淺談汽車線束電線材質(zhì)特性
在汽車行業(yè)中,汽車電線的溫度一般分為以下等級(jí):
表1
注釋1:-25℃的A溫度對聚氯乙烯(PVC)也是可以接受的。
下面我就簡單介紹一下常見的汽車電線絕緣層材質(zhì):
1、聚氯乙烯PVC(Polyvinyl chloride)
無固定熔點(diǎn),80~85℃開始軟化,在100℃以上或經(jīng)長時(shí)間陽光曝曬,就會(huì)分解而產(chǎn)生氯化氫,并進(jìn)一步自動(dòng)催化分解,引起變色,物理機(jī)械性能也迅速下降,在實(shí)際應(yīng)用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對熱和光的穩(wěn)定性。
PVC,價(jià)格便宜,具有阻燃(阻燃值為40以上)、耐化學(xué)藥品性高(耐濃鹽酸、濃度為90%的硫酸、濃度為60%的硝酸和濃度20%的氫氧化鈉)、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn)。
PVC對光、熱的穩(wěn)定性較差。軟化點(diǎn)為85℃,于130℃開始分解。在不加熱穩(wěn)定劑的情況下,聚氯乙烯100℃時(shí)即開始分解,130℃以上分解更快。
因此在T1時(shí),我們一般選擇PVC作為電線絕緣層材質(zhì)。國標(biāo),德標(biāo),日標(biāo)都是采用PVC作為絕緣層材質(zhì)。
PVC在在100℃以上或經(jīng)長時(shí)間陽光曝曬,就會(huì)分解而產(chǎn)生氯化氫,并進(jìn)一步自動(dòng)催化分解,引起變色,物理機(jī)械性能也迅速下降,在實(shí)際應(yīng)用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對熱和光的穩(wěn)定性。
所以在T2與T3時(shí),我們必須加入熱穩(wěn)定劑。PVC與130℃開始分解,這就是為什么我們PVC最高只能用在T3。
2,交聯(lián)聚乙烯(XLPE)
交聯(lián)聚乙烯(XLPE)絕緣比重為1.2g/cm3,而聚氯乙烯(PVC)絕緣比重為1.35g/cm3。由于XLPE絕緣綜合性能比PVC絕緣強(qiáng),按國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T12706-2002)允許交聯(lián)聚乙烯絕緣的厚度要比聚氯乙烯絕緣的厚度要薄,因此,XLPE絕緣電纜比PVC絕緣電纜重量輕,直徑要小,安裝敷設(shè)方便,附件接頭簡單,而得到廣泛使用。
XLPE絕緣電纜顯著改善了PVC絕緣電纜的性能。PVC絕緣電纜長期工作溫度只有70℃,而XLPE絕緣電纜的長期允許工作溫度可達(dá)90℃,且在130℃溫度下以保持彈性狀態(tài),相對同等截面的PVC絕緣電纜,它的截流量可提高約25%。但是XLPE的價(jià)格比PVC高點(diǎn),所以在低溫時(shí),一般選擇PVC,但是在T3或T4時(shí),一般我們都優(yōu)先選擇XLPE。
值得注意的是: XLPE不含鹵素,而PVC包含鹵元素Cl。PVC高溫下分解出的鹵素氯氣具有很強(qiáng)的毒性,會(huì)影響到人的呼吸系統(tǒng)系。因此XLPE相對比較安全。
3.交聯(lián)聚烯烴(XLPO)
XLPO的機(jī)械性能與物理性能與XLPE的類似。但是,XLPO具有極好的無鹵阻燃性,而且還具有低發(fā)煙性和無害性(毒性和體育性較小)。值得一提的是,XLPO具有極好的柔韌性,且在160℃以內(nèi)具有極好的穩(wěn)定性。因此一般在溫度等級(jí)要求較高(T4),柔韌性要求高(線束彎折較大處)時(shí),我們一般會(huì)選擇XLPO。我們經(jīng)常會(huì)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙中能夠找到XLPO絕緣層電線。
4. 乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)
ETFE的英文為中文全稱為:乙烯-四氟乙烯共聚物,俗稱:F-40。
ETFE是一種堅(jiān)韌的材料,各種機(jī)械性能達(dá)到較好的平衡——抗撕拉極強(qiáng)、抗張強(qiáng)度高、中等硬度、出色的抗沖擊能力、伸縮壽命長。ETFE是良好的電介質(zhì)材料,絕緣強(qiáng)度高,介電常數(shù)為2.6,電阻率高,耗散因數(shù)低,僅為0.003。其低介電常數(shù),在頻率和溫度變化的情況下基本恒定。
ETFE的使用溫度范圍較實(shí)用較廣,恒定溫度通常設(shè)定為-65°C 到 +150°C之間。對大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)的物理屬性影響小,對普通氣體和水氣的滲透性低。極適用于水、燃料、油、酸堿環(huán)境中。
我們常常會(huì)在農(nóng)業(yè)溫室的覆蓋材料、各種異型建筑物的篷膜材料,如運(yùn)動(dòng)場看臺(tái)、建筑錐型頂、娛樂場等上看到此材料。這樣的材料用在汽車線束上,說明此處的環(huán)境是比較惡劣的。一般是那種高溫,經(jīng)常接觸流體(酸,堿,油等),外露的地方。
因?yàn)槠囯娋絕緣層不可能是單一的材質(zhì),肯定會(huì)添加阻燃劑,耐熱劑等。雖說ETFE溫度范圍最高在150℃。但是通常在阻燃劑作用下,我們在T5(150℃)溫度時(shí)會(huì)選擇ETFE。
5,硅膠(Silicone)
硅膠是一種高活性吸附材料,屬非晶態(tài)物質(zhì)。硅膠主要成分是二氧化硅,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不燃燒?梢姽枘z可以用在溫度等級(jí)特高的地方。
硅膠其介電損耗、耐電壓、耐電弧、耐電暈、體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)等均在絕緣材料中名列前茅,而且它們的電氣性能受溫度和頻率的影響很小。良好的絕緣性與熱穩(wěn)定性,決定了它是高溫情況下良好的電線絕緣材質(zhì)。一般情況下,硅膠絕緣層電線能達(dá)到T6的等級(jí)。
6. 三元乙丙橡膠(EPDM)
三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯和少量的非共軛二烯烴的共聚物,是乙丙橡膠的一種,以EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)表示。其耐臭氧、耐熱、耐候等耐老化性能優(yōu)異,可廣泛用于汽車部件、建筑用防水材料、電線電纜護(hù)套、耐熱膠管、膠帶、汽車密封件等領(lǐng)域。
EPDM是一種很特殊的電線絕緣層材質(zhì),它能吸收大量的填料和油而影響特性不大。其具有極好的穩(wěn)定性好,耐磨性、彈性、耐油。
EPDM最低使用溫度-40~-60℃,可長期在130℃條件下使用。因此我們在T3,耐磨性要求高,柔韌性要求高(需要有良好的彈性),油接觸多的地方使用。
以上都是汽車電線絕緣層常見的材質(zhì)。其他絕緣層材質(zhì),比如聚酰胺PA, 聚丙烯PP,聚氨酯PUR,多聚不飽和脂及酸PFA(T8等級(jí))等,一般用的很少或者特殊的情況下才使用,就不一一介紹。
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