新能源车用超疏水高压电缆及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，特别是涉及新能源车用超疏水高压电缆及其制备方法。

背景技术：

1、电缆的作用就是传输电能、信号和实现电磁转换，传输电力的如电力电缆、架空线等，传输信号的如同轴电缆，实现电磁转换的如漆包线。随着经济社会发展，电力电缆的需求量越来越大，不管是在民用还是军事方面都有极其广泛的应用，比如住宅、油库、作战指挥系统中都离不开电力电缆。电力电缆作为关键的能源传输载体，其长期稳定运行对于供电安全至关重要。

2、目前，城市电力输送中电力电缆多采用地下埋设的方式进行，在地下潮湿环境中，电缆绝缘层不可避免的遭受潮气的腐蚀和侵入，长期作用下，会造成电力电缆的绝缘性能下降、短路等问题，严重影响电缆的使用寿命和运行可靠性。

3、随着市场需求的进一步发展，新型的电力电缆不仅需要具有可靠的防水效果，同时还需要具备耐老化、自修复、抗划伤等功能于一体，这将成为电力电缆的发展趋势。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供新能源车用超疏水高压电缆，用于解决现有技术中常规电缆不防水、耐老性差的问题，同时，本发明还将提供新能源车用超疏水高压电缆的制备方法。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供新能源车用超疏水高压电缆，包括线芯，线芯的外部包覆有绝缘层，绝缘层的外部包覆有防护层，所述防护层的外表面喷涂有超疏水涂料，形成超疏水涂层，该超疏水高压电缆的结构参考说明书附图1；其中，所述超疏水涂料包括以下重量份的组分：无水乙醇30~50份、改性纳米tio22~5份、环氧树脂1~2份、聚酰胺树脂1~2份。

4、纳米tio2具有很强的紫外线屏蔽作用，且具有优异的耐磨损性能和抗氧化性能，其形成的二氧化钛涂层能够有效避免电缆化学腐蚀和紫外线辐射，从而提高电缆的耐老化性和耐磨损性。但是常规的纳米tio2为亲水性，很难与电缆表面稳定结合，且会对电缆表面的疏水性产生影响。本发明通过对纳米tio2进行疏水改性，疏水改性后tio2的表面接触角大于160°，能在电缆的表面形成低表面能的疏水膜，极大的提升电缆表面的疏水性能，且形成的疏水膜能够长期稳定的附着在电缆表面，同时，在喷涂该涂层之前无需对电缆做表面处理，可以在室温下喷涂。

5、具体的，所述改性纳米tio2由以下制备方法得到：取0.5~1.5重量份的棕榈酸（pa）完全溶解于一定量的无水乙醇中，在搅拌过程中加入1~5重量份的纳米tio2，保持50~60℃的温度条件，先第一次磁力搅拌20~30min，超声清洗20~30min，再第二次磁力搅拌1~2h，然后经离心、分离、洗涤、干燥，即得所述改性纳米tio2。

6、进一步的，所述超疏水涂层由以下制备方法得到：按比例将改性纳米tio2、环氧树脂和聚酰胺树脂加入无水乙醇中，常温下充分搅拌，以600~800kpa的喷压将混合溶液喷涂在防护层的外表面，然后置于100℃的烘箱内干燥1~2h，即在防护层的外表面形成超疏水涂层。

7、于本发明的一实施方式中，所述绝缘层包括以下重量份的组分：低密度聚乙烯（ldpe）60~70份、三元乙丙橡胶（epdm）20~30份、改性纳米二氧化硅1~5份。

8、三元乙丙橡胶具有卓越的耐天候老化性、耐臭氧性、耐热老化性、优良的电绝缘性以及弹性等，聚乙烯绝缘材料与三元乙丙橡胶并用混合，会使绝缘层的综合性能得到了全面提高。纳米二氧化硅能够有效提高绝缘层的电绝缘特性和抗电老化能力，并对提高聚乙烯绝缘材料的起树电压、提高耐电强度、降低电导率、抑制空间电荷等均有很大的帮助。然而，常规的纳米二氧化硅在树脂中很难均匀分散，本发明通过对纳米二氧化硅进行改性，使其与聚乙烯树脂产生相互作用，提高其分散性。

9、具体的，所述改性纳米二氧化硅由以下制备方法得到：将10重量份的纳米二氧化硅均匀分散于5~10倍其重量的无水乙醇中，再加入0.1~0.3重量份的六甲基二硅氮烷（hdms）、0.1~0.2重量份的硬脂酸、0.1~0.2重量份的十二烷基硫酸钠（sds）、0.01~0.1重量份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷（aptes），保持30~40℃的温度条件，先第一次磁力搅拌20~30min，超声清洗20~30min，再第二次磁力搅拌1~2h，然后经离心、分离、洗涤、干燥，即得所述改性纳米二氧化硅。

10、于本发明的一实施方式中，所述防护层包括以下重量份的组分：聚四氟乙烯60~80份、氯化聚乙烯10~20份、抗氧剂0.5~2份、稳定剂0.5~2份、紫外线吸收剂0.1~0.5份。

11、优选的，所述稳定剂包括稀土稳定剂rec-ls，其采用稀土为主要原料，具有优异的热稳定性、耐候性、电绝缘性能，并且无毒、无voc释放。

12、优选的，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂300中的至少一种。

13、优选的，所述紫外线吸收剂包括uv531、uvp327、am101中的至少一种。

14、防护层处于电缆的最外一层，本发明通过聚四氟乙烯和氯化聚乙烯混合作为主体材料，其拉伸强度和断裂伸长率更高，使得防护层的韧性更佳，抗拉性能更好，不易发生断裂，能更好的保护内部电缆。同时，添加抗氧剂、稳定剂和紫外线吸收剂，有效提升电缆的防水、耐热、耐油、抗紫外线老化性能，从而提升电缆的综合耐受能力。

15、于本发明的一实施方式中，所述防护层和/或所述绝缘层中还添加有2~10重量份的自修复剂，其中，所述自修复剂包括微胶囊和催化剂，所述微胶囊和所述催化剂的质量比为100：（0.5~2）。

16、优选的，所述微胶囊的囊壁为脲醛树脂，囊芯为双环戊二烯，所述催化剂为钌卡宾络合物催化剂。

17、更为优选的，所述微胶囊的囊壁和囊芯的质量比为1：2.5～5。

18、更为优选的，所述微胶囊的粒径介于50μm~150μm。

19、其中，所述微胶囊由以下制备方法得到：将双环戊二烯、乳化剂加入水中，搅拌均匀，得到乳液，将脲醛树脂预聚体滴加至乳液中，并加入固化剂和改性剂，混合搅拌，调节ph至3左右，升温至60℃，搅拌反应2~3h，经过滤、洗涤、干燥，得到所述微胶囊。

20、参考说明书附图2，当基体破裂受损时，微胶囊破裂并释放双环戊二烯，当双环戊二烯遇到基体中的催化剂时发生聚合反应，修复裂纹，实现损伤部位的自我修复，防止产生孔洞造成安全隐患。

21、本发明的第二方面，一种制备上述的超疏水高压电缆的方法，包括以下步骤：

22、s1、将绝缘层的原料按比例加入挤出机，在一根或多根线芯的外表面挤包形成绝缘层，冷却成型；

23、s2、将防护层的原料按比例加入挤出机，在绝缘层的外表面挤包形成防护层，冷却成型；

24、s3、将超疏水涂料喷涂在防护层的外表面，烘干，得到所述的超疏水高压电缆。

25、优选的，在步骤s1中的挤出温度为160~220℃；在步骤s2中的挤出温度为260~300℃。

26、如上所述，本发明的新能源车用超疏水高压电缆及其制备方法，具有以下有益效果：

27、1、本发明通过对纳米tio2进行疏水改性，在电缆的表面形成低表面能的疏水膜，疏水膜的表面接触角大于160°，极大的提升电缆表面的疏水性能；并且，tio2具有很强的紫外线屏蔽作用，使得电缆外的超疏水涂层能够有效避免电缆化学腐蚀和紫外线辐射，从而提高电缆的耐老化性和耐磨损性。

28、2、本发明在绝缘层中添加改性纳米二氧化硅，能够有效提高绝缘层的电绝缘特性和抗电老化能力，改性后的纳米二氧化硅与聚乙烯树脂产生相互作用，能够均匀分散于聚乙烯树脂中，不会产生团聚。

29、3、本发明在绝缘层和防护层中添加含有修复成分的微胶囊以及催化剂，当基体破裂受损时，微胶囊破裂并释放修复成分双环戊二烯，当双环戊二烯遇到基体中的催化剂时发生聚合反应，修复裂纹，实现损伤部位的自我修复，防止产生孔洞造成安全隐患。