一種超薄壁汽車電線的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種超薄壁汽車電線，包括導體、包覆在導體表面的固定層和包覆在固定層表面的絕緣層，所述絕緣層的材料包括如下重量份數的組成成分：高聚合度PVC樹脂：100份、改性樹脂：20?40份、高分子量增塑劑：10?30份、阻燃劑：20?50份、納米二氧化硅：10?20份、納米碳酸鈣：5?20份、N?取代馬來酰亞胺類耐熱改性劑：0.5?8份。本發明的超薄壁汽車電線通過固定層和絕緣層雙重提高電線的安全性，并通過合理配伍絕緣層材料的成分，通過各成分之間產生的協同作用，使制得的超薄壁汽車電線既具有良好的低溫性能，低溫沖擊脆化溫度可達?50℃，又具有較高的耐溫等級，可長期在125℃下使用，還具有優異的機械性能，尤其具有極好的耐磨性，進而保證電線的使用壽命。
【專利說明】
_種超薄壁汽車電線
技術領域
[0001] 本發明涉及一種超薄壁汽車電線。
【背景技術】
[0002] 隨著汽車工業的迅猛發展，汽車的安全性、操作性、經濟性、環保性與其電子化也 得到迅速發展。汽車電線是汽車電器系統不可缺少的重要元氣件之一。隨著汽車電器的大 量應用，現代汽車電子化和信息化程度的不斷提高，每輛汽車所用的導線數量和種類成倍 地增加。隨著汽車傳輸容量的急劇膨脹，汽車內布線空間也越發緊張，汽車電器的連接和傳 輸方式也在發生變化，目前薄壁、超薄壁、細線徑電線成為主流。薄壁線的出現，不僅減輕了 導線本身的重量，縮小了體積，更為基座的小型化提供了條件。但隨著電線壁厚的縮小，其 耐磨性能和耐高低溫性能隨之大大降低，而電線的壁厚不均更進一步加劇了局部耐磨性能 和耐高低溫性能的降低，一旦因絕緣層磨損而產生電擊穿，其后果將非常嚴重。
[0003] -般的超薄壁汽車電線絕緣層需要耐105°C，低溫_40°C，還需要要求較高的耐磨 性，但是厚度只有約〇.2mm。而目前用來制作汽車薄壁電線絕緣層的原料都是聚氯乙烯粒 子。聚氯乙烯具有價格較低、便于加工等優點，但聚氯乙烯存在分解溫度低、耐高溫性能差 等缺點，不僅制約了其發展，而且使用場合受到限制。而用市場上同類可輻照交聯阻燃聚烯 烴粒子制成的汽車薄壁電線絕緣層，都存在耐老化性能差、耐刮磨差、加工性能不好、擠出 速度慢的缺陷，難以滿足耐溫等級為125Γ的汽車薄壁電線的要求。如中國專利申請文件 (公開號：CN103562303A)公開了一種電線，具體公開通過在氯乙烯樹脂中加入超細二氧化 硅、改性劑、脂肪酸金屬鹽等提高電纜的耐寒性。但是通過該專利申請文件中的表1可知，這 種技術方案不能同時提高電線的耐寒性、耐高溫性和耐磨性。
【發明內容】
[0004] 針對上述技術問題，本發明提出一種同時具有優異的耐磨性和耐溫性的超薄壁汽 車電線。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：一種超薄壁汽車電線，包括導 體、包覆在導體表面的固定層和包覆在固定層表面的絕緣層，所述絕緣層的材料包括如下 重量份數的組成成分:高聚合度PVC樹脂：100份、改性樹脂:20-40份、高分子量增塑劑：10-30份、阻燃劑:20-50份、納米二氧化硅：10-20份、納米碳酸鈣:5-20份、N-取代馬來酰亞胺類 耐熱改性劑:0.5-8份。
[0006] 本發明超薄壁汽車電線通過固定層和絕緣層雙重提高電線的安全性，尤其是絕緣 層的材料以高聚合度PVC樹脂為基體樹脂，加入適量的改性樹脂，復配的樹脂中再與適量的 增塑劑、阻燃劑、納米二氧化硅、納米碳酸鈣及耐熱改性劑，通過各成分之間的協同作用，有 效地在保證電線厚度超薄的同時有效地改善電線絕緣層材料的耐磨性和耐高低溫。
[0007] 作為優選，所述的高聚合度PVC樹脂的聚合度為2000-3000。
[0008]在上述的超薄壁汽車電線中，所述固定層的厚度為0.02-0.06mm，所述絕緣層的厚 度為0.16-0.22mm，所述的固定層為PVC熱收縮膜。
[0009] 在上述的超薄壁汽車電線中，所述的改性樹脂為乙烯醋酸乙烯共聚物的極性單體 接枝物，所述的極性單體接枝物由馬來酸酐單體進行接枝反應而制成，在極性單體接枝物 中，馬來酸酐接枝單體的含量為〇. 5-1.2%。
[0010] 在上述的超薄壁汽車電線中，所述的高分子量增塑劑為二甲苯甲醛樹脂、聚酯增 塑劑、非鄰苯二甲酸酯、丙烯-丁二烯共聚物增塑劑中的一種或多種。
[0011] 作為優選，所述的高分子量增塑劑為二甲苯甲醛樹脂與聚酯增塑劑按重量比1:1-2復配的混合物。二甲苯甲醛樹脂具有優異的電氣絕緣性能，耐化學性、耐迀移、耐滲透、耐 老化等優異的性能，可替代40-50%的聚氯乙烯常用的增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯(DBP) 13S 管聚酯增塑劑的塑化效果相對較低，但揮發性低、迀移性小、耐化學性、耐油性和耐久性好。 當聚酯增塑劑與二甲苯甲醛樹脂復配使用時，進一步有效提高絕緣材料的綜合性能。
[0012] 在上述的超薄壁汽車電線中，所述的阻燃劑為硼酸鋅與納米級三氧化二銻按重量 比1:1-2復配并被粒徑為3-8μπι的氫氧化鋁按1:1-3比例所包覆。阻燃效果最好，同時該阻燃 劑不含鹵素，對環境無污染。
[0013] 本發明采用無機阻燃劑進行預先包覆的復配阻燃劑用以達到在整個體系中均勻 分散的目的。選取復配的阻燃劑由硼酸鋅與納米級三氧化二銻按重量比1:1-2配制而成，然 后用粒徑3_8μπι的氫氧化鋁進行包覆。這種復配的無機阻燃劑通過硅烷偶聯劑的銜接，能夠 均勻地依附于基體樹脂上，從而使產品各個部分都能達到均勻的阻燃效果。并且在燃燒的 過程中，復配的阻燃劑與阻燃協效劑(納米二氧化硅)產生協同作用，提高阻燃性，并降低產 生的煙量。
[0014] 在上述的超薄壁汽車電線中，所述的納米二氧化娃為表面經過硬脂酸包覆的納米 二氧化娃，所述納米二氧化娃的激光粒徑D5Q為100-150nm。
[0015] 作為優選，硬脂酸包覆納米二氧化硅方法是用硬脂酸對粒徑為100_150nm的二氧 化娃進行包覆處理。
[0016] 進一步優選，所述的納米二氧化硅具有多孔結構，其孔直徑為60-100nm，比表面積 為50-70m 2/g。二氧化硅的多孔中滲透入樹脂中，在形成立體網狀連接體系增強機械性能的 同時還可以在較大的應力沖擊下，依托多孔結構進行自身破碎，釋放過大的應力，同時通過 樹脂的彈性恢復進行緩沖，恢復破碎納米二氧化硅的位置形成下一級的顆粒，從而降低納 米二氧化硅破碎時對機械性能的影響且不易在體系內部形成破壞力較強的獨立碎片，從而 實現高效應力衰減的目的。納米二氧化硅借助其本身的細微結構和其微孔表層部位對應力 的變向、衰減等，緩沖消除使用中存在的微弱應力。
[0017]在上述的超薄壁汽車電線中，所述納米碳酸|丐的粒徑為20-50nm，通過如下方法改 性:將納米碳酸鈣粉料加入高速捏合機中，加熱至100-110°C，加入相當于粉料重量2-3%的 鈦酸酯偶聯劑NDZ-105、4-5%的硬脂酸鈉和2-4%的椰子油，在400-600r/min的轉速下攪拌 20-30min，然后在50-60 °C下烘干，粉碎過100-150目篩即可。
[0018]通過對納米碳酸鈣進行表面改性，降低顆粒的表面能，避免顆粒間發生團聚，并改 善納米碳酸鈣在基體樹脂中的分散性，顯著提高納米碳酸鈣顆粒與基體樹脂的相容性，從 而提高絕緣層材料的力學性能，尤其是大大提高絕緣材料的抗拉強度、斷裂伸長率和沖擊 強度。
[0019] 在上述的超薄壁汽車電線中，所述的N-取代馬來酰亞胺類耐熱改性劑為N-苯基馬 來酰亞胺-苯乙烯-丙烯腈三元共聚物、N-苯基馬來酰亞胺-甲基丙烯酸甲酯二元共聚物、N-苯基馬來酰亞胺-苯乙烯二元共聚物、N-苯基馬來酰亞胺-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯三元共 聚物、N-環己基馬來酰亞胺-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯三元共聚物、N-環己基馬來酰亞胺-甲 基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸六氟丁酯四元共聚物中的一種或多種。
[0020] N-取代馬來酰亞胺類耐熱改性劑一般是由N-取代馬來酰亞胺與甲基丙烯酸甲酯、 苯乙烯、丙烯腈共聚得到的一類耐熱改性劑。N-取代馬來酰亞胺主要包括N-苯基馬來酰亞 胺(PhMI)和N-環己基馬來酰亞胺(ChMI)。與傳統的耐熱改性劑相比，N-取代馬來酰亞胺的 共聚物及其衍生物分子結構中存在酰亞胺平面五元環，入高分子鏈中將完全阻止側鏈繞主 鏈旋轉，使分子鏈同時具有很好的剛性和韌性。同時，它們與各種樹脂相容性好且無毒，具 有較好的耐熱性和加工性能。
[0021] 其中，N-苯基馬來酰亞胺-苯乙烯-丙烯腈三元共聚物的分子結構中引入酰亞胺五 元環結構，增加了側鏈的空間位阻，可賦予絕緣材料較高的耐熱性。甲基丙烯酸甲酯與N-取 代馬來酰亞胺具有很好的相容性，且聚甲基丙烯酸甲酯本身的玻璃化轉變溫度較高，樹脂 與N-取代馬來酰亞胺和甲基丙烯酸甲酯共聚物共混后，可以有效提高其耐熱性，進而提高 絕緣材料的耐熱性。在耐熱改性劑中加入丙烯酸六氟丁酯，即N-環己基馬來酰亞胺-甲基丙 烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸六氟丁酯四元共聚物可大幅度提高絕緣材料的加工性能，并降低 生產成本。在加工等量絕緣材料時，N-環己基馬來酰亞胺-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸 六氟丁酯四元共聚物的加入量要明顯比其他耐熱改性劑少很多，約為其他加入量的60%左 右。
[0022]在上述的超薄壁汽車電線中，所述絕緣層的材料還包括0.5-5份聚四氟乙烯，所述 的聚四氟乙烯分子量為400萬-600萬。作為優選，聚四氟乙烯的分子量為400萬-500萬。聚四 氟乙烯為抗滴落劑。
[0023]在上述的超薄壁汽車電線中，所述絕緣層的材料還包括3-20份加工助劑。所述的 加工助劑包括媽鋅穩定劑、抗氧化劑、填料等。
[0024] 與現有技術相比，本發明的超薄壁汽車電線通過固定層和絕緣層雙重提高電線的 安全性，并通過合理配伍絕緣層材料的成分，在以高聚合度PVC樹脂為基體樹脂的基礎上加 入改性樹脂，與復配且被氫氧化鋁包覆的阻燃劑、硬脂酸包覆的納米二氧化硅、改性后的納 米碳酸鈣、增塑劑以及特定的耐熱改性劑產生協同作用，使制得的超薄壁汽車電線既具有 良好的低溫性能，低溫沖擊脆化溫度可達-60°C，又具有較高的耐溫等級，可長期在125°C下 使用，且具有優異的阻燃、耐油、耐臭氧、耐應力開裂、耐壓碎、耐溶劑、耐熔鐵焊接、短路溫 度高、耐鋼針刮磨等特性，進而保證電線在汽車中的使用壽命。 具體實施例
[0025] 下面通過【具體實施方式】對本發明的技術方案做進一步詳細描述。
[0026] 實施例1
[0027] 一種超薄壁汽車電線，包括導體、包覆在導體表面的厚度為0.03mm的固定層和包 覆在固定層表面的厚度為〇.20_的絕緣層，所述絕緣層的材料包括如下重量份數的組成成 分:聚合度為2000-3000的高聚合度PVC樹脂：100份、乙烯醋酸乙烯共聚物的極性單體接枝 物:30份、二甲苯甲醛樹脂：10份、聚酯增塑劑：15份、阻燃劑:30份、納米二氧化娃：18份、納 米碳酸鈣：15份、N-環己基馬來酰亞胺-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸六氟丁酯四元共聚 物:3.5份、分子量為400萬-500萬的聚四氟乙烯:3份、鈣鋅穩定劑:3份、抗氧化劑:4份。 [0028] 實施例2
[0029] 一種超薄壁汽車電線，包括導體、包覆在導體表面的厚度為0.04mm的固定層和包 覆在固定層表面的厚度為〇.20_的絕緣層，所述絕緣層的材料包括如下重量份數的組成成 分:聚合度為2000-3000的高聚合度PVC樹脂：100份、乙烯醋酸乙烯共聚物的極性單體接枝 物:35份、二甲苯甲醛樹脂:20份、阻燃劑:40份、納米二氧化硅：15份、納米碳酸鈣：10份、N-環己基馬來酰亞胺-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸六氟丁酯四元共聚物:2份、分子量為 400萬-500萬的聚四氟乙烯:4份，加工助劑:8份。所述的加工助劑包括根據情況添加的適量 的鈣鋅穩定劑、抗氧化劑、填料等常見助劑。
[0030] 實施例3
[0031] 一種超薄壁汽車電線，包括導體、包覆在導體表面的厚度為0.05mm的固定層和包 覆在固定層表面的厚度為〇.20_的絕緣層，所述絕緣層的材料包括如下重量份數的組成成 分:聚合度為2000-3000的高聚合度PVC樹脂：100份、乙烯醋酸乙烯共聚物的極性單體接枝 物:25份、非鄰苯二甲酸酯：25份、阻燃劑:40份、納米二氧化硅：18份、納米碳酸鈣：15份、N-苯基馬來酰亞胺-苯乙烯-丙烯腈三元共聚物:6份，加工助劑：10份。所述的加工助劑包括根 據情況添加的適量的鈣鋅穩定劑、抗氧化劑、填料等常見助劑。
[0032] 實施例4
[0033] -種超薄壁汽車電線，包括導體、包覆在導體表面的厚度為0.06mm的固定層和包 覆在固定層表面的厚度為〇.19_的絕緣層，所述絕緣層的材料包括如下重量份數的組成成 分:聚合度為2000-3000的高聚合度PVC樹脂：100份、乙烯醋酸乙烯共聚物的極性單體接枝 物:40份、丙烯-丁二烯共聚物增塑劑：10份、阻燃劑:45份、納米二氧化硅：12份、納米碳酸 鈣:8份、N-苯基馬來酰亞胺-甲基丙烯酸甲酯二元共聚物:8份，分子量為400萬-600萬的聚 四氟乙烯:2份。所述的加工助劑包括根據情況添加的適量的鈣鋅穩定劑、抗氧化劑、填料等 常見助劑。
[0034] 實施例5
[0035] 一種超薄壁汽車電線，包括導體、包覆在導體表面的厚度為0.02mm的固定層和包 覆在固定層表面的厚度為〇.20_的絕緣層，所述絕緣層的材料包括如下重量份數的組成成 分:聚合度為2000-3000的高聚合度PVC樹脂：100份、乙烯醋酸乙烯共聚物的極性單體接枝 物:20份、二甲苯甲醛樹脂：10份、聚酯增塑劑:20份、阻燃劑:50份、納米二氧化娃：10份、納 米碳酸鈣:5份、N-苯基馬來酰亞胺-苯乙烯二元共聚物:5份。
[0036] 實施例6
[0037] -種超薄壁汽車電線，包括導體、包覆在導體表面的厚度為0.06mm的固定層和包 覆在固定層表面的厚度為〇.16_的絕緣層，所述絕緣層的材料包括如下重量份數的組成成 分:聚合度為2000-3000的高聚合度PVC樹脂：100份、乙烯醋酸乙烯共聚物的極性單體接枝 物:30份、聚酯增塑劑：15份、阻燃劑:20份、納米二氧化硅:20份、納米碳酸鈣:20份、N-環己 基馬來酰亞胺-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸六氟丁酯四元共聚物:0.5份，分子量為400 萬-600萬的聚四氟乙烯:5份，加工助劑:5份。所述的加工助劑包括根據情況添加的適量的 鈣鋅穩定劑、抗氧化劑、填料等常見助劑。
[0038] 在上述實施例1-6中，所述的乙烯醋酸乙烯共聚物的極性單體接枝物中，馬來酸酐 接枝單體的含量為0.5-1.2%;所述的阻燃劑為硼酸鋅與納米級三氧化二銻按重量比1:1-2 復配并被粒徑為3-8μπι的氫氧化鋁按1:1-3比例所包覆;所述的納米二氧化硅為表面經過硬 脂酸包覆的納米二氧化娃，所述納米二氧化娃的激光粒徑D5Q為100-150nm，且所述的納米二 氧化硅具有多孔結構，其孔直徑為 6〇-l〇〇nm，比表面積為50-70m2/g;所述的納米碳酸鈣的 粒徑為20-50nm，通過如下方法改性:將納米碳酸鈣粉料加入高速捏合機中，加熱至100-110 °C，加入相當于粉料重量2-3%的鈦酸酯偶聯劑NDZ-105、4-5%的硬脂酸鈉和2-4%的椰子 油，在400-600r/min的轉速下攪拌20-30min，然后在50-60°C下烘干，粉碎過100-150目篩即 可。
[0039] 對比例1
[0040]中國專利申請文件(公開號:CN103275411A)中所述的超薄壁汽車電線。
[0041 ] 對比例2
[0042] 中國專利申請文件(公開號:CN103562303A)中所述的電線。
[0043] 將實施例1-6及對比例1-2中的電線進行性能測試，測試結果如表1所示，其中測試 標準均為領域內常用的標準，如拉伸斷裂強度(Mpa):GB/T1040-1992,拉伸斷裂伸長率 (% ):GB/T1040-1992，零下25 °C低溫脆化保留率（根）：GB5470，低溫脆化溫度:GB/T 5470-2008 〇
[0044] 表1:實施例1 -6及對比例1 -2中的電線的性能
[0046]綜上所述，本發明超薄壁汽車電線不僅具有較好的力學性能，也具有較好的阻燃 效果，還具有較好的耐低溫和耐高溫等性能。
[0047]本發明中所描述的具體實施例僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領 域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替 代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
[0048]盡管對本發明已作出了詳細的說明并引證了一些具體實施例，但是對本領域熟練 技術人員來說，只要不離開本發明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。
【主權項】
1. 一種超薄壁汽車電線，其特征在于，包括導體、包覆在導體表面的固定層和包覆在固 定層表面的絕緣層，所述絕緣層的材料包括如下重量份數的組成成分:高聚合度PVC樹脂： 100份、改性樹脂:20-40份、高分子量增塑劑：10-30份、阻燃劑:20-50份、納米二氧化娃：10-20份、納米碳酸|丐:5_20份、N-取代馬來酰亞胺類耐熱改性劑:0.5_8份。2. 根據權利要求1所述的超薄壁汽車電線，其特征在于，所述固定層的厚度為0.02-0.06mm，所述絕緣層的厚度為0.16-0.22mm，所述的固定層為PVC熱收縮膜。3. 根據權利要求1所述的超薄壁汽車電線，其特征在于，所述的改性樹脂為乙烯醋酸乙 烯共聚物的極性單體接枝物，所述的極性單體接枝物由馬來酸酐單體進行接枝反應而制 成，在極性單體接枝物中，馬來酸酐接枝單體的含量為0.5-1.2%。4. 根據權利要求1所述的超薄壁汽車電線，其特征在于，所述的高分子量增塑劑為二甲 苯甲醛樹脂、聚酯增塑劑、非鄰苯二甲酸酯、丙烯-丁二烯共聚物增塑劑中的一種或多種。5. 根據權利要求4所述的超薄壁汽車電線，其特征在于，所述的高分子量增塑劑為二甲 苯甲醛樹脂與聚酯增塑劑按重量比1:1-2復配的混合物。6. 根據權利要求1所述的超薄壁汽車電線，其特征在于，所述的阻燃劑為硼酸鋅與納米 級三氧化二鋪按重量比1:1-2復配并被粒徑為3-8μηι的氫氧化鋁按1:1-3比例所包覆。7. 根據權利要求1所述的超薄壁汽車電線，其特征在于，所述的納米二氧化硅為表面經 過硬脂酸包覆的納米二氧化娃，所述納米二氧化娃的激光粒徑D5Q為100-150nm;所述的納米 二氧化硅具有多孔結構，其孔直徑為60-100nm，比表面積為50-70m 2/g。8. 根據權利要求1所述的超薄壁汽車電線，其特征在于，所述的N-取代馬來酰亞胺類耐 熱改性劑為N-苯基馬來酰亞胺-苯乙烯-丙烯腈三元共聚物、N-苯基馬來酰亞胺-甲基丙烯 酸甲酯二元共聚物、N-苯基馬來酰亞胺-苯乙烯二元共聚物、N-苯基馬來酰亞胺-甲基丙烯 酸甲酯-苯乙烯三元共聚物、N-環己基馬來酰亞胺-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯三元共聚物、N-環己基馬來酰亞胺-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸六氟丁酯四元共聚物中的一種或多 種。9. 根據權利要求1所述的超薄壁汽車電線，其特征在于，所述絕緣層的材料還包括0.5-5份聚四氟乙烯，所述的聚四氟乙烯分子量為400萬-600萬。10. 根據權利要求1或9所述的超薄壁汽車電線，其特征在于，所述絕緣層的材料還包括 3-20份加工助劑。所述的加工助劑包括鈣鋅穩定劑、抗氧化劑、填料等。
【文檔編號】C08K9/10GK105860322SQ201610235919
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月15日
【發明人】蔣振華
【申請人】寧波卡倍億電氣技術有限公司