一种超疏水液冷电缆的制作方法 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及电缆液冷管，属于一种超疏水液冷电缆。背景技术：2.液冷电缆是一种中空通液体、用于大电流设备的电缆，因需要通过的电流很大，所以需要冷却液来冷却。在相同截面积导体的情况下，液冷电缆的载流量可提到近3倍。目前，多数液冷电缆中通液体的管材一般为聚酯型pu管或聚醚型pu管，但是其冷却液流速达不到预期，导致散热效果差。3.市场上的大功率充电电缆根据冷却介质的不同分为油冷和水冷。油冷是将绝缘层设计成油管，将导体部分直接浸入油中，通过绝缘油的循环增加载流能力。公开号cn216084387u液冷电缆公开了“一种液冷电缆，包括线芯单元，由两个绝缘线芯绞合形成，两个绝缘线芯均包括导体、包覆于导体外的联锁铠装层和包覆于联锁铠装层外的绝缘层，导体与联锁铠装层之间具有第一空隙；冷却液，填充在第一空隙内；包带，在两个绝缘线芯绞合形成线芯单元后以包覆于线芯单元外侧，包带与线芯单元之间具有第二空隙；填充物，填充在第二空隙内；及护套层，包覆于包带外侧。冷却液与导体直接接触，提高了冷却效果，同时联锁铠装层增强了电缆抗外界机械力的能力，满足了液冷电缆使用过程中的安全、防锈、抗拉、弯曲及抗外机械力损伤等特殊要求，提高了使用系统运行的安全性。”该专利采用了油冷，冷凝管套设在导体外圈，使得电缆整体直径变大不利于操作。4.另一种是水冷电缆，即在电缆内部导线间隙增加了一些水管。冷却介质为非绝缘液体，可以是纯水或防冻液。电缆产生的热量通过绝缘层与水管之间的接触传递到液体中。然后通过液体的循环带走热量，形成冷却效果并提供一种形式的载流能力。由于这种形式是间接冷却，充电电流可能不会比油冷大，但由于结构设计的优势，充电电缆的外径可以做得更小，特别适合客户使用，并且拥有非常优越的体验。为了弥补水冷在散热方面的不足，如何提高水冷液冷管的散热效果从而降低电缆运行的温度，成了目前研究的重点。技术实现要素：5.本发明的目的在于提供一种超疏水液冷电缆，利用疏水性pu管材的超疏水性能来减小冷却液体流动阻力，从而提高冷却液的流动速度达到提升散热效率降低电缆运行温度的目的。6.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：7.一种超疏水液冷电缆，包括：缆芯以及包裹在缆芯外部的护套，缆芯包括导线、信号线、接地线、液冷管及填充物；其特征在于，所述液冷管内冷却液为水冷介质具体为乙醇和水的混合液，所述液冷管为疏水性pu管材制备。8.进一步地，所述疏水性pu管材的制备方法包括以下步骤：9.s1：将环氧树脂用有机硅进行改性；10.s2：将丙酮、纳米二氧化硅、甲苯二异氰酸酯三聚体、有机硅改性的环氧树脂、小分子扩链剂、交联剂、催化剂混合均匀，升温熟化制得疏水聚氨酯；11.s3：将所述疏水聚氨酯搅拌均匀，送入双螺杆双阶挤塑机，进行塑化挤出造粒，制得疏水性pu管材。12.进一步地，步骤s1的具体过程为，按重量组分计，将80-100份环氧树脂e44和15-20份硅烷偶联剂加入到90℃水浴中加热搅拌2-3h，取出后洗涤干燥。13.进一步地，所述硅烷偶联剂为kh-550和kh-560中的一种。14.进一步地，步骤s2的具体过程为：按重量组分计，将50-60份s1所得有机硅改性的环氧树脂、40-50份甲苯二异氰酸酯三聚体、4-5份纳米二氧化硅、35-40份扩链剂、4-5份交联剂、0.05-0.06份催化剂和50-80份丙酮混合均匀，升温至100℃，保温2-3h，然后升温至120℃，熟化2-3h得疏水聚氨酯。15.进一步地，所述扩链剂为一缩二丙二醇，所述催化剂为二月桂酸二丁锡。16.进一步地，所述交联剂为三羟甲基丙烷和三羟甲基乙烷中的一种。17.进一步地，步骤s3的具体过程为：将步骤s2所得疏水聚氨酯送入双螺杆双阶挤塑机，控温120℃，塑化挤出然后造粒，得到疏水性pu管材。18.本发明的有益效果在于：19.1.本发明通过制备一种疏水性pu管材应用于水冷液冷管，利用疏水性pu管材的超疏水性能来减小冷却液体流动阻力，从而提高冷却液的流动速度达到提升散热效率降低电缆运行温度的目的。20.2.本发明通过引入了纳米二氧化硅，使得纳米二氧化硅表面的羟基与甲苯二异氰酸酯三聚体的-nco基直接反应，将纳米二氧化硅引入聚氨酯分子链上，si—o—si键角大，旋转自由，具有柔顺性和较好的拒水性能，但是纳米二氧化硅容易团聚，故加入了有机硅改性的环氧树脂，有机硅改性的环氧树脂上面存在大量的硅氧键，可以与纳米二氧化硅的硅氧键产生结合，增加了纳米二氧化硅在聚合物体系的分散度，同时有机硅改性的环氧树脂和甲苯二异氰酸酯三聚体在扩链剂、交联剂和催化剂的作用下快速交联形成高强度疏水性能优异的聚氨酯。21.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。附图说明具体实施方式22.下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。23.实施例1：疏水性pu管材的制备方法包括以下步骤：24.s1：按重量组分计，将100份环氧树脂e44和15份kh-550加入到90℃水浴中加热搅拌3h，取出后洗涤干燥。25.s2：按重量组分计，将50份s1所得有机硅改性的环氧树脂、40份甲苯二异氰酸酯三聚体、5份纳米二氧化硅、35份一缩二丙二醇、4份三羟甲基丙烷、0.06份二月桂酸二丁锡和60份丙酮混合均匀，升温至100℃，保温2h，然后升温至120℃，熟化3h得疏水聚氨酯。26.s3：将步骤s2所得疏水聚氨酯送入双螺杆双阶挤塑机，控温120℃，塑化挤出然后造粒，即得到疏水性pu管材。制得的疏水性pu管材用上海中晨的powereachjc 2000d1型接触角测量仪测试，水接触角为158°。27.对比例1:28.s2：按重量组分计，将50份环氧树脂、40份甲苯二异氰酸酯三聚体、5份纳米二氧化硅、35份一缩二丙二醇、4份三羟甲基丙烷、0.06份二月桂酸二丁锡和60份丙酮混合均匀，升温至100℃，保温2h，然后升温至120℃，熟化3h得疏水聚氨酯。29.s3:将步骤s2所得疏水聚氨酯送入双螺杆双阶挤塑机，控温120℃，塑化挤出然后造粒，即得到疏水性pu管材。制得的疏水性pu管材用上海中晨的powereachjc 2000d1型接触角测量仪测试，水接触角为135.2°。由于对比例1中的环氧树脂没有经过有机硅改性，导致纳米二氧化硅团聚，无法均匀的分布在聚酯体系中，导致聚氨酯整体疏水性能下降。30.对比例2：31.s1：按重量组分计，将100份环氧树脂e44和15份kh-550加入到90℃水浴中加热搅拌3h，取出后洗涤干燥。32.s2：按重量组分计，将50份s1所得有机硅改性的环氧树脂、40份甲苯二异氰酸酯三聚体、35份一缩二丙二醇、4份三羟甲基丙烷、0.06份二月桂酸二丁锡和60份丙酮混合均匀，升温至100℃，保温2h，然后升温至120℃，熟化3h得疏水聚氨酯。33.s3：将步骤s2所得疏水聚氨酯送入双螺杆双阶挤塑机，控温120℃，塑化挤出然后造粒，即得到疏水性pu管材。制得的疏水性pu管材用上海中晨的powereachjc 2000d1型接触角测量仪测试，水接触角为121.3°。34.对比例2中，由于没有加入纳米二氧化硅，仅靠环氧树脂上的有机硅，由于有机硅的活性不如纳米二氧化硅，导致聚酰胺分子的硅氧键不足，疏水性下降。35.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。36.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。









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