?朗盛

稠密电气运用——尤其是电动汽车行业对热塑性材料的电气机能提议了越来越高的请求。这也带来了一个题目，即该畛域罕用的围拢物能否仍能餍足这些请求。塑料创造商朗盛（Lanxess）针对聚酰胺和聚对苯二甲酸丁二醇酯在更高电压和更高温度前提下的合用性实行了研讨。

热塑性材料在电气电子（EE）畛域常被用做电绝缘体。其紧要缘由是它们餍足了人们对电气部件和防火部件的平安请求，同时具备高性价比。比如；它们在较宽的温度范畴内体现出了优秀的电气和板滞机能；它们的持久热安稳性关于不少运用畛域来讲都充沛高；与阻燃剂相连系时，它们还具备优秀的阻燃性；优秀的熔体活动性和加工机能使其可以经过注塑成型或挤出成型多量量临盆高性价比部件。

基于聚酰胺6（PA6）、PA66和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的化合物已在电气电子行业欺诈了几十年。其榜样运用包罗联结器（图1）、电子外壳、断路器和接线端子。这两种材料在室温下都是优秀的绝缘体（离别是和Ωcm），而且具备高介电强度和耐电痕性。PA6和PA66的电气特点与温度和湿度相干，但却与种种运用无关。而PBT的电气特点在较宽的温度范畴内根本坚持固定。其它，与PA不同的是，PBT根本不会汲取处境中的水份。PA尤其是PBT的电气特点具备优越的持久热安稳性。

图1高压联结器是PA6、PA66和PBT化合物的榜样运用之一?朗盛

更严刻的请求——电动汽车行业愈甚

近来，这两种热塑性材料都面对着更严酷的挑战，某些处境下尚有新的挑战。电动汽车行业——包罗相干的充电底子设备更是如许。这些畛域的部件常常泄漏在高温、强电流和高压处境下。在这类处境下，它们还务必坚持电绝缘机能，而且不准许产生泄电起痕。其它，在电动汽车行业，正如在保守的电气电子行业、耗费电子产物和家用电器畛域，具备雷同乃至更高机能的袖珍化零部件的趋向仍在继承。其恶果之一是部件需求接受更大的热负荷，而且因泄电流或电击穿构成弊病的危险增长。

以这些新需求为契机，朗盛欺诈其Durethan（包罗PA6和PA66）和Pocan（PBT）产物系列中的化合物对体积电阻率和介电强度等电气特点与温度、水份含量和壁厚的相干性实行了研讨。同时，它们能否是增加复合材料、能否有阻燃包装都被思索在内。研讨人员还对产物系列中的哪些化合物抵达了最高绝缘等第（CTI）实行了研讨。其它，耐电痕性也在热老化和准则天色前提下老化后实行了测定。他们还收拾了怎么将电动汽车高压系统（时时泄漏在V以上的电压处境中）的部件遵循IEC-1准则规则的打算指南打算成可以接受泄电起痕电流的题目。总之，这些剖析旨在为客户供给材料建讲和帮助，辅助他们打算出可以接受极高电应力的电子元件。

温度对体积电阻率的影响

化合物的体积电阻率测试遵循IEC-3-1准则在厚度为1mm的新制试样赶上行。体积电阻率是两个电极或带电部件之间施加的电压与测得的电流之商。体积电阻率ρ（Ωcm）是材料特点参数之一，它与电导率成倒数瓜葛，用于将材料区分为绝缘体、半导体和导体。

测试声明，化合物的体积电阻率跟着温度的抬高而下降，不过这类变动关于PBT来讲不太显然（图2）。不含阻燃剂的化合物与含无卤阻燃剂包装的化合物之间没有显著不同。假使在°C的绝对枯燥形态下，PA6和PA66化合物的体积电阻率仍能抵达Ωcm。因而，它们餍足了在该温度范畴内用于高压系统的塑料的准则请求。PBT的体积电阻率在雷同的温度前提下显然更高。

图2玻璃纤维增加PA6和PBT化合物的体积电阻率与温度的相干性：在较高温度前提下，PBT体积电阻率的下落幅度小于聚酰胺（起原：朗盛；图：?Hanser）

PA高吸湿性的影响

水份含量的增长会致使PA6和PA66化合物的体积电阻率下落。含阻燃剂和不含阻燃剂的玻璃纤维增加产物以及未填充产物的机能基究竟似。它们的体积电阻率在室温前提下显著下降（图3）。但这对大大都运用途景而言并不急迫，且电阻值不才降后很快趋于安稳。在较高的温度前提下，电阻率相对而言下落得不太显然，但整体而言这些数值都处于较低水准。因而，体积电阻率或者会降至合用于高压运用的最小体积电阻率Ωcm之下。在这类处境下，该材料将将不再具备充沛的绝缘成就。不过，由于这么高的温度会构成吸湿材料二次枯燥，这类处境究竟上很少产生而且只在极端卑劣的处境下产生。与PA6响应规格比拟，PA66化合物的比体积电阻率随水份含量增长而下降的幅度较小——在23°C时大致下落10的一次方。

图3体积电阻率与水份含量的相干性：以PA6-GF30（DurethanBKV30H3.0）为例，水份含量越高，电阻率越低。吸湿后的体积电阻率在室温前提下比高温前提下落得更快（起原：朗盛；图：?Hanser）

更小部件，高电气强度

化合物的电气强度Ed（kV/mm）遵循IEC-1准则在新制试样赶上行了研讨。电气强度是指材料不落空其电绝缘机能所能接受的最大电场强度。在材料毁坏或电击穿的处境下会探测到电弧或电火花。其它，电气强度还取决于处境温度、材料水份含量、试样厚度以及电流范例（直流或交换）。它有助于在给定电压前提下在防范电击穿的同时断定部件带电元件之间的最小间隔。比如：高电气强度材料可用于尽或者削减高压联结器的空间。

衡量完毕声明，试样厚度为1mm的PA6、PA66和PBT化合物的电气强度在温度的影响下具备绝对不同的体现。PBT化合物的电气强度在高达°C的高温下根本坚持固定。但另一方面，跟着温度的抬高，PA化合物的电气强度会从室温前提下的高水准显著下降（图4）。不过，绝对枯燥形态下的PA6和PA66化合物的电气强度仅在温度达°C以上时降至10kV/mm下列，因而也餍足了榜样做事温度前提下的高压运用对材料的最低请求。

图4玻璃纤维增加PA6和PBT化合物的电气强度与温度的相干性：PBT的电气强度在全部温度范畴内根本没有变动，不过PA的电气强度在温度达80°C左右时显著下降（起原：朗盛；图：?Hanser）

衡量完毕还声明，与体积电阻率比拟，化合物的电气强度很大水准上取决于壁厚。电气强度跟着试样厚度的增长而显著下降（图5）。其紧要缘由是，壁厚更小散热更好，因而可以减速受热并防范过早电击穿。这类动做也是其余塑料的特点之一，它有助于促成部件的袖珍化。

图5室温前提下PA6-GF30（DurethanBKV30H3.0）的电气强度与试样厚度的相干性：电气强度跟着试样厚度的增长而赶紧下落。这主如果由于壁厚更小散热更好（起原：朗盛；图：?Hanser）

高耐电痕性变得越来越急迫

耐电痕性代表着材料在高压和玷污前提下防范在表面构成爬电路线的技能。耐电痕性越高，短路的危险越低。耐电痕性的特色值是相对泄电起痕指数（CTI，IEC）。它经过在位于两个带电电极之间的试样上缓缓淌下准则的电解液来断定。CTIA是五个试样接受了50滴电解液而不产生毛病的最高电压值。

CTI值紧要取决于围拢物的化学机关、围拢物的碳化动做、温度、材料表面张力和表面粗拙度以及塑料着色剂和增加剂的范例。CTI值在印刷电路板的临盆进程中表现着尤其急迫的效用，由于电触点（引足）之间的间隔变得越来越小，因而耐电痕载体材料极有须要。其它，高CTI值在需求高浪涌电压守护的其余电气电子和电动汽车运用中也必不成少。

通常来讲，无卤阻燃和非阻燃PA6、PA66和PBT化合物的CTI值高于卤素阻燃剂包装的化合物（表1）。非增加型化合物常常会比增加型化合物得到更高的CTI值。PA化合物的吸湿性不会对它们的CTI值或耐电痕性构成宏大的影响。研讨还声明，在°C热老化和准则天色前提下老化后，化合物的CTI值根本没有变动。因而，假使在老化后它们也能坚持牢固的耐电痕性。

表1PA6、PA66和PBT化合物的榜样CTI值（起原：朗盛）

V以上的CTI衡量没蓄志义

电动汽车运用中不休增长的电压带来了一个题目，即塑料的CTI值能否不该在电压高于V时实行衡量。不如许做的缘由有多个。比如：在测试进程中滴到样本上的电解液常常会在高压构成的温度下挥发，而这会扭曲衡量完毕。其它，在超出V的电压前提下，样本表面或者会构成空气放电，而这也会影响衡量完毕。

高压部件打算指南

CTI测试实质上是一种在准则前提下对材料实行直接对照的办法，它不该与运用的做事电压直接关连，由于CTI值为并不象征着材料不能在V以上的电压处境下欺诈。IEC/VDE–1准则在这方面供给了教导。它订定了可用于变换CTI测试完毕并优化高压部件打算的打算指南。

该准则合用于频次高达30kHz时标称电压高达V（交换电）和V（直流电）的部件。思索了多个变量的过程图用于断定打算部件的最小爬电间隔和最小电气空隙。这些变量包罗所研讨材料所属的绝缘材料组，其根据包罗CTI值、标称电压范畴、标称浪涌电压以及由部件安置场所断定的玷污水准。针对在V标称电压处境下欺诈的高压联结器（题目图），假设采纳CTI值为的材料，那末打算指南和过程图将得出部件在2级玷污前提下的最小爬电间隔为4mm。

结语

研讨得出了下列针对高压部件（如用于电动汽车的部件）的提议：

由于电气特点与温度和湿度的相干性，PA6和PA66化合物的欺诈温度可高达°C，而PBT化合物可在高达°C的温度前提下坚持其电气特点。假设运用需求高耐电痕性，则可欺诈CTI值为的化合物，两种热塑性材料皆可。它们一样合用于电压高于V的运用。假使在°C的温度前提下持久老化，这两个化合物系列的耐电痕性也根本没有下落。

本文翻译自KUNSTSTOFFEINTERNATIONAL杂志

做家：SarahLuers，StefanTheiler

排版：LilyBan