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烯，之后采用电子加速器产生的β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200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;1mA的束流表示每秒有6.2×1015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烃、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。

-由于吸收辐射能量引起的聚合物温升通常不超过70℃，加有水合氧化铝或氢氧化镁等阻燃剂的无卤聚烯烃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℃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2000m/min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(Battery Cable)和低压主回路电缆(Low Tension Primary Cable)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JASO D608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SAE J1128-JAN 1995《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 TWP GPT \ HDT

热固性弹性体 \ \ STS HTS

交联聚烯烃 TXL GXL SXL \

热塑性弹性体 TWE GTE \ HTE

电缆规格见表2。

表2

SAE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

×单线直径mm)

0.22 24

0.205

7×0.606

0.35 22

0.324

7×0.765

0.5 20

0.508

7×0.963

0.8 18

0.760

19×1.170

1 16

1.13

19×1.430

2 14

1.85

19×1.805

3 12

2.91

19×2.275

5 10

4.65

37×3.185

8 8

7.23

19×7×4.221