[发明专利]一种基于改性材料的摩擦压力感应电缆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及压力电缆领域，尤其涉及摩擦压力感应电缆制备领域。

背景技术

随着科学技术的发展，压力电缆在过去数十年里取得了长足的发展,其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道、医疗等众多行业。特别是在智能交通领域，压力电缆以其良好的性能，高度的可靠性，简易的安装方法，还有逐步降低的价格等特性使其在日益扩展的应用中成为理想的选择。

一般普通压力电缆的输出为模拟信号，模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号，或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。而现有应用在智能交通技术中的压力电缆主要是利用压电效应制造而成的，这样的电缆也称为压电电缆。尽管压力电缆应用范围如此广泛，但它本身存在高阻抗，信号微弱这一弊端，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器才能克服。

因此，寻找性能优良的压力感应电缆成为业界目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种信号强度大的摩擦压力感应电缆。

本发明旨在对摩擦压力感应电缆的摩擦材料通过掺杂改性等方式来提高摩擦压力感应电缆自身的性能。具体来说，是对摩擦压力感应电缆的高分子聚合物绝缘层进行掺杂其他活性介电材料，比如钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、纳米二氧化硅、金云母、白云母等材料，优选钛酸钡。

具体来说，本发明通过如下技术方案解决上述技术问题的。

一种摩擦压力感应电缆，其包括依次同轴贴合设置的中心导线、改性高分子聚合物绝缘层、电极层和绝缘外层；所述中心导线与改性高分子聚合物绝缘层，和/或改性高分子聚合物绝缘层与电极层分别通过摩擦产生信号；所述中心导线和电极层是该摩擦压力感应电缆的输出电极，所述改性高分子聚合物绝缘层含有高分子聚合物和改性材料。

其中，所述改性材料为钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、纳米二氧化硅、金云母、白云母中的一种或几种。

其中，加入所述改性材料的质量为改性高分子聚合物质量的1%-45%。

其中，中心导线与改性高分子聚合物绝缘层为一体设置，改性高分子聚合物绝缘层与电极层之间没有缝隙或缝隙极小。

其中，所述改性高分子聚合物绝缘层通过液态固化成型在中心导线上。

其中，在电极层与绝缘外层之间设有屏蔽层。

其中，所述的中心导线为镀锡铜导线、镀锌铜导线、或镀银铜导线中一种或几种编织而成。

其中，在改性高分子聚合物绝缘层和电极层之间还进一步设置有第二高分子聚合物绝缘层。

其中，所述改性高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层之间，第二高分子聚合物绝缘层与电极层之间没有缝隙或缝隙极小。

其中，所述电极层和第二高分子聚合物绝缘层中至少有一个层结构上设置有微纳结构。

其中，所述高分子聚合物绝缘层所用材料选自聚二甲基硅氧烷、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯中的一种。

其中，所述电极层所用材料选自铟锡氧化物、银纳米线膜、铜、铁、铝、银、铂、钯、铝、镍、钛、铬、锡、锰、钼、钨或钒、铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金、钽合金中的一种或几种。

本发明还提供一种摩擦压力感应电缆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）改性高分子聚合物溶液的制备：在高分子聚合物中加入改性材料制备得到改性高分子聚合物，后加入固化剂得到改性高分子聚合物溶液；

（2）浇注空腔骨架的形成：在中心导线的一端加装盲孔密封管件，在距离盲孔密封管件L处加装通孔密封管件，在盲孔密封管件和通孔密封管件外层设置包覆层，形成以盲孔密封管件和通孔密封管件为上下底面的封闭空腔结构；

（3）浇注：将通孔密封管件从步骤（2）的浇注空腔骨架取下，将步骤（1）制备的高分子聚合物溶液浇注到步骤（2）制备的浇注空腔内，后将通孔密封管件加装浇注后的空腔上对其封闭得到浇注结构；

（4）定型：将步骤（3）得到的封闭浇注结构烘烤定型；之后将盲孔密封管件、通孔密封管件以及用于形成空腔的辅助结构取下；以及

（5）绝缘外层的形成：在步骤（4）定型后的电极层外缠绕绝缘外层，得到摩擦压力感应电缆。