纜耐高低溫性能、防水性能優(yōu)異；(3)車速時(shí)高時(shí)低，瞬時(shí)大電流和短時(shí)大電流頻繁發(fā)生，要求電纜具有較強(qiáng)的耐大電流能力和屏蔽性能；(4)電纜布置在汽車內(nèi)部，要求其具有高的防火性能。
對(duì)比發(fā)明專利“cn104376903b一種電動(dòng)汽車內(nèi)部用高壓電纜及其制作方法”，“cn104538110b一種電動(dòng)汽車內(nèi)部用電纜”，“cn104538091b一種電動(dòng)汽車內(nèi)部用高壓電纜”，“cn104517678b一種電動(dòng)汽車內(nèi)部高壓連接用電纜”，采用環(huán)保型熱塑性彈性體(tpe/tpu)或者輻照交聯(lián)聚烯烴(xlpo)用作車內(nèi)高壓電纜的絕緣或護(hù)套，該材料具有質(zhì)量輕、阻燃性能好的特點(diǎn)，但是該材料在長(zhǎng)期使用過(guò)程中易開(kāi)裂，低硬度的材料表面容易析出油對(duì)電氣設(shè)備造成損害。
對(duì)比實(shí)用新型專利“cn205827998u柔性新能源車內(nèi)高壓電纜”，“cn205692592u雙屏蔽柔性新能源車內(nèi)高壓電纜”，采用硅橡膠用作電纜的絕緣或護(hù)套，該材料具有耐溫等級(jí)高、柔軟性能優(yōu)的特點(diǎn)，但是硅橡膠抗撕裂性能差，長(zhǎng)期使用容易開(kāi)裂。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：為了解決熱塑性彈性體或硅橡膠，長(zhǎng)期使用易開(kāi)裂的現(xiàn)象，本發(fā)明提供了一種新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜及其制備方法。
技術(shù)方案：一種新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜，所述高壓電纜從內(nèi)到外依次包括銅導(dǎo)體、隔離層、絕緣和護(hù)套；
所述銅導(dǎo)體為經(jīng)過(guò)拉絲、退火工藝?yán)频?.100～0.200mm軟銅絲多層絞合形成的裸銅導(dǎo)體或者鍍錫銅導(dǎo)體，其特征在于多根退火軟銅絲或經(jīng)鍍錫工藝制備的鍍錫軟銅絲經(jīng)過(guò)單方向絞合形成股線；多股股線經(jīng)多層絞合形成裸銅導(dǎo)體或者鍍錫銅導(dǎo)體，每層絞合方向相同，外層絞合節(jié)距比不大于內(nèi)層，且最外層絞合節(jié)距比為8～14；
所述隔離層為導(dǎo)體外面繞包0.05～0.20mm厚度的聚酰亞胺薄膜帶或加強(qiáng)型無(wú)紡布，所述繞包方向與導(dǎo)體絞合方向相反；
所述絕緣和護(hù)套所用材料均為150℃輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料，其配方如下：乙丙橡膠50～80份、氫化苯乙烯/異戊二烯嵌段共聚物20～50份、白炭黑10～30份、活性陶土5～15份、環(huán)保芳烴油10～30份、聚乙烯蠟1～5份、2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉聚合體(防老劑rd)1～5份、n-苯基-2-萘胺(防老劑d)1～5份、三烯丙基異氰脲酸酯(taic)1～5份、敏化劑0.5～4份。
作為優(yōu)化：還包括屏蔽層，所述屏蔽層位于絕緣和護(hù)套之間，所述屏蔽層包括鋁塑復(fù)合帶和鍍錫銅絲，先繞包一層鋁塑復(fù)合帶，再編織鍍錫銅絲，編織角不大于35°，編織密度不小于85％。
作為優(yōu)化：所述銅導(dǎo)體標(biāo)稱截面為2.5～120mm2。
作為優(yōu)化：所述絕緣厚度為0.6～2.0mm。
作為優(yōu)化：所述護(hù)套厚度為1.0～3.0mm。
一種根據(jù)所述的新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜的制備方法，包括如下步驟：
(1)銅導(dǎo)體：將多根經(jīng)拉絲退火的0.100～0.200mm裸銅絲或鍍錫銅絲過(guò)束絲設(shè)備進(jìn)行單方向絞合形成股線，隨后將股線按照多層同向絞合的方式、不同層不同的節(jié)距比形成標(biāo)稱截面2.5～120mm2的緊壓導(dǎo)體；
(2)隔離：將0.05～0.20mm厚度的聚酰亞胺薄膜帶或加強(qiáng)型無(wú)紡布纏繞在導(dǎo)體外面形成隔離層；
(3)絕緣：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在隔離層外面，絕緣厚度0.6～2.0mm；
(4)護(hù)套：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在絕緣線芯表面，護(hù)套厚度1.0～3.0mm。
一種根據(jù)所述的新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜的制備方法，包括如下步驟：
(1)銅導(dǎo)體：將多根經(jīng)拉絲退火的0.100～0.200mm裸銅絲或鍍錫銅絲過(guò)束絲設(shè)備進(jìn)行單方向絞合形成股線，隨后將股線按照多層同向絞合的方式、不同層不同的節(jié)距比形成標(biāo)稱截面2.5～120mm2的導(dǎo)體；
(2)隔離：將0.05～0.20mm厚度的聚酰亞胺薄膜帶或加強(qiáng)型無(wú)紡布纏繞在導(dǎo)體外表面形成隔離層；
(3)絕緣：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在隔離層外面，絕緣厚度0.6～2.0mm；
(4)屏蔽：將鋁塑復(fù)合帶以螺旋纏繞的方式繞包在絕緣線芯外面，再編織鍍錫銅絲，鋁塑復(fù)合帶鋁面與鍍錫銅絲直接接觸，編織密度不小于85％；
(5)護(hù)套：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在屏蔽層外面，護(hù)套厚度1.0～3.0mm。
有益效果：本發(fā)明制備的電纜額定電壓為dc1500v，電纜長(zhǎng)期工作溫度≤150℃；電纜敷設(shè)溫度≥-40℃；彎曲半徑不小于4倍的電纜外徑，具有良好的柔軟性；護(hù)套撕裂強(qiáng)度不小于20n/mm，具有優(yōu)異的抗撕性能。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用超柔軟的銅導(dǎo)體，使用多股股線同向絞合、過(guò)緊壓模具、最外層絞合節(jié)距控制在8～14d的工藝，該電纜具有線芯柔軟，彎曲半徑小的優(yōu)點(diǎn)。
由配方制備的乙丙橡膠合金彈性體材料輻照后拉伸強(qiáng)度大于15.0mpa，斷裂伸長(zhǎng)率大于500％，撕裂強(qiáng)度大于20n/mm，具有優(yōu)異的機(jī)械性能；20℃體積電阻率不小于1×1012ω.m，介電強(qiáng)度不小于30mv/m，具有優(yōu)異的絕緣性能；密度不超過(guò)1.1g/cm3，具有質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)。該材料通過(guò)ul94的v-0級(jí)燃燒試驗(yàn)，具有優(yōu)異的阻燃性能；耐油、耐熱水、耐150℃空氣老化后拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率變化率不超過(guò)±20％，-40℃的斷裂伸長(zhǎng)率不小于280％，具有優(yōu)異的耐化學(xué)試劑、耐高低溫性能。
對(duì)由上述工藝和材料制備的新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜進(jìn)行性能檢測(cè)，該電纜經(jīng)150℃短期老化、-40℃低溫卷繞、-15℃低溫沖擊、20h耐化學(xué)試劑后經(jīng)受3.5kv交流電壓1min不擊穿；電纜經(jīng)受16kv交流電壓1min后不擊穿。電纜進(jìn)行750℃耐火試驗(yàn)，30min內(nèi)保持線路完整。對(duì)生產(chǎn)的電纜進(jìn)行熱壽命評(píng)估，與已經(jīng)使用了半年的電纜進(jìn)行比較，壽命均超過(guò)5年，滿足汽車行業(yè)對(duì)電纜壽命的需求。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1
一種新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜，所述高壓電纜從內(nèi)到外依次包括銅導(dǎo)體、隔離層、絕緣和護(hù)套；
所述銅導(dǎo)體為將經(jīng)過(guò)拉絲、退火工藝?yán)瞥傻?.150mm軟銅絲或鍍錫銅絲經(jīng)過(guò)單方向絞合形成裸銅導(dǎo)體或者鍍錫銅導(dǎo)體，導(dǎo)體絞合節(jié)距比為8；所述銅導(dǎo)體標(biāo)稱截面為2.5mm2；
所述隔離層為導(dǎo)體外面繞包0.05mm厚度的聚酰亞胺薄膜帶加強(qiáng)型無(wú)紡布，所述繞包方向與導(dǎo)體絞合方向相反；
所述絕緣和護(hù)套所用材料均為150℃輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料，其配方如下：乙丙橡膠80份、氫化苯乙烯/異戊二烯嵌段共聚物20份、白炭黑25份、活性陶土5份、環(huán)保芳烴油25份、聚乙烯蠟2份、2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉聚合體1份、n-苯基-2-萘胺1份、三烯丙基異氰脲酸酯(taic)2份、敏化劑3.6份。所述絕緣層厚度為0.8mm。所述護(hù)套層厚度為1.0mm。
一種根據(jù)所述的新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜的制備方法，包括如下步驟：
(1)銅導(dǎo)體：將多根經(jīng)拉絲退火的0.150mm裸銅絲或鍍錫銅絲過(guò)束絲設(shè)備進(jìn)行單方向絞合形成標(biāo)稱截面2.5mm2的緊壓導(dǎo)體；
(2)隔離：將0.05mm厚度的聚酰亞胺薄膜帶或加強(qiáng)型無(wú)紡布纏繞在導(dǎo)體外面形成隔離層；
(3)絕緣：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在隔離層外面，絕緣厚度0.8mm；
(4)護(hù)套：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在絕緣線芯表面，護(hù)套厚度1.0mm。
還包括屏蔽層，所述屏蔽層位于絕緣和護(hù)套之間，所述屏蔽層包括鋁塑復(fù)合帶和鍍錫銅絲，先繞包一層厚度為0.065mm的鋁塑復(fù)合帶，再編織0.12mm線徑的鍍錫銅絲，編織角不大于35°，編織密度不小于85％。
一種根據(jù)所述的新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜的制備方法，包括如下步驟：
(1)銅導(dǎo)體：將多根經(jīng)拉絲退火的0.150mm裸銅絲或鍍錫銅絲過(guò)束絲設(shè)備進(jìn)行單方向絞合形成標(biāo)稱截面2.5mm2的緊壓導(dǎo)體；
(2)隔離：將0.05mm厚度的聚酰亞胺薄膜帶加強(qiáng)型無(wú)紡布纏繞在導(dǎo)體外表面形成隔離層；
(3)絕緣：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在隔離層外面，絕緣厚度0.8mm；
(4)屏蔽：將鋁塑復(fù)合帶以螺旋纏繞的方式繞包在絕緣線芯外面，再編織鍍錫銅絲，鋁塑復(fù)合帶鋁面與鍍錫銅絲直接接觸，編織密度不小于85％；
(5)護(hù)套：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在屏蔽層外面，護(hù)套厚度1.0mm。
實(shí)施例2
一種新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜，所述高壓電纜從內(nèi)到外依次包括銅導(dǎo)體、隔離層、絕緣和護(hù)套；
所述銅導(dǎo)體為將經(jīng)過(guò)拉絲、退火工藝?yán)瞥傻?.200mm軟銅絲或鍍錫銅絲經(jīng)過(guò)多層同向絞合形成裸銅導(dǎo)體或鍍錫銅導(dǎo)體，其特征在于多根退火軟銅絲或鍍錫銅絲經(jīng)過(guò)單方向絞合形成股線；多股股線經(jīng)過(guò)多層絞合形成裸銅導(dǎo)體或鍍錫銅導(dǎo)體，每層絞合方向相同，外層絞合節(jié)距比不大于內(nèi)層，且最外層絞合節(jié)距比為14；所述銅導(dǎo)體標(biāo)稱截面為120mm2；
所述隔離層為導(dǎo)體外面繞包0.20mm厚度的聚酰亞胺薄膜帶或加強(qiáng)型無(wú)紡布，所述繞包方向與導(dǎo)體絞合方向相反；
所述絕緣層和護(hù)套層所用材料均為150℃輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料，其配方如下：乙丙橡膠55份、氫化苯乙烯/異戊二烯嵌段共聚物45份、白炭黑20份、活性陶土10份、環(huán)保芳烴油20份、聚乙烯蠟5份、2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉聚合體1.5份、n-苯基-2-萘胺1.5份、三烯丙基異氰脲酸酯(taic)4份、敏化劑2份。所述絕緣層厚度為1.6mm。所述護(hù)套層厚度為3.0mm。
一種根據(jù)所述的新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜的制備方法，包括如下步驟：
(1)銅導(dǎo)體：將多根經(jīng)拉絲退火的0.200mm裸銅絲或鍍錫銅絲過(guò)束絲設(shè)備進(jìn)行單方向絞合形成股線，隨后將股線按照多層同向絞合的方式、不同層不同的節(jié)距比形成標(biāo)稱截面120mm2的緊壓導(dǎo)體；
(2)隔離：將0.20mm厚度的聚酰亞胺薄膜帶或加強(qiáng)型無(wú)紡布纏繞在導(dǎo)體外面形成隔離層；
(3)絕緣：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在隔離層外面，絕緣厚度1.6mm；
(4)護(hù)套：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在絕緣線芯表面，護(hù)套層厚度2.4mm。
還包括屏蔽層，所述屏蔽層位于絕緣和護(hù)套之間，所述屏蔽層包括鋁塑復(fù)合帶和鍍錫銅絲，先繞包一層厚度為0.2mm的鋁塑復(fù)合帶，再編織0.20mm線徑的鍍錫銅絲，編織角不大于35°，編織密度不小于85％。
一種根據(jù)所述的新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜的制備方法，包括如下步驟：
(1)銅導(dǎo)體：將多根經(jīng)拉絲退火的0.200mm裸銅絲或鍍錫銅絲過(guò)束絲設(shè)備進(jìn)行單方向絞合形成股線，隨后將股線按照多層同向絞合的方式、不同層不同的節(jié)距比形成標(biāo)稱截面120mm2的緊壓導(dǎo)體；
(2)隔離：將0.20mm厚度的聚酰亞胺薄膜帶或加強(qiáng)型無(wú)紡布纏繞在導(dǎo)體外表面形成隔離層；
(3)絕緣：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在隔離層外面，絕緣厚度1.6mm；
(4)屏蔽：將鋁塑復(fù)合帶以螺旋纏繞的方式繞包在絕緣線芯外面，再編織鍍錫銅絲，鋁塑復(fù)合帶鋁面與鍍錫銅絲直接接觸，編織密度不小于85％；
(5)護(hù)套：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在屏蔽層外面，護(hù)套厚度2.4mm。
實(shí)施例3
一種新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜，所述高壓電纜從內(nèi)到外依次包括銅導(dǎo)體、隔離層、絕緣層和護(hù)套層；
所述銅導(dǎo)體為將經(jīng)過(guò)拉絲、退火工藝?yán)瞥傻?.150mm軟銅絲或鍍錫銅絲經(jīng)過(guò)多層同向絞合形成裸銅導(dǎo)體或鍍錫銅導(dǎo)體，其特征在于多根退火軟銅絲或鍍錫銅絲經(jīng)過(guò)單方向絞合形成股線；多股股線經(jīng)過(guò)多層絞合形成裸銅導(dǎo)體或鍍錫銅導(dǎo)體，每層絞合方向相同，外層絞合節(jié)距比不大于內(nèi)層，且最外層絞合節(jié)距比為12；所述銅導(dǎo)體標(biāo)稱截面為70mm2；
所述隔離層為導(dǎo)體外面繞包0.16mm厚度的聚酰亞胺薄膜帶或加強(qiáng)型無(wú)紡布，所述繞包方向與導(dǎo)體絞合方向相反；
所述絕緣層和護(hù)套層所用材料均為150℃輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料，其配方如下：乙丙橡膠70份、氫化苯乙烯/異戊二烯嵌段共聚物30份、白炭黑15份、活性陶土10份、環(huán)保芳烴油15份、聚乙烯蠟5份、2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉聚合體1.5份、n-苯基-2-萘胺1.5份、三烯丙基異氰脲酸酯(taic)3份、敏化劑3份。所述絕緣層厚度為1.5mm。所述護(hù)套層厚度為2.0mm。
一種根據(jù)所述的新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜的制備方法，包括如下步驟：
(1)銅導(dǎo)體：將多根經(jīng)拉絲退火的0.150mm裸銅絲或鍍錫銅絲過(guò)束絲設(shè)備進(jìn)行單方向絞合形成股線，隨后將股線按照多層同向絞合的方式、不同層不同的節(jié)距比形成標(biāo)稱截面70mm2的緊壓導(dǎo)體；
(2)隔離：將0.16mm厚度的聚酰亞胺薄膜帶或加強(qiáng)型無(wú)紡布纏繞在導(dǎo)體外面形成隔離層；
(3)絕緣：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在隔離層外面，絕緣厚度1.5mm；
(4)護(hù)套：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在絕緣線芯表面，護(hù)套厚度2.0mm。
還包括屏蔽層，所述屏蔽層位于絕緣和護(hù)套之間，所述屏蔽層包括鋁塑復(fù)合帶和鍍錫銅絲，先繞包一層厚度為0.15mm的鋁塑復(fù)合帶，再編織0.15mm線徑的鍍錫銅絲，編織角不大于35°，編織密度不小于85％。
一種根據(jù)所述的新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜的制備方法，包括如下步驟：
(1)銅導(dǎo)體：將多根經(jīng)拉絲退火的0.150mm裸銅絲或鍍錫銅絲過(guò)束絲設(shè)備進(jìn)行單方向絞合形成股線，隨后將股線按照多層同向絞合的方式、不同層不同的節(jié)距比形成標(biāo)稱截面70mm2的緊壓導(dǎo)體；
(2)隔離：將0.16mm厚度的聚酰亞胺薄膜帶或加強(qiáng)型無(wú)紡布纏繞在導(dǎo)體外表面形成隔離層；
(3)絕緣：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在隔離層外面，絕緣厚度1.5mm；
(4)屏蔽：將鋁塑復(fù)合帶以螺旋纏繞的方式繞包在絕緣線芯外面，再編織鍍錫銅絲，鋁塑復(fù)合帶鋁面與鍍錫銅絲直接接觸，編織密度不小于85％；
(5)護(hù)套：將輻照交聯(lián)乙丙橡膠合金材料擠包在屏蔽層表面，護(hù)套厚度2.0mm。
本發(fā)明制備出的電纜額定電壓為dc1500v，電纜長(zhǎng)期工作溫度≤150℃；電纜敷設(shè)溫度≥-40℃；最小彎曲半徑不大于4倍的電纜外徑，具有良好的柔軟性；護(hù)套撕裂強(qiáng)度不小于20n/mm，具有優(yōu)異的抗撕性能。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用超柔軟的銅導(dǎo)體，使用多股股線同向絞合、過(guò)緊壓模具、最外層絞合節(jié)距控制在8～14d的工藝，該電纜具有線芯柔軟，彎曲半徑小的優(yōu)點(diǎn)。
由配方制備的乙丙橡膠合金彈性體材料輻照后拉伸強(qiáng)度大于15.0mpa，斷裂伸長(zhǎng)率大于500％，撕裂強(qiáng)度大于20n/mm，具有優(yōu)異的機(jī)械性能；20℃體積電阻率不小于1×1012ω.m，介電強(qiáng)度不小于30mv/m，具有優(yōu)異的絕緣性能；密度不超過(guò)1.1g/cm3，具有質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)。該材料通過(guò)ul94的v-0級(jí)燃燒試驗(yàn)，具有優(yōu)異的阻燃性能；耐油、耐熱水、耐150℃空氣老化后拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率變化率不超過(guò)±20％，-40℃的斷裂伸長(zhǎng)率不小于280％，具有優(yōu)異的耐化學(xué)試劑、耐高低溫性能。
對(duì)由上述工藝和材料制備的新能源汽車內(nèi)部用高壓電纜進(jìn)行性能檢測(cè)，該電纜經(jīng)150℃短期老化、-40℃低溫卷繞、-15℃低溫沖擊、20h耐化學(xué)試劑后經(jīng)受3.5kv交流電壓1min不擊穿；電纜經(jīng)受16kv交流電壓1min后不擊穿。電纜進(jìn)行750℃耐火試驗(yàn)，30min內(nèi)保持線路完整。對(duì)生產(chǎn)的電纜進(jìn)行熱壽命評(píng)估，與已經(jīng)使用了半年的電纜進(jìn)行比較，壽命均超過(guò)5年，滿足汽車行業(yè)對(duì)電纜壽命的需求。
本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請(qǐng)相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。