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新能源汽车是未来10~20年国家重点发展项目,作为传输电能的线缆,在新能源汽车内部与充电桩领域中,线缆扮演着重要的角色,为不可或缺的一部分。新能源汽车的线缆护套设计以弹性体线缆为主,简易方便。线缆分为车内和车外。

弹性体主要分为两类,热塑性弹性体、热固性弹性体,其分子链结构一般由软链段和硬链段构成,材料特征具有高回弹性,可多次循环扭曲。目前行业里针对这些特性有几款适用于新能源汽车弹簧线缆护套的材料:TPE、PVC、TPU、硅胶、XLPE(XLPO)等。
 

性能名称 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
抗拉强度MPa 10.3 10.3 6 8.27 5.5 25
伸长率% 150 200 300 300 200 300
长期使用温度℃ 70,105 125 150 105,125 200 90,105
脆化温度℃ -40 -50 -50 -50 -40 -50
耐水性
耐气侯性
耐热老化性
耐油性
耐磨性
耐酸碱
耐臭氧
抗撕裂

一、TPE

TPE热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer)亦称为热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber)TPR,TPE的类别有:苯乙烯类、烯烃类、双烯类、氯乙烯类、聚酯类、酯类、酰胺类、有机氟类、有机硅类和乙烯类等(TPS、TPU、TPO、TPV等),通过交联反应,形成软链段和硬链段的交互网络结构。目前使用的大部分是指SEBS为基材的弹性体。

优点:加工工艺简单,密度小,价格适中,整体电缆非常柔软,能够满足现有各标准要求。

缺点:大多含有不饱和键,温定性差;耐油效果低,特别是汽油;耐气候性较差,长期使用材料热稳定性差,高温条件下材料机械性能下降很多,户外使用开裂风险大;不耐脏,粘手。

工作温度:根据客户要求,耐寒-50度;耐温120度以内。

二、聚氯乙烯弹性体

PVC(Polyvinyl chloride)聚氯乙烯线缆以聚氯乙烯为基础树脂,可通过加入不同量的增塑剂来调节其柔软性,降低其“玻璃化”温度,从而具有良好的柔软性,还可增加塑性,使其易于加工成型。交联后链段形成网状结构,弹性伸缩长度可达原弹簧长度2-4倍。

优点:阻燃和绝缘、耐酸、耐油、易加工改性、便宜。

缺点:燃烧时会有黑烟和HCl气体。

工作温度:耐寒-40度;耐温105度以内(根据客户要求)。

三、TPU

TPU(Thermal Receiver Unit)由与异氰酸酯反应的氨酯硬链段与聚酯或聚醚软链段相互嵌段结合的热塑性聚氨酯橡胶,分子结构分为聚酯型和聚醚型,由刚性嵌段和柔性链段组成,在加工工艺中注塑成型占到40%以上,挤出成型约为35%左右;弹簧伸缩长度可达原弹簧长度2-6倍。

刚性嵌段:二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和扩链剂反应的链段;

柔性链段:二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和大分子多元醇反应的链段;

优点:TPU具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性,环保材料。

缺点:目前国内加工困难,原料企业较少,成本较高。

工作温度:耐寒-40度;耐温150度以内(根据客户要求)。

由TPU原料直接加工的为雾面TPU线缆,价格在400元左右,改性的TPU为亮面,价格在200元左右。目前国内改性材料工艺难点在于挤出工艺,在原来的国产设备改造而来。在欧美国家这种线缆应用较普遍。

四、硅橡胶

硅胶(Silica Gel)亦为硅橡胶,是一种高活性的吸附材料,属非晶态物质,热固性橡胶;

 

硅橡胶为si-O键连成的链状结构,形成螺旋式分子结构,其分子间力较小,可自由旋转,良好的回弹性。采用硅胶材料加工而成的AGR硅橡胶电缆,弹性较好,适宜温度范围为-60℃-200℃电压:300/500V导体材质:工艺原理同橡胶类似,通过混炼、高压成型等工艺加工。

优点:耐热性、耐寒性和耐候性,防水,柔软性好,易于安装。

缺点:不耐油,抗撕裂能力差,价格较贵。

工作温度:耐寒-40度;耐温200度以内(根据客户要求)。

五、XLPE

XLPE(crosslinked polyethylene)交联聚乙烯是一种利用物理或化学方法,将XLPE绝缘材料的分子结构由线性的分子结构改变为网状的线性结构。一般采用硅烷交联,加入有机锡催化剂,硅烷,引发剂,抗氧剂等,交联构成三维立体网络,PE为基础树脂,硅烷为桥键材料。

转变成热固性弹性体,提高其绝缘性能,电缆的耐温范围扩大,性能得到提高。XLPE电线电缆一旦发生燃烧产生的是二氧化碳和水。

优点:较高的交联性,柔性较好,绝缘性好,结构轻便,安装方便,便宜。

缺点:耐热性差,批次间色差难控制。

工作温度:耐寒-50度;耐温100度以内(根据客户要求)。

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