新能源汽車是未來10~20年國家重點發(fā)展項目,作為傳輸電能的線纜,在新能源汽車內(nèi)部與充電樁領(lǐng)域中,線纜扮演著重要的角色,為不可或缺的一部分。新能源汽車的線纜護套設(shè)計以彈性體線纜為主,簡易方便。線纜分為車內(nèi)和車外。
彈性體主要分為兩類,熱塑性彈性體、熱固性彈性體,其分子鏈結(jié)構(gòu)一般由軟鏈段和硬鏈段構(gòu)成,材料特征具有高回彈性,可多次循環(huán)扭曲。目前行業(yè)里針對這些特性有幾款適用于新能源汽車彈簧線纜護套的材料:TPE、PVC、TPU、硅膠、XLPE(XLPO)等。
性能名稱 | DQPVC | XLPO | EPDM | TPE | SILICONE | TPU |
密度(g/cm³) | 1.5 | 1.30 | 1.50 | 1.20 | 1.20 | 1.10 |
硬度(邵氏A) | 78 | 80 | 80 | 80 | 70 | 80 |
抗拉強度MPa | 10.3 | 10.3 | 6 | 8.27 | 5.5 | 25 |
伸長率% | 150 | 200 | 300 | 300 | 200 | 300 |
長期使用溫度℃ | 70,105 | 125 | 150 | 105,125 | 200 | 90,105 |
脆化溫度℃ | -40 | -50 | -50 | -50 | -40 | -50 |
耐水性 | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) |
耐氣侯性 | 可 | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) | 可 | 優(yōu) |
耐熱老化性 | 可 | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) |
耐油性 | 差 | 優(yōu) | 可 | 可 | 可 | 優(yōu) |
耐磨性 | 差 | 優(yōu) | 優(yōu) | 可 | 優(yōu) | 優(yōu) |
耐酸堿 | 可 | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) | 可 | 優(yōu) |
耐臭氧 | 可 | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) | 可 | 優(yōu) |
抗撕裂 | 差 | 優(yōu) | 可 | 可 | 差 | 優(yōu) |
一、TPE
TPE熱塑性彈性體(Thermoplastic Elastomer)亦稱為熱塑性橡膠(Thermoplastic Rubber)TPR,TPE的類別有:苯乙烯類、烯烴類、雙烯類、氯乙烯類、聚酯類、酯類、酰胺類、有機氟類、有機硅類和乙烯類等(TPS、TPU、TPO、TPV等),通過交聯(lián)反應(yīng),形成軟鏈段和硬鏈段的交互網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。目前使用的大部分是指SEBS為基材的彈性體。
優(yōu)點:加工工藝簡單,密度小,價格適中,整體電纜非常柔軟,能夠滿足現(xiàn)有各標(biāo)準要求。
缺點:大多含有不飽和鍵,溫定性差;耐油效果低,特別是汽油;耐氣候性較差,長期使用材料熱穩(wěn)定性差,高溫條件下材料機械性能下降很多,戶外使用開裂風(fēng)險大;不耐臟,粘手。
工作溫度:根據(jù)客戶要求,耐寒-50度;耐溫120度以內(nèi)。
二、聚氯乙烯彈性體
PVC(Polyvinyl chloride)聚氯乙烯線纜以聚氯乙烯為基礎(chǔ)樹脂,可通過加入不同量的增塑劑來調(diào)節(jié)其柔軟性,降低其“玻璃化”溫度,從而具有良好的柔軟性,還可增加塑性,使其易于加工成型。交聯(lián)后鏈段形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),彈性伸縮長度可達原彈簧長度2-4倍。
優(yōu)點:阻燃和絕緣、耐酸、耐油、易加工改性、便宜。
缺點:燃燒時會有黑煙和HCl氣體。
工作溫度:耐寒-40度;耐溫105度以內(nèi)(根據(jù)客戶要求)。
三、TPU
TPU(Thermal Receiver Unit)由與異氰酸酯反應(yīng)的氨酯硬鏈段與聚酯或聚醚軟鏈段相互嵌段結(jié)合的熱塑性聚氨酯橡膠,分子結(jié)構(gòu)分為聚酯型和聚醚型,由剛性嵌段和柔性鏈段組成,在加工工藝中注塑成型占到40%以上,擠出成型約為35%左右;彈簧伸縮長度可達原彈簧長度2-6倍。
剛性嵌段:二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)和擴鏈劑反應(yīng)的鏈段;
柔性鏈段:二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)和大分子多元醇反應(yīng)的鏈段;
優(yōu)點:TPU具有卓越的高張力、高拉力、強韌和耐老化的特性,環(huán)保材料。
缺點:目前國內(nèi)加工困難,原料企業(yè)較少,成本較高。
工作溫度:耐寒-40度;耐溫150度以內(nèi)(根據(jù)客戶要求)。
由TPU原料直接加工的為霧面TPU線纜,價格在400元左右,改性的TPU為亮面,價格在200元左右。目前國內(nèi)改性材料工藝難點在于擠出工藝,在原來的國產(chǎn)設(shè)備改造而來。在歐美國家這種線纜應(yīng)用較普遍。
四、硅橡膠
硅膠(Silica Gel)亦為硅橡膠,是一種高活性的吸附材料,屬非晶態(tài)物質(zhì),熱固性橡膠;
硅橡膠為si-O鍵連成的鏈狀結(jié)構(gòu),形成螺旋式分子結(jié)構(gòu),其分子間力較小,可自由旋轉(zhuǎn),良好的回彈性。采用硅膠材料加工而成的AGR硅橡膠電纜,彈性較好,適宜溫度范圍為-60℃-200℃電壓:300/500V導(dǎo)體材質(zhì):工藝原理同橡膠類似,通過混煉、高壓成型等工藝加工。
優(yōu)點:耐熱性、耐寒性和耐候性,防水,柔軟性好,易于安裝。
缺點:不耐油,抗撕裂能力差,價格較貴。
工作溫度:耐寒-40度;耐溫200度以內(nèi)(根據(jù)客戶要求)。
五、XLPE
XLPE(crosslinked polyethylene)交聯(lián)聚乙烯是一種利用物理或化學(xué)方法,將XLPE絕緣材料的分子結(jié)構(gòu)由線性的分子結(jié)構(gòu)改變?yōu)榫W(wǎng)狀的線性結(jié)構(gòu)。一般采用硅烷交聯(lián),加入有機錫催化劑,硅烷,引發(fā)劑,抗氧劑等,交聯(lián)構(gòu)成三維立體網(wǎng)絡(luò),PE為基礎(chǔ)樹脂,硅烷為橋鍵材料。
轉(zhuǎn)變成熱固性彈性體,提高其絕緣性能,電纜的耐溫范圍擴大,性能得到提高。XLPE電線電纜一旦發(fā)生燃燒產(chǎn)生的是二氧化碳和水。
優(yōu)點:較高的交聯(lián)性,柔性較好,絕緣性好,結(jié)構(gòu)輕便,安裝方便,便宜。
缺點:耐熱性差,批次間色差難控制。
工作溫度:耐寒-50度;耐溫100度以內(nèi)(根據(jù)客戶要求)。
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