CN114773698A - 一种用于汽车天窗系统的低电阻线束及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及高分子材料的领域，具体公开了一种用于汽车天窗系统的低电阻线束及其加工工艺。一种用于汽车天窗系统的低电阻线束，包括低电阻导线和外皮，所述外皮采用外皮材料制成，所述外皮材料包括以下重量份物质：40‑50份橡胶基体、2‑4份交联剂、1‑3份促进剂、3‑5份防水剂，所述橡胶基体包括质量比为25‑30:10‑13.5:4‑5:1‑1.5的丁腈橡胶、PVC、NR‑541、超支化聚胺‑酯。其制备方法为：S1、外皮材料制备；S2、线束制备。本申请的线束可用于汽车天窗，其具有防水性能优异的优点。

Description

一种用于汽车天窗系统的低电阻线束及其加工工艺

技术领域

本申请涉及高分子材料的领域，尤其是涉及一种用于汽车天窗系统的低电阻线束及其加工工艺。

背景技术

汽车天窗安装于车顶，能够有效地使车内空气流通，增加新鲜空气的进入，同时汽车天窗也可以开阔视野以及移动摄影摄像的拍摄需求。汽车天窗可大致分为：外滑式、内藏式、内藏外翻式、全景式和窗帘式等。主要安装于商用SUV、轿车等车型上。

在驾驶过程中，为了降低车内的气温或者排除车内的异味，驾驶者通过按压天窗按键，实现车窗的开启和关闭。车窗的启闭是通过汽车电路网络传输的电信号进行控制，汽车电路网络是采用线束构建而成。在雨水天气时，雨水较易沿天窗与线束接触或者使线束处于潮湿状态，线束较易发生裂解、腐坏的现象。为了提高线束的防水效果，通常采用在线束基材中加入防水剂，通过防水剂增加线束的防水效果。

针对上述相关技术，发明人认为简单地在线束基材中添加防水剂，防水剂较易发生团聚，进而防水剂在线束基材中的分散效果不佳，导致线束存在防水效果不佳的缺陷。

发明内容

为了改善线束防水效果不佳的缺陷，本申请提供一种用于汽车天窗系统的低电阻线束及其加工工艺。

第一方面，本申请提供一种用于汽车天窗系统的低电阻线束，采用如下的技术方案：

一种用于汽车天窗系统的低电阻线束，包括低电阻导线和外皮，所述外皮采用外皮材料制成，所述外皮材料包括以下重量份物质：40-50份橡胶基体、2-4份交联剂、1-3份促进剂、3-5份防水剂，所述橡胶基体包括质量比为25-30:10-13.5:4-5:1-1.5的丁腈橡胶、PVC、NR-541和超支化聚胺-酯。

通过采用上述技术方案，采用丁腈橡胶、PVC、NR-541和超支化聚胺-酯配合作为橡胶基体，PVC能够提高丁腈橡胶的交联程度，使得防水剂能够在橡胶基体中悬浮分散，减少防水剂在橡胶基体中沉降现象的发生。

而超支化聚酯具有独特的三维密积结构和大量的活性端基基团，能够减少PVC和丁腈橡胶之间的氢键交联，渗入并包裹橡胶基体中的长链结构，使长链结构获得滑珠作用，减弱了橡胶基体中高分子链段之间的缠结作用，降低了橡胶基体的粘度，改善了防水剂在橡胶基体中的分散效果，因此外皮材料获得均匀的防水效果。

此外，NR-541添加至橡胶基体中，使得橡胶基体的极性增大，因此NR-541较易包覆防水剂，提高防水剂与橡胶基体的相容性以及分散性，时外皮材料获得均匀的防水效果。并且NR-541能够与橡胶基体其余组分之间形成连接，因此，在受到外力时，应力能够在橡胶基体中进行扩散，提高了外皮材料的韧性以及力学性能，延长线束的使用寿命。

优选的，所述防水剂包括木粉和纳米二氧化硅中的一种或两种。

通过采用上述技术方案，首先，采用木粉作为防水剂，木粉能够与橡胶基体中的PVC配合形成木塑结构，降低橡胶基体的粘度，因此木粉能够均匀填充于橡胶基体中，增大橡胶基体的致密程度，提高外皮材料的防水效果。同时，木粉具有粗糙的表面形态，遇水时，能够吸收水分，减少水分浸渍并浸透外皮材料现象的发生。

其次，采用纳米二氧化硅作为防水剂，纳米二氧化硅能够在橡胶基体中形成三维网络结构，提高外皮材料中的交联密度，提高外皮材料的致密程度。同时，纳米二氧化硅的独特表面结构，能够在外皮材料表面形成类似于荷叶的疏水结构，提高了外皮材料的防水效果。

最后，采用纳米二氧化硅和木粉配合后，能够形成相互负载结构，在外皮材料表面形成疏水表面，在外皮材料与水接触时，木粉能够竞争水分，而纳米二氧化硅持续疏水，因此，使得雨水大部分接触具有防水表面的外皮纤维，提高外皮材料的疏水效果。

优选的，所述纳米二氧化硅为单分散性纳米二氧化硅。

通过采用上述技术方案，采用单分散性纳米二氧化硅作为防水剂，一方面，提高了纳米二氧化硅在橡胶基体中的分散效果，使外皮材料获得均匀的疏水表面；另一方面，由于单分散性纳米二氧化硅的粒径均匀，因此粒子之间能够形成形状规则的狭缝孔，减少了外皮材料的孔隙，因此改善了外皮的防水效果。

优选的，所述防水剂还包括WSR和炭黑，所述WSR、炭黑、木粉、纳米二氧化硅的质量比为10-20:1-2:20-30:3-10。

通过采用上述技术方案，由于WSR为吸水膨胀橡胶，外皮材料与水接触后，WSR能够吸收水分对孔隙进行封堵，减少透水通道，稳定起到阻水效果。同时，炭黑和纳米二氧化硅之间能够形成配合效果，使橡胶基体中获得适宜的填料网络以及填料分散效果，改善防水剂在橡胶基体中的悬浮分散性。

其次，炭黑和纳米二氧化硅配合后，提高了WSR的吸水速率和吸水量，改善WSR的反复吸水性能，还能够充分对橡胶基体进行填充，提高了外皮材料的致密性。

此外，采用WSR、炭黑、木粉、纳米二氧化硅配合作为防水剂，防水剂之间能够形成相互负载的结构，因此防水剂加入到橡胶基体中能够形成网络状交联结构，并且在外皮表面形成疏水结构以及吸水结构，即外皮与水接触后，外皮上的吸水结构吸水并膨胀，封堵孔隙，并且水分与疏水结构抵接，阻碍水分子进入外皮材料内部，稳定改善了外皮材料的疏水效果。

优选的，所述WSR包括质量比为10-20:2-7.5:3-5的丁腈橡胶、聚丙烯酸钠和环氧化丁腈橡胶。

通过采用上述技术方案，在WSR中加入环氧化丁腈橡胶，环氧化丁腈橡胶中的环氧基团能够与防水剂材料中的其余组分形成强极性键，改善防水剂的分散效果。同时，环氧化丁腈橡胶能够提高WSR中各组分之间的相容性，并且促进防水剂中各组分之间的相容性，减少防水剂析出橡胶网络现象的发生，因此减少透水孔洞的数量，提高外皮材料的防水效果。

优选的，所述防水剂为经分散剂分散改性处理的防水剂，所述分散剂包括硬脂酸、硅烷偶联剂kh550和层状结构蒙脱土中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，首先，采用硬脂酸或硅烷偶联剂作为分散剂，分散剂能够润湿防水剂表面，在防水剂表面形成极性包覆膜，提高了防水剂在橡胶基体中的分散效果。

其次，采用层状结构蒙脱土作为分散剂，由于层状结构的蒙脱土能够对防水剂中其余组分进行负载，减少防水剂之间发生团聚的可能性，而且蒙脱土的层状结构能够增强防水剂和橡胶基体之间的结合效果，进一步减少防水剂析出产生孔洞。

最后，采用硬脂酸、硅烷偶联剂和层状结构蒙脱土配合作为分散剂，首先硬脂酸和硅烷偶联剂能够对层状结构蒙脱土进行湿润包裹，提高了层状蒙脱土的分散均匀性，因此层状蒙脱土能够负载防水剂并均匀分散在橡胶基体中，使外皮材料获得均匀的防水效果。

优选的，所述分散改性处理采用以下制备方案：按质量比3-5:3取分散剂和防水剂，搅拌混合后，微波辐照处理4-6min，过滤，保留固体物，干燥，得到经分散改性处理的防水剂。

通过采用上述技术方案，本申请技术方案优选采用微波辐照的方式对防水剂进行分散处理，使得分散剂上能够稳定接枝有极性链段，提高防水剂颗粒之间的静电斥力作用，进一步改善了防水剂在橡胶基体中的分散效果。

优选的，还包括添加剂，所述添加剂包括质量比为2-3:1-3:1-1.5的酚醛纤维、环氧树脂和壳聚糖。

通过采用上述技术方案，本申请技术方案采用在外皮材料中添加酚醛纤维、环氧树脂和壳聚糖，由于酚醛纤维的加入，能够在橡胶基体中构建缠结结构，能够对橡胶基体中各组分进行牵拉，不仅提高外皮材料的力学性能，还能提高防水剂和橡胶基体的结合性能。而环氧树脂和壳聚糖的加入，使得酚醛纤维能够稳定负载添加剂中的其余组分，使外皮材料获得抗菌效果，能够抑制雨水中的微生物对外皮材料的腐蚀，延长外皮的使用寿命。

第二方面，本申请提供一种用于汽车天窗系统的低电阻线束的加工工艺，采用如下的技术方案：

一种用于汽车天窗系统的低电阻线束的加工工艺，包括以下步骤：S1、外皮材料制备：按配方称量橡胶基体、防水剂、促进剂和交联剂，将橡胶基体和防水剂搅拌混合，得到混合液，再向混合因为中加入交联剂，继续搅拌混合，最后加入促进剂，混炼、出料，得到外皮材料；S2、线束制备：将低电阻导线和外皮材料共同投放至挤出机中，外皮材料对低电阻导线进行包裹，冷却干燥后，得到线束。

通过采用上述技术方案，本申请技术方案优化了橡胶基体中的各组分之间的加入顺序，使橡胶基体的粘度适宜，有利于防水剂在橡胶基体的分散效果，因此外皮材料获得均匀的防水效果。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用丁腈橡胶、PVC、NR-541和超支化聚胺-酯配合作为橡胶基体，减弱橡胶基体之间的缠结作用，获得滑珠效果，并且增加橡胶基体中的交联程度，使得橡胶基体获得适宜的悬浮分散效果，同时还能够对防水剂进行包裹，提高防水剂与橡胶基体之间的相容性，改善了防水剂在橡胶基体中的分散效果，因此，外皮材料获得了均匀的分散效果。

2、本申请中优选采用WSR、炭黑、木粉、纳米二氧化硅配合作为防水剂，防水剂之间能够形成相互负载的结构，即在顺次在外皮材料表面形成疏水结构和亲水结构，由于亲水结构吸水膨胀，封堵透水通道，并且亲水结构吸收的水与疏水结构接触，阻碍水分渗透至外皮材料中，协同改善外皮材料的防水效果。

3、本申请的方法，优化了外皮材料各组分之间的添加顺序，使得橡胶基体的粘度适宜，使得防水剂能够均匀悬浮分散于橡胶基体中，因此外皮材料获得了均匀的防水效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例中，所选用的仪器设备如下所示，但不以此为限：

仪器：河北旭朗机械设备制造有限公司的SJ-30型挤出机。

药品：交联剂是山东国化化学有限公司的二乙烯基苯、促进剂为石家庄市勤迈化工科技有限公司的促进剂CZ、浙江丰虹新材料股份有限公司的

SMP-HX型蒙脱土、广州市力本橡胶原料贸易有限公司的1051型丁腈橡胶、江苏裕坤生物科技有限公司的L-赖氨酸、济南大晖化工科技有限公司的酚醛树脂、NR-541为美国NortekExap塑胶科技有限公司的改性天然橡胶NR-541。

制备例

环氧化丁腈橡胶制备例

制备例1

取2kg叔丁基过氧化氢、0.018kg三氧化钼和5kg丁腈橡胶，先将叔丁基过氧化氢和三氧化钼混合，得到中间液，于70℃下反应2h，向中间液中加入丁腈橡胶，于60-70℃反应40min，得反应物，乙醇洗涤，通风干燥，于40℃下烘干，得到环氧化丁腈橡胶。

WSR制备例

制备例2-4

分别称量丁腈橡胶、聚丙烯酸钠、环氧化丁腈橡胶、硫磺，促进剂，具体质量见表1，将丁腈橡胶和环氧化丁腈混合，塑炼5min，加入聚丙烯酸钠、促进剂和硫磺，混合，薄通5次，出片，下片，于160℃硫化，造粒，得到WSR1-3。

表1制备例2-4 WSR组成

单分散性纳米二氧化硅制备例

制备例5

取1.945kg水和1.989×10^-3kgL-赖氨酸，于60℃下，搅拌均匀，得到反应液，向反应液中加入0.139kg正硅酸乙酯，继续搅拌12h，直至溶液澄清，维持PH=9.2，再向反应液中加入0.278kg正硅酸乙酯，继续搅拌12h，最后再向反应液中加入0.278kg正硅酸乙酯，继续搅拌12h，获得分散液，真空旋蒸，搅拌，得到单分散性纳米二氧化硅。

木粉制备例

制备例6

取3kg60目的木粉，得到木粉1。

制备例7

取3kg150目的木粉，得到木粉2。

制备例8

取3kg60目的木粉和7kg300目的木粉，搅拌混合，得到木粉3

防水剂制备例

制备例9-14

分别称量木粉1、纳米二氧化硅、WSR1和炭黑，具体质量见表2，搅拌混合，得到防水剂1-6。

表2制备例9-14防水剂组成

制备例15-16

与制备例12的区别在于：采用WSR2-3，以代替制备例12中的WSR1，制备防水剂7-8。

制备例17-18

与制备例12的区别在于：采用木粉2-3，以代替制备例12中的木粉1，制备防水剂9-10。

制备例19

与制备例12的区别在于：采用单分散性纳米二氧化硅，以代替制备例12中的纳米二氧化硅，制备防水剂11。

分散剂制备例

制备例20-23

分别取硬脂酸、硅烷偶联剂KH550和层状结构蒙脱土，具体质量件见表3，搅拌混合，得到分散剂1-4

表3制备例20-23防水剂组成

制备例24

与制备例12的区别在于：对防水剂4进行分散改性处理，取3kg防水剂4和3kg分散剂1搅拌混合，辐照处理4min，过滤，保留固体物，烘干干燥，得到经分散改性处理的防水剂1。

制备例25-27

与制备例24的区别在于：采用分散剂2-4，以代替制备例24中的分散剂1，制备经分散改性处理的防水剂2-4。

制备例28

与制备例24的区别在于：对防水剂4进行分散改性处理，取3kg防水剂4和4kg分散剂1搅拌混合，辐照处理5min，制备经分散改性处理的防水剂5。

制备例29

与制备例24的区别在于：对防水剂4进行分散改性处理，取3kg防水剂4和5kg分散剂1搅拌混合，辐照处理6min，制备经分散改性处理的防水剂6。

超支化聚胺-酯制备例

制备例30

取5.25kg丙烯酸甲酯、5kg乙醇胺和5kg甲醇，搅拌混合，氮气氛围下，40℃反应3h，旋蒸去除甲醇，得到透明液体，即单体。将3kg单体、1kg三羟甲基丙烷和0.3kg对甲苯磺酸，于油浴加热至120℃，反应3h，旋蒸去除副产物，得到黄色黏稠状超支化聚胺-酯。

橡胶基体制备例

制备例31-33

分别称量丁腈橡胶、PVC、NR-541、超支化聚胺-酯，具体质量见表4，搅拌混合，混炼5min，得到橡胶基体1-3。

表4制备例31-33橡胶基体组成

添加剂制备例

制备例34-36

分别称量酚醛纤维、环氧树脂和壳聚糖，具体质量见表5，搅拌混合，得到添加剂1-3。其中，酚醛纤维的制备包括以下步骤，将酚醛树脂加热熔融，通过熔喷的方式喷出中间纤维，将中间纤维浸渍于5kg质量分数为16％的盐酸和5kg质量分数为18.5％的甲醛的溶液中，于150℃/h升温至溶液沸腾，保温1.5h，取出、水洗、干燥，得到酚醛纤维。

表5制备例34-36添加剂组成

实施例

实施例1-3

一方面，本申请提供一种用于汽车天窗系统的低电阻线束，包括低电阻导线和外皮，外皮采用橡胶材料制成，外皮材料包含橡胶基体1、交联剂、促进剂、防水剂1，具体质量见表6。

另一方面，本申请提供一种用于汽车天窗系统的低电阻线束的加工工艺，包括以下步骤：将橡胶基体和防水剂搅拌混合，得到混合液，再向混合因为中加入交联剂，继续搅拌混合，最后加入促进剂，混炼10min、薄通5次，下片，出料，得到外皮材料1-3。

再将外皮材料和低电阻导线共同放置于挤出机中，外皮材料包裹在低电阻导线外，冷却干燥后，得到线束1-3。其中值得说明的是，低电阻导线包括但不限于铜线、铝线等。

表6实施例1-3外皮材料组成

实施例4-5

与实施例2的区别在于：采用橡胶基体2-3，以代替实施例2中的橡胶基体1，制备外皮材料2-3和线束2-3。

实施例6-15

与实施例2的区别在于：采用防水剂2-11，以代替实施例2中的防水剂1，制备外皮材料6-15和线束6-15。

实施例16-21

与实施例8的区别在于：采用经分散剂改性处理的防水剂1-6，以代替实施例2中的防水剂1，制备外皮材料16-21和线束16-21。

实施例22-24

与实施例2的区别在于：外皮材料还包括1.5kg添加剂1-3，制备外皮材料22-24和线束22-24。

对比例

对比例1

本对比例与实施例3的不同之处在于，本对比例中橡胶基体仅采用丁腈橡胶，制备外皮材料25和线束25。

对比例2

本对比例与实施例3的不同之处在于，本对比例中采用粒径为300目的木粉作为防水剂，制备外皮材料26和线束26。

性能检测试验

（1）力学性能测试：按《GB/T 528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》测试外皮材料1-26的拉伸强度。

（2）防水性能检测：按《GB/T 18173-2014高分子防水材料》测试外皮材料1-26的防水性能。

表7实施例1-24、对比例1-2性能检测

结合表7性能检测对比可以发现：

（1）结合实施例1-3、实施例4-5和对比例1-2进行对比可以发现：实施例1-3中制得的外皮材料的拉伸强度以及不透水压强均有所提升，这说明本申请中采用丁腈橡胶、PVC、NR-541和超支化聚胺-酯配合作为橡胶基体，一方面，能够降低橡胶基体中的粘度，提高橡胶基体的流动性；另一方面，增加橡胶基体中的交联结构，降低防水剂沉降的可能性，均匀改善防水剂在橡胶基体中的分散效果。根据表7可以看出，实施例2和实施例5制得的外皮材料的防水效果以及力学性能较佳，说明实施例2中外皮材料中各组分之间配比较为适宜，实施例5中橡胶基体中各组分之间的配比较为合适。

（2）结合实施例6-7、实施例8-10、实施例11-12、实施例13-14、实施例2和对比例2进行对比可以发现：实施例6-15中制得的外皮材料的拉伸强度以及不透水压强均有所提升，这说明本申请中采用WSR、炭黑、木粉、纳米二氧化硅配合作为防水剂，首先防水剂能够和PVC形成木塑配合结构，进一步降低橡胶基体的粘度，并且能够在外皮材料形成由内之外的疏水-亲水结构，通过亲水结构竞争并吸收水分，通过疏水结构阻止水汽进入，提高了外皮材料的疏水效果。根据表7可以看出，实施例8、实施例11和实施例14制得的外皮材料的防水效果以及力学性能较佳，说明实施例8中防水剂中各组分之间配比较为适宜，实施例11中WSR中各组分配比较为合适，实施例14中木粉的粒径较为合适。

（3）结合实施例16-19、实施例20-21和实施例8进行对比可以发现：实施例16-21中制得的外皮材料的拉伸强度以及不透水压强均有所提升，这说明本申请中采用硬脂酸、硅烷偶联剂和层状结构蒙脱土配合作为分散剂，首先能够形成负载结构，提高层状蒙脱土在橡胶基体中的分散效果，使得分散剂不仅能够负载分散防水剂，还能在防水剂上接枝极性链段，使得外皮材料获得均匀的防水效果。根据表7可以看出，实施例19和实施例20制得的外皮材料的防水效果以及力学性能较佳，说明实施例19中分散剂中各组分之间配比较为适宜，实施例20中分散改性的各步骤参数较为适宜。

（4）结合实施例22-24和实施例2进行对比可以发现：实施例22-24中制得的外皮材料的拉伸强度以及不透水压强均有所提升，这说明本申请中采用在外皮材料中添加酚醛纤维、环氧树脂和壳聚糖，不仅能够在外皮材料中形成交联网络结构，还能抑制微生物对外皮材料的腐蚀，即提高外皮防水效果的同时，还延长了外皮的使用寿命。根据表7可以看出，实施例24制得的外皮材料的防水效果以及力学性能较佳，说明实施例2中添加剂中各组分之间配比较为适宜。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种用于汽车天窗系统的低电阻线束，其特征在于，包括低电阻导线和外皮，所述外皮采用外皮材料制成，所述外皮材料包括以下重量份物质：40-50份橡胶基体、2-4份交联剂、1-3份促进剂、3-5份防水剂，所述橡胶基体包括质量比为25-30:10-13.5:4-5:1-1.5的丁腈橡胶、PVC、NR-541和超支化聚胺-酯。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽车天窗系统的低电阻线束，其特征在于：所述防水剂包括木粉和纳米二氧化硅中的一种或两种。

3.根据权利要求2所述的一种用于汽车天窗系统的低电阻线束，其特征在于：所述纳米二氧化硅为单分散性纳米二氧化硅。

4.根据权利要求2所述的一种用于汽车天窗系统的低电阻线束，其特征在于：所述防水剂还包括WSR（吸水膨胀树脂）和炭黑，所述WSR、炭黑、木粉、纳米二氧化硅的质量比为10-20:1-2:20-30:3-10。

5.根据权利要求4所述的一种用于汽车天窗系统的低电阻线束，其特征在于：所述WSR包括质量比为10-20:2-7.5:3-5的丁腈橡胶、聚丙烯酸钠和环氧化丁腈橡胶。

6.根据权利要求1所述的一种用于汽车天窗系统的低电阻线束，其特征在于：所述防水剂为经分散剂分散改性处理的防水剂，所述分散剂包括硬脂酸、硅烷偶联剂kh550和层状结构蒙脱土中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的一种用于汽车天窗系统的低电阻线束，其特征在于，所述分散改性处理采用以下制备方案：按质量比3-5:3取分散剂和防水剂，搅拌混合后，微波辐照处理4-6min，过滤，保留固体物，干燥，得到经分散改性处理的防水剂。

8.根据权利要求1所述的一种用于汽车天窗系统的低电阻线束，其特征在于：还包括添加剂，所述添加剂包括质量比为2-3:1-3:1-1.5的酚醛纤维、环氧树脂和壳聚糖。

9.权利要求1-8任一项所述的一种用于汽车天窗系统的低电阻线束的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、外皮材料制备：按配方称量橡胶基体、防水剂、促进剂和交联剂，将橡胶基体和防水剂搅拌混合，得到混合液，再向混合因为中加入交联剂，继续搅拌混合，最后加入促进剂，混炼、出料，得到外皮材料；

S2、线束制备：将低电阻导线和外皮材料共同投放至挤出机中，外皮材料对低电阻导线进行包裹，冷却干燥后，得到线束。