有機(jī)硅材料在新能源汽車(chē)線(xiàn)纜上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
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作者:pro961b17
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發(fā)布時(shí)間: 2018-09-11
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有機(jī)硅材料是汽車(chē)制造中不可缺少的重要材料之一，不僅可優(yōu)化汽車(chē)生產(chǎn)制造過(guò)程，也可提高汽車(chē)的性能和安全性，目前已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)的各種零部件，如安全氣囊涂層，動(dòng)力傳動(dòng)密封件、墊圈、軟管、擋風(fēng)玻璃內(nèi)襯、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)密封、點(diǎn)火線(xiàn)及線(xiàn)圈護(hù)套、汽車(chē)渦輪增壓管冷卻管、汽車(chē)元器件的密封和保護(hù)、高壓電纜及線(xiàn)束密封等。
今天，我們主要來(lái)介紹一下有機(jī)硅中的硅橡膠材料在新能源汽車(chē)線(xiàn)纜上的應(yīng)用。
一、什么是硅橡膠？
硅橡膠是一種有機(jī)硅彈性體材料，與來(lái)自石油基的高分子材料不同，它來(lái)源于地殼中的硅酸鹽礦石。硅橡膠廣泛應(yīng)用于數(shù)碼電子、家電配件、母嬰用品、食品接觸、醫(yī)療器械、汽車(chē)配件、電力輸送，電線(xiàn)電纜等領(lǐng)域。通過(guò)特定的配方設(shè)計(jì)，硅橡膠在新能源汽車(chē)線(xiàn)纜領(lǐng)域展現(xiàn)出其特殊優(yōu)勢(shì)。
那么究竟什么是硅橡膠？
硅橡膠是指主鏈由硅和氧原子交替構(gòu)成，硅原子上通常連有兩個(gè)有機(jī)基團(tuán)的橡膠。普通的硅橡膠主要由含有甲基和少量乙烯基的硅氧鏈節(jié)組成，苯基的引入可提高硅橡膠的耐高、低溫性能，三氟丙基及氰基的引入則可提高硅橡膠的耐溫及耐油性能。
根據(jù)固化方式和基礎(chǔ)聚合物粘度的不同，硅橡膠除熱固化和冷固化外，還可分為以下類(lèi)別：
固體硅橡膠（HTV）、液體硅橡膠（LSR）、雙組分室溫硫化硅橡膠（RTV-2）、單組分室溫硫化硅橡膠（RTV-1）、有機(jī)硅凝膠等。
硅橡膠耐低溫性能良好，一般在-55℃下仍能工作，引入苯基后可達(dá)-73℃。
硅橡膠的耐熱性能也很突出，在180℃下可長(zhǎng)期工作，稍高于200℃也能承受數(shù)周或更長(zhǎng)時(shí)間仍有彈性，瞬時(shí)可耐300℃以上的溫度。
硅橡膠的透氣性好，氧氣透過(guò)率在合成聚合物中是最高的。
二、硅橡膠為何應(yīng)用在新能源汽車(chē)線(xiàn)纜上？
隨著全球能源日趨緊張，以及環(huán)境惡化問(wèn)題的日益嚴(yán)重化，節(jié)能減排使得新能源汽車(chē)成為全球汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的方向，新能源汽車(chē)包括混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)、純電動(dòng)汽車(chē)(BEV)、燃料電池汽車(chē)(FCEV)、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)以及燃?xì)馄?chē)、醇醚汽車(chē)等等。
混合動(dòng)力與純電動(dòng)汽車(chē)相對(duì)于傳統(tǒng)的燃料汽車(chē)，增加很多高壓配件，如動(dòng)力電池、高壓配電盒、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器等，這就對(duì)汽車(chē)用電纜也提出了新的要求。由于這些電 纜布置在前艙發(fā)動(dòng)機(jī)與底盤(pán)區(qū)域, 溫度高、空間狹小，需要電纜柔軟、轉(zhuǎn)彎半徑小、耐高低溫性能好；其次道路工況復(fù)雜，電纜的耐磨性必須要好且機(jī)械強(qiáng)度高；另外車(chē)速時(shí)高時(shí)低，特別是滿(mǎn)載爬坡等惡劣工況，瞬間大電流要求電纜線(xiàn)具有短時(shí)過(guò)載能力。
綜上，新能源車(chē)電纜必須有：良好的電絕緣性能；熱穩(wěn)定性，耐候性；具有抗腐蝕性，耐油疏水性，阻燃性能優(yōu)異；綜合機(jī)械性能優(yōu)越，有高度柔軟性同時(shí)高抗撕裂等等。
目前汽車(chē)動(dòng)力電纜絕緣材料有交聯(lián)聚烯烴、熱塑性彈性體。其中交聯(lián)聚烯烴材料耐熱可達(dá)150℃，但該材料線(xiàn)纜比較硬，在狹小的車(chē)體空間內(nèi)安裝不便，且需要輻照交聯(lián)，工藝復(fù)雜，不適合大截面線(xiàn)纜。而熱塑性彈性體材料耐熱不超過(guò)125℃，用于動(dòng)力線(xiàn)纜溫度等級(jí)偏低，而且熱塑性彈性體材料的線(xiàn)纜長(zhǎng)期使用會(huì)有開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。
而硅橡膠具有耐高低溫、耐臭氧、耐候以及優(yōu)良電絕緣性；硅橡膠線(xiàn)載流量大，節(jié)省導(dǎo)體截面，可以應(yīng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行要求；可以通過(guò)添加阻燃劑達(dá)到耐火性能要求；具有高度柔軟性，易于有限空間內(nèi)的安裝；高抗撕硅橡膠，褲型撕裂可達(dá)25N/mm。因此，硅橡膠材料可以在綜合交聯(lián)聚烯烴、熱塑性彈性體材料優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)彌補(bǔ)它們的不足，而且硅橡膠可以減輕汽車(chē)重量和二氧化碳排放，是適用于汽車(chē)動(dòng)力電纜的優(yōu)質(zhì)選擇。
三、有哪些生產(chǎn)企業(yè)？
行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)有機(jī)硅或者硅橡膠的企業(yè)非常之多，但是據(jù)了解，能夠生產(chǎn)新能源電纜膠的企業(yè)確比較少。這既有技術(shù)瓶頸的突破的關(guān)系，也和企業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域范圍有關(guān)。我們國(guó)家大多數(shù)硅橡膠企業(yè)仍是中低端產(chǎn)品占主導(dǎo)，如合盛、東爵、新東方、宏達(dá)等等，而道康寧、邁圖、瓦克、羅迪亞等跨國(guó)企業(yè)擁有較長(zhǎng)的有機(jī)硅發(fā)展史，而?？鲜召?gòu)的羅迪亞，在中高端產(chǎn)品上占有一定優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)如新安天玉等企業(yè)，前身是深圳天玉，93年開(kāi)始研發(fā)混煉硅橡膠，定位中高檔產(chǎn)品。
目前，國(guó)內(nèi)已知量產(chǎn)應(yīng)用于新能源線(xiàn)纜的硅橡膠企業(yè)有?？虾托掳蔡煊竦?，而德國(guó)瓦克化學(xué)、美國(guó)道康寧、美國(guó)邁圖等跨國(guó)企業(yè)也應(yīng)有所布局。
1. ?？?/span>
?？鲜侨颦h(huán)保產(chǎn)品材料的領(lǐng)軍企業(yè)之一。主要產(chǎn)品有硅、有機(jī)硅、硅鐵、鑄造合金、碳材料和硅微粉。公司的業(yè)務(wù)分為四大領(lǐng)域，共有6100名員工。
2017年11月15日，?？霞瘓F(tuán)宣布并購(gòu)中國(guó)的兩家工廠(chǎng)，原先由中國(guó)藍(lán)星集團(tuán)直接管理的藍(lán)星星火有機(jī)硅廠(chǎng)和永登硅材料廠(chǎng)并入?？霞瘓F(tuán)，同時(shí)法國(guó)藍(lán)星有機(jī)硅更名為埃肯有機(jī)硅。此舉進(jìn)一步拓展了埃肯的有機(jī)硅一體化產(chǎn)業(yè)鏈，囊括了從上游的金屬硅和有機(jī)硅，到下游特種有機(jī)硅產(chǎn)品。
官網(wǎng)：https://www.elkem.com
2. 浙江新安天玉有機(jī)硅有限公司
新安天玉有機(jī)硅有限公司是浙江新安化工集團(tuán)股份有限公司的全資子公司，成立于2008年，主要產(chǎn)品為各種用途的混煉硅橡膠、液體硅橡膠，產(chǎn)品應(yīng)用于電力通信、生活用品、電線(xiàn)電纜、工業(yè)制品、辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域。
官網(wǎng)：http://tinyo.wynca.com/
3. 邁圖高新材料集團(tuán)
邁圖高新材料集團(tuán)成立于2006年，是全球第二大的有機(jī)硅產(chǎn)品及其關(guān)聯(lián)產(chǎn)品的生產(chǎn)商，同時(shí)在石英及陶瓷材料行業(yè)也擁有世界領(lǐng)先的地位。有機(jī)硅產(chǎn)品有基礎(chǔ)硅氧烷聚合物以及一系列添加劑，包括硅烷、特種硅油和聚氨酯添加劑，以及有機(jī)硅配方產(chǎn)品，包括有機(jī)硅彈性體和有機(jī)硅涂層材料等，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電子、個(gè)人護(hù)理、消費(fèi)品、航空航天和建筑等行業(yè)。
官網(wǎng)：https://www.momentive.com
4. 瓦克化學(xué)
瓦克化學(xué)成立于1914年，是一家在硅和乙烯化學(xué)領(lǐng)域具有國(guó)際領(lǐng)先水平的跨國(guó)企業(yè)，生產(chǎn)的有機(jī)硅產(chǎn)品超過(guò)3000種，是全球最大的硅烷和有機(jī)硅生產(chǎn)商之一，有機(jī)硅的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括有工程、電子、化學(xué)品、化妝品、紡織品和紙張。
官網(wǎng)：https://www.wacker.com
5. 道康寧
道康寧（Dow Corning）成立于1943年，最初由陶氏化學(xué)公司和康寧公司合資成立，現(xiàn)在由陶氏杜邦擁有，專(zhuān)門(mén)從事有機(jī)硅和硅基技術(shù)，是世界上最大的有機(jī)硅產(chǎn)品生產(chǎn)商。
官網(wǎng)：https://www.dowcorning.com
注：文章參考埃肯、瓦克化學(xué)、新安天玉等企業(yè)資料,轉(zhuǎn)發(fā)自微信公眾號(hào)。
今天，我們主要來(lái)介紹一下有機(jī)硅中的硅橡膠材料在新能源汽車(chē)線(xiàn)纜上的應(yīng)用。
一、什么是硅橡膠？
硅橡膠是一種有機(jī)硅彈性體材料，與來(lái)自石油基的高分子材料不同，它來(lái)源于地殼中的硅酸鹽礦石。硅橡膠廣泛應(yīng)用于數(shù)碼電子、家電配件、母嬰用品、食品接觸、醫(yī)療器械、汽車(chē)配件、電力輸送，電線(xiàn)電纜等領(lǐng)域。通過(guò)特定的配方設(shè)計(jì)，硅橡膠在新能源汽車(chē)線(xiàn)纜領(lǐng)域展現(xiàn)出其特殊優(yōu)勢(shì)。
那么究竟什么是硅橡膠？
硅橡膠是指主鏈由硅和氧原子交替構(gòu)成，硅原子上通常連有兩個(gè)有機(jī)基團(tuán)的橡膠。普通的硅橡膠主要由含有甲基和少量乙烯基的硅氧鏈節(jié)組成，苯基的引入可提高硅橡膠的耐高、低溫性能，三氟丙基及氰基的引入則可提高硅橡膠的耐溫及耐油性能。
根據(jù)固化方式和基礎(chǔ)聚合物粘度的不同，硅橡膠除熱固化和冷固化外，還可分為以下類(lèi)別：
固體硅橡膠（HTV）、液體硅橡膠（LSR）、雙組分室溫硫化硅橡膠（RTV-2）、單組分室溫硫化硅橡膠（RTV-1）、有機(jī)硅凝膠等。
硅橡膠耐低溫性能良好，一般在-55℃下仍能工作，引入苯基后可達(dá)-73℃。
硅橡膠的耐熱性能也很突出，在180℃下可長(zhǎng)期工作，稍高于200℃也能承受數(shù)周或更長(zhǎng)時(shí)間仍有彈性，瞬時(shí)可耐300℃以上的溫度。
硅橡膠的透氣性好，氧氣透過(guò)率在合成聚合物中是最高的。
二、硅橡膠為何應(yīng)用在新能源汽車(chē)線(xiàn)纜上？
隨著全球能源日趨緊張，以及環(huán)境惡化問(wèn)題的日益嚴(yán)重化，節(jié)能減排使得新能源汽車(chē)成為全球汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的方向，新能源汽車(chē)包括混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)、純電動(dòng)汽車(chē)(BEV)、燃料電池汽車(chē)(FCEV)、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)以及燃?xì)馄?chē)、醇醚汽車(chē)等等。
混合動(dòng)力與純電動(dòng)汽車(chē)相對(duì)于傳統(tǒng)的燃料汽車(chē)，增加很多高壓配件，如動(dòng)力電池、高壓配電盒、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器等，這就對(duì)汽車(chē)用電纜也提出了新的要求。由于這些電 纜布置在前艙發(fā)動(dòng)機(jī)與底盤(pán)區(qū)域, 溫度高、空間狹小，需要電纜柔軟、轉(zhuǎn)彎半徑小、耐高低溫性能好；其次道路工況復(fù)雜，電纜的耐磨性必須要好且機(jī)械強(qiáng)度高；另外車(chē)速時(shí)高時(shí)低，特別是滿(mǎn)載爬坡等惡劣工況，瞬間大電流要求電纜線(xiàn)具有短時(shí)過(guò)載能力。
綜上，新能源車(chē)電纜必須有：良好的電絕緣性能；熱穩(wěn)定性，耐候性；具有抗腐蝕性，耐油疏水性，阻燃性能優(yōu)異；綜合機(jī)械性能優(yōu)越，有高度柔軟性同時(shí)高抗撕裂等等。
目前汽車(chē)動(dòng)力電纜絕緣材料有交聯(lián)聚烯烴、熱塑性彈性體。其中交聯(lián)聚烯烴材料耐熱可達(dá)150℃，但該材料線(xiàn)纜比較硬，在狹小的車(chē)體空間內(nèi)安裝不便，且需要輻照交聯(lián)，工藝復(fù)雜，不適合大截面線(xiàn)纜。而熱塑性彈性體材料耐熱不超過(guò)125℃，用于動(dòng)力線(xiàn)纜溫度等級(jí)偏低，而且熱塑性彈性體材料的線(xiàn)纜長(zhǎng)期使用會(huì)有開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。
而硅橡膠具有耐高低溫、耐臭氧、耐候以及優(yōu)良電絕緣性；硅橡膠線(xiàn)載流量大，節(jié)省導(dǎo)體截面，可以應(yīng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行要求；可以通過(guò)添加阻燃劑達(dá)到耐火性能要求；具有高度柔軟性，易于有限空間內(nèi)的安裝；高抗撕硅橡膠，褲型撕裂可達(dá)25N/mm。因此，硅橡膠材料可以在綜合交聯(lián)聚烯烴、熱塑性彈性體材料優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)彌補(bǔ)它們的不足，而且硅橡膠可以減輕汽車(chē)重量和二氧化碳排放，是適用于汽車(chē)動(dòng)力電纜的優(yōu)質(zhì)選擇。
三、有哪些生產(chǎn)企業(yè)？
行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)有機(jī)硅或者硅橡膠的企業(yè)非常之多，但是據(jù)了解，能夠生產(chǎn)新能源電纜膠的企業(yè)確比較少。這既有技術(shù)瓶頸的突破的關(guān)系，也和企業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域范圍有關(guān)。我們國(guó)家大多數(shù)硅橡膠企業(yè)仍是中低端產(chǎn)品占主導(dǎo)，如合盛、東爵、新東方、宏達(dá)等等，而道康寧、邁圖、瓦克、羅迪亞等跨國(guó)企業(yè)擁有較長(zhǎng)的有機(jī)硅發(fā)展史，而?？鲜召?gòu)的羅迪亞，在中高端產(chǎn)品上占有一定優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)如新安天玉等企業(yè)，前身是深圳天玉，93年開(kāi)始研發(fā)混煉硅橡膠，定位中高檔產(chǎn)品。
目前，國(guó)內(nèi)已知量產(chǎn)應(yīng)用于新能源線(xiàn)纜的硅橡膠企業(yè)有?？虾托掳蔡煊竦?，而德國(guó)瓦克化學(xué)、美國(guó)道康寧、美國(guó)邁圖等跨國(guó)企業(yè)也應(yīng)有所布局。
1. ?？?/span>
?？鲜侨颦h(huán)保產(chǎn)品材料的領(lǐng)軍企業(yè)之一。主要產(chǎn)品有硅、有機(jī)硅、硅鐵、鑄造合金、碳材料和硅微粉。公司的業(yè)務(wù)分為四大領(lǐng)域，共有6100名員工。
2017年11月15日，?？霞瘓F(tuán)宣布并購(gòu)中國(guó)的兩家工廠(chǎng)，原先由中國(guó)藍(lán)星集團(tuán)直接管理的藍(lán)星星火有機(jī)硅廠(chǎng)和永登硅材料廠(chǎng)并入?？霞瘓F(tuán)，同時(shí)法國(guó)藍(lán)星有機(jī)硅更名為埃肯有機(jī)硅。此舉進(jìn)一步拓展了埃肯的有機(jī)硅一體化產(chǎn)業(yè)鏈，囊括了從上游的金屬硅和有機(jī)硅，到下游特種有機(jī)硅產(chǎn)品。
官網(wǎng)：https://www.elkem.com
2. 浙江新安天玉有機(jī)硅有限公司
新安天玉有機(jī)硅有限公司是浙江新安化工集團(tuán)股份有限公司的全資子公司，成立于2008年，主要產(chǎn)品為各種用途的混煉硅橡膠、液體硅橡膠，產(chǎn)品應(yīng)用于電力通信、生活用品、電線(xiàn)電纜、工業(yè)制品、辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域。
官網(wǎng)：http://tinyo.wynca.com/
3. 邁圖高新材料集團(tuán)
邁圖高新材料集團(tuán)成立于2006年，是全球第二大的有機(jī)硅產(chǎn)品及其關(guān)聯(lián)產(chǎn)品的生產(chǎn)商，同時(shí)在石英及陶瓷材料行業(yè)也擁有世界領(lǐng)先的地位。有機(jī)硅產(chǎn)品有基礎(chǔ)硅氧烷聚合物以及一系列添加劑，包括硅烷、特種硅油和聚氨酯添加劑，以及有機(jī)硅配方產(chǎn)品，包括有機(jī)硅彈性體和有機(jī)硅涂層材料等，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電子、個(gè)人護(hù)理、消費(fèi)品、航空航天和建筑等行業(yè)。
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4. 瓦克化學(xué)
瓦克化學(xué)成立于1914年，是一家在硅和乙烯化學(xué)領(lǐng)域具有國(guó)際領(lǐng)先水平的跨國(guó)企業(yè)，生產(chǎn)的有機(jī)硅產(chǎn)品超過(guò)3000種，是全球最大的硅烷和有機(jī)硅生產(chǎn)商之一，有機(jī)硅的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括有工程、電子、化學(xué)品、化妝品、紡織品和紙張。
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5. 道康寧
道康寧（Dow Corning）成立于1943年，最初由陶氏化學(xué)公司和康寧公司合資成立，現(xiàn)在由陶氏杜邦擁有，專(zhuān)門(mén)從事有機(jī)硅和硅基技術(shù)，是世界上最大的有機(jī)硅產(chǎn)品生產(chǎn)商。
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注：文章參考埃肯、瓦克化學(xué)、新安天玉等企業(yè)資料,轉(zhuǎn)發(fā)自微信公眾號(hào)。
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