具有阻燃性能的光伏储能高压线束及其制备方法与流程
本发明涉及新能源汽车线束，具体为一种具有阻燃性能的光伏储能高压线束及其制备方法。
背景技术：
1、光伏储能系统和动力电池系统通常需要高压线束来连接各个部件，以实现能量的传输和控制信号的传递。这些高压线束在设计和制造时需要考虑到以下几个方面：
2、电气特性：高压线束需要能够承受系统中的高电压和电流，同时保证电气连接的可靠性和安全性。因此，选用的导线材料和绝缘材料需要具有良好的耐压和耐电弧击穿性能。
3、环境适应性：光伏储能系统和动力电池系统可能面临各种环境条件，包括高温、低温、湿度等。因此，高压线束的绝缘材料需要具有良好的耐高温、耐低温和耐湿性能，以确保系统的稳定运行。
4、机械强度：高压线束在安装和使用过程中可能会受到机械挤压、拉伸等力的作用，因此需要具有良好的机械强度和耐磨损性能，以防止导线和绝缘材料的损坏。
5、防火性能：考虑到高压线束可能面临的火灾风险，其绝缘材料需要具有良好的阻燃性能，以确保在火灾发生时不会加剧火势并保护系统的安全。
6、尺寸和布局：高压线束的设计需要考虑到系统的布局和安装空间的限制，以确保线束的尺寸和形状能够适应系统的要求，并且能够方便地安装和维护。
7、总的来说，高压线束在光伏储能系统和动力电池系统中扮演着至关重要的角色，其设计和制造需要兼顾电气特性、环境适应性、机械强度、防火性能等多个方面的要求，以确保系统的安全和可靠运行。
8、此外，当前新能源汽车正朝着高电压大电流方向发展，有的高压系统承受的电压高达800v，电流高达660a，如此大的电流和电压会产生电磁辐射，电磁辐射会干扰其它电子元器件的正常运行，所以高压线束在设计时必须要考虑电磁干扰问题。高压线束常用的屏蔽电磁干扰方式有3种，分别是：(1)导线自带屏蔽层；(2)在导线外面增加屏蔽套管；(3)从源头上屏蔽，直接在高压设备上增加滤波器。
9、由于具有优异电磁屏蔽性能的填料都具有很好的导电性，如何在兼顾安全性的同时实现复合材料绝缘和电磁屏蔽性能的统一，成为发展新一代光伏储能高压线束的关键问题。
10、cn 115612250 a公开了一种生物质碳基超轻绝缘电磁屏蔽材料的制备方法，通过生物质碳临界尺寸的设计、核心电导率的调制、界面的绝缘包覆等方式，使材料可与器件基体相融合，并在其中产生电磁感应屏蔽的同时，颗粒间的绝缘壳层有效阻断电子的输运，形成较高的体电阻率，保证周围接插件的电气安全和性能。其缺陷在于碳基材料本身体电阻率较低，很难在保证电磁屏蔽性能的同时提高其电阻。此外，其阻燃性能较差，在高压电缆中的应用具有较大的局限性。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种具有阻燃性能的光伏储能高压线束及其制备方法。
2、一种具有高阻燃性能的光伏储能高压线束，包括线芯和绝缘层。
3、所述线芯为铜导线、铝合金导线中的一种。
4、所述绝缘层包括以下原料：
5、聚氯乙烯树脂；
6、聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅。
7、优选地，所述具有高阻燃性能的光伏储能高压线束，按质量份计，包括以下原料：
8、聚氯乙烯树脂100份；
9、聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅1-10份。
10、进一步优选地，所述具有高阻燃性能的光伏储能高压线束，按质量份计，包括以下原料：
11、聚氯乙烯树脂100份；
12、聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅1-5份。
13、所述聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅的制备方法，包括以下步骤：
14、s1将乙酰胺与无水氯化铝混合搅拌至无水氯化铝溶解，得到乙酰胺氢氧化铝离子液体；
15、s2将氮化硅加入到步骤s1制得的乙酰胺氢氧化铝离子液体中，搅拌并超声，然后离心，得到铝离子负载的氮化硅；
16、s3对步骤s2得到的铝离子负载的氮化硅进行加热处理，得到氧化铝/氮化硅；
17、s4将盐酸多巴胺、水混合搅拌至盐酸多巴胺溶解，得到盐酸多巴胺水溶液，再加入步骤s3得到的氧化铝/氮化硅，并用三(羟甲基)氨基甲烷水溶液调节ph，最后，搅拌、离心、干燥，得到所述聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅。
18、优选地，所述聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅的制备方法，包括以下步骤：
19、s1按质量份计，将5-10份乙酰胺与20-40份无水氯化铝混合，搅拌至无水氯化铝溶解，得到乙酰胺氢氧化铝离子液体；
20、s2按质量份计，将14-28份氮化硅加入到步骤s1制得的乙酰胺氢氧化铝离子液体中，搅拌并超声5-10min，然后离心，得到铝离子负载的氮化硅；
21、s3对步骤s2得到的铝离子负载的氮化硅进行加热处理，从室温以1-3℃/min升温至100-120℃，再以10-15℃/min升温至500-600℃，恒温氧化30-60min，最后自然冷却至室温，得到氧化铝/氮化硅；
22、s4按质量份计，将1-3份盐酸多巴胺、200-400份水混合搅拌至盐酸多巴胺溶解，得到盐酸多巴胺水溶液，再加入4-8份步骤s3得到的氧化铝/氮化硅，并用7-8wt％三(羟甲基)氨基甲烷水溶液调节ph至7-9，搅拌20-40min，最后，离心、干燥，得到所述聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅。
23、所述超声频率为30-50khz，功率为300-400w。
24、本发明还提供了一种具有高阻燃性能的光伏储能高压线束的制备方法，包括以下步骤：将聚氯乙烯树脂、聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅混合，置于双螺杆挤出机中造粒，得到绝缘层材料；采用常规工艺将绝缘层材料包覆在线芯外，形成绝缘层，得到所述具有高阻燃性能的光伏储能高压线束。
25、所述双螺杆挤出机的进料区温度为120-130℃；中间区温度为170-180℃；出料区温度为160-170℃。
26、新能源汽车的高压电线所产生的电磁场通常是高频的。这是因为在电动车辆中，高压电线主要用于连接电池、电动机、逆变器等部件，这些部件通常涉及到高频交流电信号的传输和控制。例如，电动机的控制器(ecu)会以高频的方式来控制电机的转速和扭矩，逆变器也会以高频的方式来调节电能的转换。因此，高压电线在这些部件之间传输的电流通常是高频的，相应地产生的电磁场也是高频的。
27、氮化硅是一种具有优异热导性和机械性能的陶瓷材料，它在高频电磁屏蔽方面具有一定的潜力。氮化硅具有较高的介电常数和低的介电损耗，能够有效地吸收和散射高频电磁波。
28、氧化铝是一种常用的陶瓷材料，具有优异的机械性能和化学稳定性。虽然氧化铝的介电常数相对较低，但它仍然可以用于高频电磁屏蔽，特别是在微波频段的屏蔽效果较好。
29、因此，本发明认为如果能够结合氧化铝和氮化硅的优点，能够得到一种同时具有优异绝缘性和电磁屏蔽性能的材料。本发明通过将氮化硅置入乙酰胺氢氧化铝离子液体中，并在超声搅拌下使得氮化硅表面能够有效附着足量的氢氧化铝，然后调控适当的升温速率，使得氮化硅表面的氢氧化铝氧化成氧化铝，并尽量降低氧化过程对氮化硅的影响，得到具有优异绝缘性和电磁屏蔽性能的氧化铝/氮化硅材料。但是，本发明发现，本发明制得的氧化铝/氮化硅材料其在聚氯乙烯树脂中的分散性较差，因此，本发明进一步采用聚多巴胺包覆氧化铝/氮化硅材料，得到聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅，其和聚乙烯树脂具有更好的相容性，在聚乙烯树脂中分散的更均匀。
30、本发明将制得的聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅按照适当的比例和聚氯乙烯树脂混合，得到了一种具有优异绝缘性和电磁屏蔽性能的绝缘材料，其能够应用于新能源汽车的高压线束绝缘层，相较于传统的新能源汽车高压线束两层绝缘层一层屏蔽层的结构，本发明制得的高压线束在保证绝缘性和电磁屏蔽性能的同时，极大的简化了线束结构，缩减了工艺流程，是新能源汽车高压线束未来的发展方向。
31、此外，由于聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅的存在，氧化铝和氮化硅在高温下不易燃烧，并且具有较高的熔点和热稳定性，本发明制得的新能源汽车的高压线束还具有优异的阻燃性能。
32、本发明有益效果：
33、本发明以氮化硅、乙酰胺氢氧化铝离子液体、盐酸多巴胺为原料，制得了具有优异绝缘性和电磁屏蔽性能的聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅，并将其应用于新能源汽车的高压线束绝缘层，相较于传统的新能源汽车高压线束两层绝缘层一层屏蔽层的结构，本发明制得的高压线束在保证绝缘性和电磁屏蔽性能的同时，极大的简化了线束结构，缩减了工艺流程，是新能源汽车高压线束未来的发展方向。
技术特征：
1.一种具有高阻燃性能的光伏储能高压线束，其特征在于，包括线芯和绝缘层；
2.如权利要求1所述具有高阻燃性能的光伏储能高压线束，其特征在于，按质量份计，包括以下原料：
3.如权利要求2所述具有高阻燃性能的光伏储能高压线束，其特征在于，所述聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅的制备方法，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述具有高阻燃性能的光伏储能高压线束，其特征在于，步骤s2所述超声频率为30-50khz，功率为300-400w。
5.如权利要求3所述具有高阻燃性能的光伏储能高压线束，其特征在于，步骤s3所述加热处理的具体步骤为：从室温以1-3℃/min升温至100-120℃，再以10-15℃/min升温至500-600℃，恒温氧化30-60min，最后自然冷却至室温。
6.如权利要求3所述具有高阻燃性能的光伏储能高压线束，其特征在于，步骤s4所述三(羟甲基)氨基甲烷水溶液的浓度为7-8wt％。
7.一种制备如权利要求1-6任一项所述的具有高阻燃性能的光伏储能高压线束的方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚氯乙烯树脂、聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅混合，置于双螺杆挤出机中造粒，得到绝缘层材料；采用常规工艺将绝缘层材料包覆在线芯外，形成绝缘层，得到所述具有高阻燃性能的光伏储能高压线束。
8.如权利要求7所述具有高阻燃性能的光伏储能高压线束的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的进料区温度为120-130℃；中间区温度为170-180℃；出料区温度为160-170℃。
技术总结
本发明涉及新能源汽车线束技术领域，具体为一种具有阻燃性能的光伏储能高压线束及其制备方法。本发明以氮化硅、乙酰胺氢氧化铝离子液体、盐酸多巴胺为原料，制得了具有优异绝缘性和电磁屏蔽性能的聚多巴胺包覆的氧化铝/氮化硅，并将其应用于新能源汽车的高压线束绝缘层，相较于传统的新能源汽车高压线束两层绝缘层一层屏蔽层的结构，本发明制得的高压线束在保证绝缘性和电磁屏蔽性能的同时，极大的简化了线束结构，缩减了工艺流程，是新能源汽车高压线束未来的发展方向。
技术研发人员：左剑龙,程花平,梁志勤
受保护的技术使用者：深圳市龙辉电业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23