从连接一根线到驱动一辆车：连接器背后的塑料科技密码

连接器是构成电路系统电气连接必需的基础元件之一，主要作用是借助电/光信号和机械力量实现接通、断开或转换。随着科技的快速发展，连接器已深入到我们生活的各个角落。从日常使用的家电、手机、电脑，到尖端的新能源汽车、5G通讯基站、航空航天设备，无处不在的连接器，承载着电流与信号的精准传输。

 

标题图：汽车电子连接器©互联网

汽车是最大的连接器应用细分市场，车用连接器（标题图）种类有一百多种，一辆汽车所用到的连接器数量多达几百只。

 

尤其是新能源汽车电气化程度高，内部动力电流及信息电流错综复杂，因此对于连接器的需求比传统汽车更高。据统计，传统汽车内的连接器（端子+线束）的价值约1000元，而新能源汽车中则达到了3000-5000元。

 

分类与技术趋势

按连接方式，汽车连接器可分为插接型、压接型、焊接型等几类；按功能系统，可分为动力传输系统连接器、车身控制系统连接器、安全防护系统连接器、信息娱乐系统连接器等不同类别。

汽车从内燃机向混合动力和电驱动的转变，要求在连接器技术方面持续创新，正朝着以下几大方向迈进。

1.薄壁化微型化：笨重不再是产品保持坚固和可靠的方式。几乎在每个领域，设计师都面临着对缩小设备的需求，连接器概莫能外。产品越来越小巧紧凑，壁厚越来越薄，这些对于材料的力学性能、阻燃性能、流动性都提出了更高的要求。

2.更高的电压和电流：传统汽车电气系统的电压一般为12V或24V，但在新能源汽车领域，现阶段充电电压大部分为400V，随着高压快充技术的发展，800V高压平台车型逐渐频繁推出，如比亚迪、极氪、广汽、小鹏、理想等国内车企都相继开始布局800V车型。新能源汽车的高压系统在工作时放电电流可以达到几十安培，甚至数百安培。高压高电流对材料的绝缘性能、抗电磁干扰等性能提出了更高的要求。

3.精确到个体零件的可追溯性：通过唯一标识（如序列号、二维码、RFID等）记录产品从原材料到生产、组装、测试、交付乃至回收的全生命周期数据。不仅追踪整件连接器，还需追踪内部关键组件（如端子、绝缘体、外壳、镀层材料等）的批次、供应商、工艺参数等信息。特斯拉就要求供应商提供每个端子的镀金层厚度数据。

4.更好的环保性能：例如，要求采用无卤阻燃材料、激光打标替代丝印等。

5.智能化：例如，自动化装配对连接器尺寸稳定性的要求越来越高。

 

图1：Amodel可生产电动汽车的数据连接器©SYENSQO

图2：电子连接器©Envalior

 

塑料赋能连接器性能升级

在汽车连接器的制造舞台上，塑料/高分子材料凭借自身独特的优势，不仅为连接器提供结构支撑和绝缘保护，更在耐温、阻燃、微型化等性能上不断突破极限。塑料不再只是包裹金属的配角，而是成为推动汽车电子连接器向着前文提及的几个发展方向的核心驱动力。

提到汽车连接器用塑料，很多人对其作用的第一认知反应可能是“无卤阻燃”，毕竟汽车自燃的场景大多都是触目惊心的。确实，随着人们对汽车安全和环保要求的不断提高，无卤阻燃材料的重要性日益凸显，它就像是为连接器筑起了一道防火墙，守护着汽车和驾乘人员的安全。

在近两年，越来越多的汽车品牌和连接器供应商开始采用无卤阻燃PA66、PBT等材料来制造汽车电子连接器。例如，特斯拉电动车就大量使用了无卤阻燃材料的连接器，以提高车辆的安全性和环保性，比亚迪、蔚来等也在积极跟进。在连接器供应商方面，泰科电子（TE Connectivity）、安费诺（Amphenol）等纷纷推出了采用无卤阻燃材料的连接器产品，并受到汽车制造商的广泛青睐。一众塑料树脂材料和改性塑料供应商也积极开拓汽车连接器市场，推出无卤阻燃材料。如SYENSQO（世索科）公司的高性能聚邻苯二甲酰胺（PPA）品牌Amodel，通过配方优化实现UL94 V0阻燃等级，避免卤素添加剂带来的腐蚀风险，可用于电动汽车的数据连接器（图1）。

但是，塑料的贡献远不止于“无卤阻燃”这一点。

◆ 耐高温：在新能源汽车高压系统中，连接器长期工作温度可达150℃以上，这对材料的热老化性能提出了更高要求。金发科技推出的高温尼龙材料Vicnyl® 430 PA6T，用于油箱信号传感器连接器，具有高耐热、尺寸稳定性、耐化学性的特点。

恩骅力（Envalior）公司是连接器材料科学领域经验丰富的领导者，每年，Akulon® PA66、Akulon® PA6、Arnite® PBT、Durethan®、EcoPaXX® PA410、ForTii® PA4T、Pocan®和Stanyl® PA46等材料被用于制造安全可靠的汽车电子连接器（图2）。其中ForTii® PA4T的熔点高达325°C，可实现在极高峰值温度下产品工作的可靠性。

◆ 低介电常数：随着车载通信系统从CAN总线向以太网演进，连接器不仅要连电，还要连数据。这就需要材料具备更低的介电常数（Dk）和介质损耗（Df）。

◆ 可回收性：环保法规趋严背景下，材料可回收性也成了新焦点。

 

图3：BASF Ultramid® Ccycled® 聚酰胺化学回收解决方案助力 TE 实现可持续发展©BASF

基于对汽车行业可持续发展的共同愿景，在今年的CHINAPLAS国际橡塑展上，泰科电子（TE Connectivity）和巴斯夫（BASF）两家名企联合推出了TE新款汽车连接器，其部件采用巴斯夫全新的Ultramid® Ccycled®聚酰胺材料（图3）生产制成。这是一种循环解决方案，其中含有使用化学回收技术将亚洲消费后塑料废弃物转化成的热解油。通过使用Ultramid Ccycled材料，TE成功地将这一先进的环保材料融入到连接器中，在不影响质量和性能的前提下减少了化石资源消耗，并降低了产品碳足迹。这对于追求ESG评级的车企而言，无疑是场“及时雨”。
   
注塑技术助力连接器之精密化

汽车连接器变得越来越小和更加复杂，这需要更精确的制造，注塑成型加工环节至关重要，需满足流动性佳、强度高、耐高温、电气性能优越等严格标准，并且成型周期短、尺寸精度极高、表面质量要求近乎苛刻。同时，制品稳定性及生产自动化程度亦成为衡量注塑生产水平的重要指标。

海天长飞亚针对连接器这一产品专门推出了全方位解决方案。针对超高精密连接器产品，该方案定制化提供注射速度高达500mm/s的专业注塑机型，配合注射精度达0.01mm/s的速度控制精度及0.01mm的注射位置精度，确保每一件产品的精密成型。设备配备了针对连接器专用的高塑化率和低剪切率的螺杆、料筒组件，无论是PA、PBT、LCP、PPS等各种高性能、阻燃等级原料，均可轻松应对，确保原料充分熔融与均匀塑化。方案集成了智能锁模力控制、智能注射等多项智能化功能，配备可编程I/O接口、欧规机械手接口，内置热流道系统等丰富配置，全面助力实现智能制造，提升整体生产效能。    

 

图4：FTC喷嘴与标准喷嘴的工作比较 ©住友德马格

用料不均、粉料处理难度大是连接器注塑工艺中常见的问题。为了破解此难题，以灵活应对复杂工况，实现粉碎材料的稳定成型以及树脂成本的控制，住友德马格公司推出连接器专用螺杆组件，采用高塑化率和低剪切率的螺杆设计，大大提升了原料的适应性。在粉碎材料含量达25%时，也能达到和清料同等水平的稳定程度。可选的FTC（Fast Thermal Cycling，快速热循环）喷嘴具有长突出量和细直径的特点，可以减少流道里的树脂量，降低开闭模行程，缩短成型周期（图4）。

在连接器的生产中，尺寸稳定性和表面硬度等特性变得愈发重要。然而，像薄壁零件这样的敏感结构也会在注塑加工过程中增加缺陷的风险。注塑成型工艺监测、控制和优化解决方案专家——奇石乐（Kistler）公司将质量保证直接融入注塑成型过程，最有效、最可靠地保证注塑成型质量。在注塑模具中采用精确的传感器技术来测量模腔压力和温度，以识别与目标条件的偏差。通过该公司的过程监控和辅助系统（包括高度先进的软件解决方案），快速设置注塑过程并对其进行有效监控，实现小型、薄壁、大批量塑料连接器部件的快速、零缺陷批量生产，具有精确的尺寸和卓越的表面质量。
 
汽车连接器正在驶入智驾赛道

随着自动驾驶、V2X（Vehicle-to-Everything，车联万物）、OTA（Over-The-Air，空中下载技术）远程升级等功能普及，汽车电子连接器正在从被动元件进化为主动感知与交互节点。在这个过程中，塑料/高分子材料与精密成型技术正成为破解连接器“轻量化、高可靠、零缺陷”难题的核心武器。

◆ LCP（液晶聚合物）材料因其极低的吸湿率和优秀的毫米波穿透性，正被用于宝马iX纯电动SUV的毫米波雷达连接器；
◆ PPSU和PEEK等高性能工程塑料，开始进入燃料电池系统的水汽连接器领域；
◆ 3D打印+注塑混合工艺正在探索连接器原型快速迭代与小批量定制的可能性。

 

图5：未来的汽车用连接器是智能驾驶时代的神经元©互联网

可以说，未来的汽车用连接器，不仅是电流和信号的桥梁，更是智能驾驶时代的神经元（图5）。

对于飞速前行的新能源汽车产业来讲，塑料通过连接器，承载每一次加速、每一次转向、每一次人车互动，在幕后默默支撑着中国及全球汽车产业的跃迁。

附：

中国目前是全球第一大连接器销售国，有调研机构预测，中国汽车连接器市场规模在2025年有望超300亿，到2030年可接近900亿，但市场上仍是海外巨头占据主导地位。全球连接器行业前十大厂商一直为美国、日本、中国台湾等国家及地区的厂商所占据，且市场份额较为稳定。国内优秀企业，如中航光电、瑞可达等，以及众多的中小企业。在技术、产品、价格、服务等方面展开了全方位的竞争。

1.泰科(TE Connectivity)
2.矢崎(Yazaki)
3.安波福(Aptiv)
4.日本航空电子(JAE)
5.罗森伯格(Rosenberger)
6.日压端子(JST)
7.住友(Sumitomo)
8. IRISO
9.京瓷(AVX/Kyocera)
10.安费诺(Amphenol)

 

来源：荣格-《国际塑料商情》

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