辐照交联汽车电线技术简介.docx

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1、辐照交联汽车电线技术简介第一篇：辐照交联汽车电线技术简介辐照交联汽车电线技术简介【摘要】本文介绍了辐照交联线缆制造技术和辐照交联汽车电线的主要特点，分析了汽车电线的技术要求和目前国内外技术发展概况，预测了今后的发展趋势，指出了辐照交联汽车电线制造流程中主要工序的关键技术，最后建议走合作之路发展我国辐照交联汽车电线。本文对汽车制造厂如何选用汽车电线也具有一定的价值。1.辐照交联电线技术早在1952年，美国科学家即以原子核反应堆作辐射源制成交联聚乙蟠，之后采用电子加速器产生的射线对塑料进行辐射加工的技术后来居上地发展起来。线缆行业始终是该项技术的重点应用领域。目前全球约有600台电子加速器，其中2

2、00余台用于生产电线电缆。在我国，热缩套管和线缆制造业已位居辐射技术产业化应用的前两席。所谓交联是将高分子聚合物从链状结构的热塑性材料转变为立体网状结构的热固性材料。热塑性材料受热会熔融流动，线缆绝缘或护套的加工正是利用了这一特性；热固性材料&127;（交联型高分子）高温下也不会熔融变形，无法挤塑加工，但却具有热塑性材料所不具备的优点：分子链段交叉连接，即不但拧成了一股绳，而且抱成了一个团，因此机械性能优异；长期耐热特性好，制品尺寸稳定；耐化学腐蚀。线缆行业采用的交联方法有三种：过氧化物交联法（CV法）;硅烷交联法（SV法）和电子束交联法（或称辐照交联）。三种方法各有所长。&127;CV法广泛

3、用于生产高压和超高压电力电缆，交联过程在充有高温、高压气体（或汽体）&127;的硫化管中完成，导体截面小的绝缘线在管中易被拉长甚至拉断；&127;SV法主要用于生产中低压电力电缆，包括汽车用电池电缆。这两种方法都是加入交联剂（过氧化物或硅氧烷）来引发交联，属于化学交联方法。辐照交联则是包含化学变化的物理交联方法。线缆的电子束辐射加工是先用热塑性材料挤塑绝缘或护套，再用高能射线轰击，达到改变聚合物分子链结构、促成其交联的目的。电子加速器的工作原理与电视机显像管相类似，由加热的电子枪产生电子，依靠直流加速器高压装置正负电极之间的高电压导引电子飞离电子枪，再由真空束流管加速并聚焦。之后当电子束流穿过

4、扫描磁场时，将被扫描成线条状后穿越金属箔窗，照射箔窗下由束下传送装置输送的被加工物。电子携带的能量取决于加速器施加的高电压，常用兆电子伏特(MeV)来表示。束流与加速电压决定了辐照功率，其中束流表示单位时间内提供多少个电子,&127;lmA的束流表示每秒有6.21015个电子。聚合物在受到高能电子束照射时，化学键将先被破坏，然后形成新的分子链结构。有的聚合物的反应以降解为主，有的则以交联为主。幸运的是，电缆业广泛运用的聚烯烧、聚氯乙烯(PVC)、橡胶(如EPDM)和热塑性弹性体(如TPU)等以交联反应为主。以聚乙烯(PE)为例，高能电子束首先使C-H键断裂，生成带自由端基的活性大分子链和活泼的

5、氢原子，然后氢原子攻击分子链，夺取其中的氢原子生成氢气和带自由端基的分子链，相邻的带有自由端基的链段交叉连接形成横向的C-C交联键。不同材料对辐射的敏感性是不一样的。为了提高辐射交联效率，通常要在材料中加入敏化剂和增感剂。交联电缆在以下方面有显著变化：耐热等级提高，即使燃烧也不熔融滴落；耐化学腐蚀，不溶解于油和有机溶剂；抗张强度、耐磨性、抗压性、抗冲击、抗撕裂和抗剪切等机械性能大为提高，硬度和抗切通特性则基本不变或略有提高，但断裂伸长率有所降低；电气绝缘强度基本不变。辐照交联与化学交联相比较，还具有以下特点：- 可加工材料多，材料无货架寿命限制。-不需高温、高压条件，能耗低。- 由于吸收辐射能

6、量引起的聚合物温升通常不超过7(C,加有水合氧化铝或氢氧化镁等阻燃剂的无卤聚烯煌绝缘层或护套不会在交联过程中因高温分解，因而特别适合于加工阻燃电缆。- 可获得较高的耐温等级。已制成耐温等级150。C的辐照交联聚乙烯绝缘汽车线。-加工后无残留物，长期与酸液接触也不会有明显溶胀。-容易控制交联度。- 生产效率高。小线交联效率一般只受限于束下传送速度，目前汽车电线制造业已有2000mmin的报道。现在由于辐照功率和效率的提高，即使是绝缘较厚的汽车电池电缆也可采用辐射交联工艺生产。- 特别适合加工小截面导体、薄壁和超薄壁绝缘的高性能交联电缆。这一特点使电子束交联技术在汽车电线制造领域获得了广泛运用。辐

7、照交联线缆技术也在不断发展和完善中，目前尚不适合加工特粗的电缆和导体四周绝缘层厚度不均匀(如带状)的电缆，其原因在于这些电缆所受辐射的均匀性问题难以很好解决，可能会出现局部升温、累积电荷导致放电击穿绝缘和截面各点交联度不均匀等情况。2.低压汽车线的技术特点及要求现代汽车采用低压直流供电系统,标称电压有6、12、24伏，并以车体为一极单线供电，故汽车电线多为单芯导体。汽车电线包括驱动系统电缆，如电池引线电缆、点火线、油泵电缆；通信系统电缆和线束复用系统线缆，如音响线、车载电话线、多模光纤；安全系统电缆，如防刹车抱死系统(ABS)&127;电缆、刹车磨损监测电缆(使用温度-60+260。;舒适系统

8、电缆，如汽车空调线、座椅调节和温控电缆等。一般将汽车线分为电池电缆(BatteryCabIe)和低压主回路电缆(LowTensionPrimaryCable)两大类，有的也将点火线单独列出。前两种电缆都适合于标称电压不超出50V的电气系统。我国1988年实施的公路车辆低压电缆(电线)(GB9328-88)中电缆性能要求、电缆结构与国际先进标准(如国际标准化组织ISO6722-96标准、日本机动车标准协会JASOD608标准和美国SAE标准)相比有较大差距。本文将主要根据美国机动车工程师协会(SAE)标准SAEJ1128-JAN1995低压主回路电缆，介绍低压汽车电线技术特点。SAE标准是国际公

9、认的水平较高的权威性技术文件，充分反映了国际汽车电线的技术水平和多年来汽车电线的开发成果。随着我国汽车业日益融入国际竞争大环境，该标准将为更多的汽车厂熟悉和采用。根据绝缘的不同，电缆分为以下类型(表1)。表1绝缘薄壁型通用型专用型重荷型热塑性材料TWPGPTHDT热固性弹性体STSHTS交联聚烯煌TXLGXLSXL热塑性弹性体TWEGTEHTE电缆规格见表2o表2SAE导体规格(mm2)导体线规号导体最小截面(mm2)绞合导体结构(根数X单线直径mm)0.22240.20570.6060.35220.32470.7650.5200.50870.9630.8180.760191.1701.131

10、91.4301.85191.8052.91192.2754.65373.18587.231974.221注：绞合导体结构一列为作者所加，仅供参考。单线直径直接采自美国线规。低压汽车电线绝缘厚度和最大外径如表3所示。表3(mm)电缆规格TWPTWETXLGPTGTEGXLSTSSXL绝缘厚度最大外径绝缘厚度最大外径绝缘厚度最大外径标称最薄点标称最薄点标称最薄点0.220.400.281.500.350.400.281.700.50.400.281.900.580.412.400.740.522.800.80.400.282.200.580.412.500.760.533.0010.400.282

11、.400.580.412.900.810.673.4020.400.282.700.580.413.200.890.623.9030.450.323.300.660.483.800.940.664.6050.500.354.000.780.554.701.040.735.3080.650.394.900.940.666.001.090.766.20绝缘机械性能要求见表4o&127;采用美国ASTMD412、D573及E145I11型试验方法，样品不从成品电缆上取样，而是来自材料压片(压片经辐照处理)。表4电缆型号原始拉伸性能老化条件抗张强度(MPa)断裂伸率()老化温度(2。C)老化时间168

12、hTWPGPTHDT11125110STSHTS7150110TXLGXLSXL1015O155TWEGTEHTE11200150热老化绝缘抗张强度不低于原始值的80%,断裂伸率不低于原始值的50%。成品电缆的检测项目列于表5。表5序号项目主要试验条件及要求1导体截面积满足表2要求。绞合导体中单线镀层质量ASTMB33或B1893导体可焊性通过本标准规定的焊接试验或按ASTMB49进行试验，氧化层厚度不大于200埃。有镀层导体不作此试验。4电缆最大外径满足表3要求。5绝缘最小厚度满足表3要求。6绝缘机械性能满足表4要求。耐电压试验100OV/50或60HZ,Imin不击穿。低温弯曲低温条件:-

13、402oC3ho绝缘无开裂,且能通过耐电压试验&127。9燃烧试验样品与水平面成45。，本生喷灯燃烧15s,移开后70s内电缆上的火焰应熄灭。溶剂相容性直径溶胀不超过表6规定，表面不开裂。耐臭氧性将试样卷绕，在臭氧含量为1005pphm的环境中试验192h,温度653oCo绝缘不开裂。抗切通刀具所加负荷应不低于规定值。13耐磨性在规定负荷下磨透绝缘所用砂纸长度应不小于规定值。14交联通过热板试验。15绝缘剥离力与用户协议。在前文表1中，并没有排除PVC绝缘汽车电线（属热塑性绝缘类型）。国外厂家采用优质级（PremiUmGrade）PVC生产GPT型电缆，使用温度范围为-20+60C;或者10+

14、105。这种优质PVC均用高档添加剂，按特殊配方加工而成，成本较高。尽管如此，用优质PVC制成的GPT电线要通过上表俵5）中低温弯曲、&溶剂相容性、抗切通、耐磨性等试验项目仍相当勉强，通常不得不作出妥协。因此国外PVC汽车电线用量已逐渐减少，高级轿车中更是如此。从上表可知，低压汽车线的试验项目虽不多，某些项目的试验方法和要求却不同一般电线，这里仅举几例：一耐压试验。取600mm长的电缆样品,两端各去掉25mm的绝缘，将裸露导体扭在一起形成一个环，然后放入含5%（重量比）&盐份的室温水中浸泡5h,注意样品端头露出水面的长度不得超过150mm。之后在样品与盐水间施加1000V/50或60Hz的交流

15、电Imin,试样应不击穿。一交联试验。SAE标准中给出的方法能直观地显示热固性弹性体;（合成橡胶）&绝缘汽车线&（含STS和HTS型）&和交联聚烯煌汽车线（含TXL、GXL和SXL型）绝缘的硫化或交联程度是否充分。将长为600m的样品两端去掉25mm绝缘，在直径6mm（l4英寸）&127;的心棒上至少弯曲135,置于已预热至25025oC.边长15Omm的正方形板上,样品与热板相接触。（在心棒上）&127;施加57N的力约56秒，注意不要使电缆磨或擦热板。样品经如此暴露后，应不能透过绝缘看见其导体。&127;如有疑议，可待样品温度降至室温后用耐压试验来最终得出结论，但样品在盐水中浸泡时间缩短为

16、Imin。一溶剂相容性试验。测试试样外径后，将其浸入下表规定的溶剂中（表6）&,每种溶剂单独采用一个样品。20h后将试样取出擦干,在室温下调节4h后测试样品直径，直径变化不应超过表中规定。交联材料虽不溶解于有机溶剂，但可能会有溶胀。此外，还要将浸泡后的试样作卷绕试验，不应有目力可见的开裂现象。表6试验液体试验温度（。e）最大外径变化（%）标准参考液体发动机油ASTMD1471zIRM-90250315汽油ASTMD471,C型参考液体室温15甲醇85%甲醇+15%ASTMD471型参考液体ASTMD471,K型参考液体室温15车辆转向液ASTMD471,IRM-90350330自动变速传动油SAEJ311Citgo#3312350325发动机冷却剂50%蒸储水+50%甘醇ASTMD471,104号专业溶