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帝斯曼推出更耐老化PPS材料应用于电动汽车热管理系统

原标题:帝斯曼以更耐老化材料Xytron®  (PPS) G4080HR变革电动汽车热管理系统


专注于营养、健康和绿色生活的全球科学公司荷兰皇家帝斯曼集团,向汽车行业正式推出商用化工程塑料产品Xytron®  (PPS) G4080HR,携更出色的长期性能,满足最极限工况的耐老化测试,为汽车企业带来更合理的汽车热管理系统(TMS)材料选择,以实现优化运行工况、延长部件寿命、降低能源消耗、缩短设计换代周期、提高部件通用性以及降低成本等综合目标。


伴随汽车电动化的日新月异,整车企业和汽车热管理系统组件商都面临着复杂的市场竞争和越发苛刻的技术要求,汽车热管理系统的材料选型也随之迎来变革。汽车电动化正在混动汽车和纯电汽车两条技术路线上飞速发展,它们分别从耐受温度和耐受时间两个维度给汽车热管理系统工程塑料提出诸多挑战。


Xytron® G4080HR产品的推出,对汽车热管理系统部件的设计灵活性、薄壁化、轻量化等提供了便利,同时由于其更加出色的耐老化稳定性和熔接线强度保持率,使得最终部件的长期性能可预测性更容易,给汽车热管理系统组件通过降低壁厚以节省成本带来可能。


Xytron® G4080HR产品的超耐水解性能,为应对汽车热管理系统变革的材料挑战,提供了长期性能保障。135℃水乙二醇中长达3,000小时的老化实验证明,相对竞品同类产品,G4080HR的拉伸强度和断裂伸长率均表现出极佳性能,其拉伸强度仅下降21%,竞品下降达61%,老化后的强度性能比竞品高114%;G4080HR的断裂伸长率下降仅29%,竞品下降达49%,老化后的实际断裂伸长率超过竞品63%。



汽车热管理系统变革部件在注塑加工成型中不可避免产生熔接痕,这是整体结构的薄弱环节。借助帝斯曼的结合面技术,G4080HR熔接痕部位的拉伸强度和断裂延伸率也大幅度提高。研究表明,135℃环境中老化1000小时后,其熔接线处的拉伸强度实测值保持在75MPa,比竞品高85%,断裂延伸率仍为0.6%,比竞品高50%,表明该材料结合线位置的力学性能也能经受苛刻的老化测试。



新一代电动车为提高冷却系统长期可靠性,也在考虑冷却液的升级换代,不同冷却液对材料的耐冷却液老化性能是影响材料选择的第三个维度。选择能耐受硫酸强腐蚀的PPS, 特别是Xytron® G4080HR,无疑将冷却液变更这一因素带来的设计影响降低到最小。


帝斯曼已经积累了G4080HR相对普通产品在不同温度、时间和介质中的实验数据,包括德国第三方认证机构的权威数据,用以帮助客户有效预测部件的长期性能和使用寿命。Xytron® G4080HR为整车企业和汽车热管理系统组件商带来更稳妥的材料解决方案,为降低车型升级换代设计风险、加速产品开发带来便利,也有助于整车厂将可靠的汽车热管理系统部件广泛应用于各类车型。


附录:各类工程塑料应对挑战能力实验数据对比分析

针对市场上各类工程塑料对热老化温度和时间的耐受性能,下图对比了聚苯硫醚PPS、高温尼龙PPA、长链尼龙LCPA和尼龙双六PA66等汽车热管理系统主流工程塑料材质。紫线方向表示热老化温度越高,能耐受材料则越少,超过130℃的热老化温度范围内,PPS和PPA的稳定性凸显出来。黄线方向则表明热老化时间越长,材料选择越少。高温和长时间耐老化后机械性能衰减最少的材料是PPS,其次是PPA,LCPA和PA66。



不同材料的耐老化性能差别,取决于材料树脂的抗水解能力。汽车热管理系统基于冷却液水乙二醇运行,在高温下,水对很多材料具有较强攻击性,称为水解反应。抗水解越强的材料,抵抗力越强。PPA、LCPA和PA66都属于尼龙家族,尼龙酰胺键的抗水解能力不够,PPA在尼龙家族中抗水解能力最好,通过耐水解改性,这一性能还会有一定提升。PPS与生俱来的分子结构和尼龙不同,硫醚键加苯环的分子结构简单又稳定,甚至可以耐受大家熟知的浓硫酸,所以更容易抵御水解反应。电动车要重视复杂工况下的长期性能,在汽车热管理系统关键组件中推荐选择PPS和PPA。


此外,汽车热管理系统所用工程塑料都是由树脂和玻纤共混而成的,材质耐老化性能的另一个弱点,就在于玻纤和树脂的结合面受水的影响会分离开裂。更好的PPS玻纤结合面,决定不同PPS材质之间老化性能的差异,帝斯曼的技术已经可以使玻纤和PPS直接结合地非常紧密,PPS的老化速度会明显降低。


实验表明,同样都是40%玻纤增强的PPS材料,原子力显微镜直观呈现的结合面处老化后差别明显。每张照片白色区域代表玻纤,黄色区域代表PPS树脂,黑色区域代表结合面缝隙的宽度,老化前两种材料的玻纤和树脂结合面几乎看不到黑色,代表光滑无缝,随时间的推移,竞品(第二行)的结合面处黑色区域越来越宽,代表结合面出现深邃的裂缝,而帝斯曼Xytron®  (PPS) G4080HR产品的结合面在3,000小时135℃的热老化后仅处出现了一条细痕,代表树脂和玻纤的结合仍然非常紧密。微观的裂隙分布在部件的表面和内部,随着老化时间或激烈驾驶状况叠加延展,终将造成部件开裂甚至损坏,包括大家所熟知的漏液。



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