XLPO(交联聚烯烃)电缆材料在新能源汽车领域的应用是为了满足车辆对电线电缆的特定要求,这些要求通常包括耐高温、耐高压、耐化学腐蚀、良好的机械性能和柔韧性等。
材料结构:XLPO是通过化学或物理方法使聚烯烃(如聚乙烯或聚丙烯)分子链之间形成交联结构,从而提高了材料的热稳定性和机械性能。
耐高温性能:XLPO电缆材料能够承受较高的工作温度,通常耐热等级可达150°C,适用于新能源汽车电池、电机和控制系统等高温环境。
电气绝缘性能:XLPO具有良好的电绝缘性能,能够有效防止电流泄漏,确保电气系统的安全运行。
耐化学腐蚀:XLPO对酸、碱、油类等化学物质具有良好的耐受性,适合在各种化学环境下使用。
机械性能:XLPO材料具有较高的拉伸强度和抗撕裂性能,能够抵抗车辆运行过程中的机械应力。
柔韧性:XLPO电缆材料在保持高强度的同时,也具有良好的柔韧性,便于在车辆内部复杂的环境中布线。
耐老化性能:XLPO材料具有良好的耐老化性能,能够在长期使用中保持性能稳定,延长电缆的使用寿命。
环保特性:XLPO材料不含卤素,燃烧时产生的有毒气体较少,符合新能源汽车对环保材料的要求。
成本效益:与其他高性能材料相比,XLPO在提供所需性能的同时,具有较好的成本效益,有助于降低整车制造成本。
加工工艺:XLPO材料可以通过挤出成型工艺加工成电缆,生产效率高,适合大规模生产。
交联原理
聚乙烯([CH2-CH2]n,n-重复单元数)是含有碳氢两种元素的高分子化合物,具有线型或支链式分子结构大分子链,常温条件下呈固态形式,在固态形式的聚乙烯中呈晶相和无定型相共存形式。聚乙烯的相对分子量在6千-30万之间。 [5]
聚乙烯的电气绝缘性能优良,但因其耐热性能不佳而影响了其用于电缆绝缘的使用原料。由于在无定型区内分子间相互作用较弱,大多数聚乙烯的熔融温度为140℃左右,在接近聚乙烯熔点时,其机械强度显著下降,并且抗开裂能力也变差。 [5]
当线型的大分子链经过化学或物理方法处理后以交联键的形式连接的过程叫做交联或称为"硫化"。经过交联的聚乙烯具有了网型和体型结构性质,其耐热性能会随着交联度的提高而增强,相对热延伸率也相应地下降。由于其机械性能和耐热性能的显著改善,从而成为被广泛使用的电力电缆绝缘材料。 [5]
聚乙烯经交联形成交联聚乙烯的方法分为化学方法和物理方法两类,工业上实现的工艺方法主要有以下五种:高能辐照交联、硅烷交联、过氧化物交联、紫外线交联和盐交联。其中过氧化物交联方式(也称为化学交联)是一种适合于生产中高电压等级电缆的交联方式,
交联方法
聚乙烯的交联方法有物理交联(辐射交联)和化学交联两种。化学交联又分为硅烷交联、过氧化物。
序号 | 项目 | 标准数值 | 典型值 | 单位 | 方法 |
1 | 密度 | -- | 1.35 | g/cm3 | GB/T 1033 |
2 | 抗张强度 | ≥10 | 12.5 | MPa | GB/T 1040.2 |
3 | 断裂伸长率 | ≥350 | 430 | % | GB/T 1040.2 |
4 | 热延伸 | ||||
负荷下伸长率 | ≤100 | 50-70 | % | \ | |
冷却后永久变化率 | ≤15 | 2 | % | GB/T 2951.21 | |
5 | 热老化性能 175±2℃,240h | ||||
拉伸强度变化率 | ≤±30 | 25 | % | GB/T 2951.12 | |
断裂伸长率变化率 | ≤±30 | -29 | % | GB/T 2951.12 | |
卷绕 | 未击穿 | 未击穿 | \ | ISO6722 | |
耐电压 | 未击穿 | 未击穿 | \ | ISO6722 | |
6 | 热老化性能 150±2℃,3000H | ||||
卷绕 | 未击穿 | 未击穿 | \ | ISO6722 | |
耐电压 | 未击穿 | 未击穿 | \ | ISO6722 | |
7 | 冲击脆化温度(-40 ºC) | ≤15/30 | 0/30 | 个 | GB/T 5470 |
8 | 体积电阻率(20ºC) | ≥1.0×10^12 | 4.5×10^12 | Ω·m | GB/T 1410 |
9 | 介电强度(20ºC) | ≥20 | 30 | MV/m | GB/T 1408.1 |
10 | 耐溶剂性能(外径变化率) | ||||
耐汽油/(ISO1817C, 23°C, 20H) | |||||
外径变化率 | ≤15 | 12.6 | % | GB/T25087 ISO14572 | |
耐柴油(90%ISO1817 3# oil + 10% 对二甲苯, 23°C, 20H) | |||||
外径变化率 | ≤15 | 2.3 | % | GB/T25087 ISO14572 | |
耐发动机油(ISO1817 2# oil, 50°C, 20H) | |||||
外径变化率 | ≤15 | 3.1 | % | GB/T25087 ISO14572 |