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陶瓷化硅橡胶开拓新领域,服务于新能源汽车,解决新能源汽车线缆、线束的防火阻燃需求

责任编辑:内蒙古体育彩票|首页高精  发布日期:2021-07-29
文章导读

新能源汽车必将成为全球汽车行业未来发展的重中之重,而陶瓷化硅橡胶在新能源汽车防火阻燃部件的应用上又有很大声音,陶瓷化硅橡胶材料必将在汽车应用领域大放异彩。

随着城市人口急剧增长,对于大型超市、医院、机场等公共服务场所的需求越来越大,也在逐步加快地铁,隧道等城市交通的建设,极大程度为人们提供便捷的服务。因为这些区域都是人流密集型地区,所以在各方面的安全问题将格外重视,特别是消防防火安全方面。

如何在发生火灾的情况下,在一定时间内保障电力和通信的畅通,从而减少人员的伤亡?穷源溯流,可以从根源处杜绝火灾的发生,缆线起火通常是火灾发生的诱导原因,所以通过提高缆线防火阻燃性能的方法,以减少火灾的发生。

目前国内外多采用的是氧化镁矿物绝缘防火电缆和云母带缠绕的耐火电缆,但这两种电缆有着很明显的弊端,氧化镁矿物电缆的外护是全铜的,原材料成本较高,难以大规模使用,而且敷设安装难度较大;云母带缠绕的耐火电缆,因为需要多层缠绕,容易出现缺陷,并且在耐火效果上表现不佳。

不同于上述两种电缆用料,以硅橡胶为原料制成的电缆,成本较低,耐火效果优越,更加适合应用于建筑电缆。特别是近年来,一种新型的防火阻燃复合材料逐渐进入大家的视野——陶瓷化硅橡胶,有着远超普通硅橡胶的性能,从而更加广泛的应用于电线电缆方向。

一、陶瓷化硅橡胶的组成

陶瓷化硅橡胶的组成成分主要包括硅橡胶基体、成瓷填料、助熔剂、补强剂和硫化剂。

1、硅橡胶基体

硅橡胶为线性有机硅氧烷高聚物,相对分子质量高达几十万甚至上百万,具有良好的绝缘性能、耐老化性能、耐电弧性能、耐烧蚀性能、耐高低温性能等,在-65~250℃都能保持弹性。其主链为Si-O-Si结构,侧基(R)为甲基、乙基、苯基、乙烯基等有机基团,结构式如图1所示。

硅橡胶在高温分解或燃烧后的残余物为无定型的SiO2粉末,这些粉末可以防止可燃物熔融滴落扩大火焰范围,还可以阻止内部分解产物的扩散和外部氧气的进入,起到一定的阻燃效果。

2、成瓷填料

成瓷填料是陶瓷化硅橡胶的重要组成部分,一般为无机硅酸盐或其他无机粉末,具有很高的硬度、强度和热稳定性?捎牍柘鸾悍纸獠杏辔锖椭奂寥廴诓囊合辔镏使餐从π纬商沾商濉

3、助熔剂

助熔剂是一类熔点较低(1000℃以下)的无机物,起到降低陶瓷化硅橡胶的成瓷温度的作用,最常用的助熔剂是低熔点玻璃粉。

4、补强剂

白炭黑是硅橡胶中最常用的补强剂,是一种无定型的SiO2球形粉末,加入适量白炭黑就可以大幅度提高硅橡胶的拉伸强度。

白炭黑表面存在羟基,常温下与硅橡胶主链上的氧原子形成氢键,使得胶料变硬且黏度增加,加工性能变差,这种现象被称作“结构化”。为了改善白炭黑带来的结构化问题,需要加入结构控制剂,通过与白炭黑的活性羟基结合,从而抑制白炭黑和硅橡胶的结构化作用。

5、硫化剂

硫化即是交联,是指在一定的温度和压力下,通过硫化剂的作用使得线性大分子转变为三维立体网状大分子的过程,硫化后的硅橡胶具有高弹性。

二、陶瓷化硅橡胶的优点

陶瓷化硅橡胶作为一种新型的防火阻燃材料,具有诸多不同于传统阻燃材料的优良特性,正是这些特性使得陶瓷化硅橡胶在阻燃性能上有着出色的表现。

1、常温下的对比

陶瓷化硅橡胶常温下与普通硅橡胶基本一致,具有良好的绝缘性能、耐老化性能、耐电弧性能、耐烧蚀性能、耐高低温性能等。

2、高温下的对比

添加阻燃剂的传统阻燃材料暴露在高温或火焰中会发生分解,从而失去防火能力。而陶瓷化硅橡胶在高温或火焰燃烧时会发生陶瓷化转变,阻止火焰的蔓延。

3、陶瓷体的作用

陶瓷体形成后具有一定的屈挠强度和压穿强度,良好的热稳定性和尺寸稳定性,能在火灾中维持电力设备原有的结构完整性,保持设备的正常运行。陶瓷化硅橡胶试件的弯曲强度远大于普通的硅橡胶,而且随着温度的升高明显增大。

4、环境友好型橡胶

陶瓷化硅橡胶在燃烧过程中分解所得产物为水、CO2、SiO2都是无毒无害的物质,而且在燃烧过程中,只会在燃烧初期产生烟雾,在不断陶瓷化的过程中,燃烧时不会再产生烟雾,对人体不会造成危害。

5、生产条件

陶瓷化硅橡胶制备工艺与普通硅橡胶基本一致,使用常规的模压或挤出成型的加工设备就可以完成生产需求,生产条件简单,无需多余成本。

三、陶瓷化硅橡胶的应用

1、建筑应用耐火型电缆

电缆一直是阻燃材料的重要应用部分,目前陶瓷化硅橡胶最主要的应用是中低压耐火电线电路,被广泛应用于电力设备的绝缘层和外护层,特别是民用建筑的耐火电缆的需求很大。

还可以针对不同需求的电缆应用设计解决方案,如防火电缆、阻燃电缆、低烟电缆、低毒电缆和低腐蚀性电缆。

2、新能源汽车线缆

有机硅材料一直是汽车制造中的重要组成部分,广泛应用于汽车的各种零部件,如安全气囊涂层,动力传动密封件、垫圈、软管、挡风玻璃内衬、汽车发动机密封、点火线及线圈护套、汽车涡轮增压管冷却管、汽车元器件的密封和保护等。

混合动力与纯电动汽车相对于传统的燃油汽车,可以大幅度节省能源。但新能源汽车较传统燃油汽车,增加了许多高压配件,如动力电池、高压配电盒、驱动电机、电机控制器等,这便增加了对车用线缆的需要。

需求促进进步,目前市面上的汽车动力电缆绝缘材料主要有交联聚烯烃、热塑性弹性体。交联聚烯烃材料耐热可达150℃,但材料特性比较硬,安装困难,而且需要辐照交联,工艺复杂。热塑性弹性体材料耐热不超过125℃,温度等级偏低,而且材料线缆长期使用会有开裂风险,质量难以保证。

基于陶瓷化硅橡胶的综合性能:耐高低温、优良的电绝缘性;硅橡胶线载流量大,节省导体截面,可满足长时间的满负荷运行要求;可以添加阻燃剂达到耐火性能要求;易于有限空间内安装,柔软性高。对比现在使用的交联聚烯烃、热塑道弹性材料,更加适用于新能源汽车动力电缆的需求。而且在特殊情况下,要承载瞬间大电流要求时,需要电缆线具有短时过载能力,陶瓷化硅橡胶线缆就拥有良好的过载能力。

3、新能源汽车线束密封

混合动力与纯电动汽车需装配更多线束及传感器,线束密封件起着至关重要的作用,便于线束安装及密封。汽车线束作为汽车的中枢神经系统,是汽车能源、各种信号输运的载体,制作线束密封件的重要的防火阻燃材料便是陶瓷化硅橡胶。

随着全球能源日趋紧张,环境问题也已经迫在眉睫,所以新能源汽车必将成为全球汽车行业未来发展的重中之重。各个国家都在将减少燃油汽车作为未来汽车行业发展的目标,而陶瓷化硅橡胶在新能源汽车防火阻燃部件的应用上又有很大声音,陶瓷化硅橡胶材料必将在汽车应用领域大放异彩。

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