IEC 60674-3-32023 电气用塑料薄膜.第3部分单项材料规范.活页3电气绝缘用聚碳酸酯（PC）薄膜标准立项发展报告

电气用塑料薄膜第3部分：单项材料规范活页3：电气绝缘用聚碳酸酯（PC）薄膜标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PlasticFilmsforElectricalPurposes—Part3:SpecificationsforIndividualMaterials—Sheet3:Polycarbonate(PC)FilmsUsedforElectricalInsulation摘要关键词：电气绝缘；聚碳酸酯薄膜；IEC标准；材料规范；介电性能；塑料薄膜标准化Keywords:ElectricalInsulation;PolycarbonateFilm;IECStandard;MaterialSpecification;DielectricProperties;PlasticFilmStandardization一、引言1.1标准立项背景聚碳酸酯（Polycarbonate，简称PC）薄膜是一种以双酚A型聚碳酸酯树脂为主要原料，经挤出流延或双向拉伸工艺制成的高性能工程塑料薄膜。自20世纪60年代实现工业化生产以来，PC薄膜凭借其突出的抗冲击韧性（缺口冲击强度可达600–900J/m）、宽广的使用温度范围（长期使用温度-60℃至+120℃）、优异的尺寸稳定性以及良好的电绝缘特性（体积电阻率通常≥10¹⁵Ω·cm，介电强度可达100kV/mm以上），在电气绝缘领域获得了广泛应用，涵盖电机槽绝缘、变压器层间绝缘、电容器介质、柔性电路板基材、触摸屏导电膜载体及电池隔膜等多个细分市场。近年来，随着新能源汽车产业爆发式增长、特高压输电工程大规模建设以及光伏逆变器、变频驱动装置等电力电子设备的普及，市场对高性能电气绝缘薄膜的需求持续攀升。据相关行业统计，全球电气用PC薄膜市场规模在2022年已超过6.5亿美元，年均复合增长率保持在5.8%左右。然而，由于各国对PC薄膜的产品标准存在差异，在材料分级、性能指标和试验方法等方面缺乏统一的技术依据，导致国际贸易中技术壁垒频现，产品质量争议时有发生。在此背景下，制定一项统一的国际标准，规范和协调各国PC绝缘薄膜的生产与检验，已成为全球电气制造业的共同诉求。1.2标准体系定位IEC60674系列标准是国际电工委员会（IEC）下设的第15技术委员会“固体电绝缘材料”（TC15）归口管理的核心标准体系之一，其整体框架如下：-IEC60674-1：电气用塑料薄膜——第1部分：定义和一般要求；-IEC60674-2：电气用塑料薄膜——第2部分：试验方法；-IEC60674-3：电气用塑料薄膜——第3部分：单项材料规范（由若干独立活页组成）。本标准的正式名称为IEC60674-3-3:2023，属于IEC60674-3标准的"活页3"（Sheet3），专门针对电气绝缘用聚碳酸酯薄膜制订单项材料规范。该标准由IECTC15（固体电绝缘材料技术委员会）下属的WG2工作组（薄膜和带材）负责起草，于2023年8月18日正式发布。根据IEC的分类体系，本标准归属于"塑料和橡胶绝缘材料"（Plasticsandrubberinsulatingmaterials）大类，是电气绝缘材料基础性标准与产品规范之间的桥梁性文件，既承继了IEC60674-1和IEC60674-2的通用规定与试验方法，又在材料层级给出了PC薄膜的具体性能要求和验收准则。二、标准主要内容2.1标准适用范围IEC60674-3-3:2023规定了用于电气绝缘的聚碳酸酯（PC）薄膜的材料分类、尺寸规格、外观要求、物理性能、电性能、化学性能、环境适应性能以及相应的试验方法。该标准适用于由聚碳酸酯树脂为主要原料、经挤出或压延工艺制成的厚度范围通常为6μm至500μm的薄膜产品。标准所涵盖的PC薄膜广泛用于电气设备的绝缘结构，包括但不限于电机和发电机的槽绝缘与相间绝缘、变压器和电抗器的层间绝缘、电容器介质、电缆绕包绝缘以及柔性印制电路板的基材等。2.2材料分类标准依据PC薄膜的热等级和用途将产品分为以下几种类型：|类别|类型代号|特征描述|典型应用||------|---------|---------|---------||I型|PC-A|通用级，适用于常规电气绝缘场合|电机槽绝缘、层间绝缘||II型|PC-B|耐热级，具有更高的长期耐热性|高温电机、变压器|不同类型薄膜在热稳定性指标（如相对温度指数RTI）、尺寸稳定性要求及部分电性能指标阈值方面有所区别，以满足不同使用工况的需求。同时，标准允许薄膜表面具有压花、电晕处理等附加处理方式，但需在订货协议中予以明确。2.3技术要求2.3.1尺寸及外观要求标准对PC薄膜的厚度偏差、宽度偏差、卷长及外观质量提出了明确规定。表1给出了标准中对于不同标称厚度的PC薄膜的厚度允许偏差（部分摘要）：表1厚度允许偏差要求（摘要）|标称厚度范围（mm）|允许偏差（mm）||:---:|:---:||0.006<d≤0.010|±0.0015||0.010<d≤0.020|±0.002||0.020<d≤0.050|±0.003||0.050<d≤0.100|±0.005||0.100<d≤0.500|±0.008|在外观方面，标准要求薄膜表面应光滑、无气泡、无晶点、无明显划痕、无杂质污染和褶皱，收卷应平整紧实、端面整齐。对用于高场强环境的薄膜，还对内部杂质粒子数量和尺寸提出定量限制。2.3.2物理力学性能PC薄膜的力学性能是保证绝缘结构完整性和可靠性的重要指标。标准规定了以下主要力学性能要求，其中包括拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度等核心参数。以拉伸强度和断裂伸长率为例，标准要求PC薄膜在纵向（MD）和横向（TD）两个方向上均需满足相应指标。典型要求如下表所示：表2力学性能要求（摘要）|性能指标|单位|典型要求||:---:|:---:|:---:||拉伸强度（MD/TD）|MPa|≥55（断裂时）||断裂伸长率（MD/TD）|%|≥50||初始撕裂强度（TD）|kN/m|≥50||密度|g/cm³|1.20±0.02|2.3.3电性能作为电气绝缘材料，电性能指标是本标准的重点关注内容。PC薄膜的介电性能优异，在高频下仍保持较低的介电常数和介电损耗因数。标准规定的关键电性能指标包括：表3电性能要求（摘要）|性能指标|单位|典型要求||:---:|:---:|:---:||介电强度（23℃，50μm）|kV/mm|≥70（交流，直流≥100）||体积电阻率（23℃）|Ω·cm|≥1.0×10¹⁵||介电常数（23℃，1kHz）|—|2.9-3.2||介电损耗因数（23℃，1kHz）|—|≤0.0020||相比漏电起痕指数（CTI）|V|≥300（PLC2级）|上述电性能指标采用IEC60674-2规定的标准试验方法进行测试，确保测试结果具有复现性和可比性。其中介电常数在较宽的频率范围内（50Hz至1MHz）保持稳定，是PC薄膜在高频绝缘应用中的重要优势。2.3.4热性能与耐环境性能PC薄膜具有较高的长期使用温度。标准规定的关键热性能指标包括：-长期耐热性：通过IEC60216标准规定的加速热老化试验评定，一般等级的PC薄膜的相对温度指数（RTI）应不低于105℃，耐热级产品RTI应不低于120℃；-尺寸热稳定性：在特定温度下加热后，薄膜纵向和横向的热收缩率应控制在规定范围内；-低温性能：PC薄膜在-60℃下仍保持良好的柔韧性，不发生脆裂。在耐化学介质和耐湿性要求方面，标准要求PC薄膜在特定温度（如23℃）和湿度条件（如相对湿度50%）下达到吸湿平衡后，其电性能和尺寸变化均在允许范围内。同时，标准对薄膜的耐溶剂性（如耐甲苯、耐丙酮）、耐酸碱性及耐水解稳定性制定了相应测试程序。三、主要修订内容IEC60674-3-3:2023标准的发布取代了此前版本中的相关内容。该版本在充分考虑近年来PC树脂生产工艺进步、薄膜加工装备升级及下游应用需求变化的基础上，进行了以下主要修订和技术更新：第一，产品分级体系优化。新版标准结合不同电气设备对绝缘材料耐热等级的实际需求，完善了PC薄膜的分类分级体系。在原有通用型产品要求的基础上，补充了对高温应用场景（如新能源汽车驱动电机、H级及以上绝缘系统）的技术指标，对长期耐热老化后的性能保持率提出了更高要求，扩大了标准的适用覆盖面。第二，电性能指标全面升级。随着高电压、大容量电气设备的发展，标准对PC薄膜的介电强度、体积电阻率和局部放电性能提出了更严格的要求。新版标准更新了高温条件下电性能指标的测试程序，增加了在高温（如90℃、105℃）条件下体积电阻率和介电强度的检测要求，以更真实地反映薄膜在实际工作温度下的绝缘性能。第三，增加了环保与安全要求。顺应全球绿色低碳发展和RoHS等环保法规要求，新版标准增加了对薄膜中有害物质限制的要求声明及相应的检测指引，明确要求PC薄膜中铅、汞、镉、六价铬及特定溴系阻燃剂的含量不得超过相关法规规定的限值。同时，标准鼓励采用无卤阻燃体系，对阻燃型PC薄膜的燃烧等级（如UL94V-0/VTM-0）提出了参考性指标。第四，试验方法与国际接轨。新版标准进一步强化了与IEC60674-2试验方法标准的协调一致性，统一了试样制备、状态调节条件和试验参数的设定，消除了因试验条件差异导致的数据不可比问题。特别在厚度测量方面，明确了采用精度不低于1μm的接触式或非接触式测厚仪，并规定了足够数量的测量点位以确保统计可靠性。此外，标准增加了对薄膜表面电晕处理效果的表征方法（表面润湿张力测试）等新内容。四、标准制定的参与单位与归口管理4.1归口技术委员会本标准由国际电工委员会IEC/TC15（固体电绝缘材料技术委员会）归口管理，具体由TC15下设的WG2工作组（薄膜与带材标准化工作组）组织起草。IEC/TC15成立于20世纪50年代初，是IEC中历史最悠久、体系最完整的技术委员会之一。其工作范围涵盖电气绝缘用液体、气体、固体材料（包括薄膜、带材、层压制品、云母制品等）的术语定义、分类体系、性能要求和试验方法。TC15/WG2工作组汇聚了来自全球主要工业国家的标准化专家，包括来自德国VDE、美国UL、日本JISC、中国标准委等国家标准化机构的代表，以及来自科德宝、杜邦、东丽、SKC、乐凯等全球知名薄膜制造企业的技术专家。在IEC60674-3-3:2023的制定过程中，工作组先后召开了多次国际工作会议和网络研讨会，对各技术条款进行了逐条审议和充分协商，确保了标准内容的科学性、先进性和可操作性。4.2主要起草单位介绍在IEC60674-3-3:2023的编制过程中，中国电工器材行业协会绝缘材料分会及其核心会员单位全程深度参与，发挥了重要的技术支撑作用。中国电工器材行业协会（ChinaElectricalEquipmentIndustryAssociation，简称CEEIA）成立于1987年，是经民政部批准设立的全国性行业组织。该协会下辖的绝缘材料分会是中国绝缘材料行业最具影响力的专业技术组织之一，拥有会员单位300余家，涵盖绝缘薄膜、层压制品、云母制品、绝缘漆、复合材料和绝缘成型件等全品类产品领域。在IEC60674-3-3:2023的制定过程中，CEEIA绝缘材料分会组织核心会员单位——包括四川东材科技集团股份有限公司、山东圣泉新材料股份有限公司、江苏裕兴薄膜科技股份有限公司等国内PC薄膜龙头企业——成立了专项工作组，系统开展国内外PC绝缘薄膜产品对标的验证试验。基于大量试验数据和企业生产实践，中国专家代表团向IEC/TC15提交了多项技术提案，包括：（1）关于PC薄膜不同厚度区间公差划分的建议；（2）对高温条件下介电性能测试程序的补充提案；（3）对薄膜外观缺陷分类与判定准则的修订意见。其中多项提案被IEC采纳并纳入标准文本。此外，中国电器工业协会、机械工业北京电工技术经济研究所作为IEC/TC15的国内技术对口单位（SAC/TC301全国电气绝缘材料与绝缘系统评定标准化技术委员会），负责组织国内利益相关方对标准草案进行意见征集和投票反馈，确保了标准制定过程中的中国声音和产业利益得到充分表达。五、标准的应用价值与发展前景5.1产业支撑作用IEC60674-3-3:2023的发布实施，对全球PC绝缘薄膜产业的技术进步和健康发展具有重要的引领作用，主要体现在以下几个方面：在产品端，标准为PC薄膜制造企业提供了明确的技术指引和规范化的质量控制依据。企业可依据标准中规定的测试方法和验收指标优化生产工艺路线，持续改进产品批次间的一致性和稳定性，降低质量波动风险。在贸易端，标准为全球范围内的产品验收和技术交流提供了统一的"技术语言"，有效消除因标准差异导致的贸易摩擦。IEC标准在国际招标和跨国采购中的广泛采信，将为中国PC薄膜产品的出口创造更加便利的条件。在应用端，标准为电气设备制造商选择合格绝缘材料提供了可靠的技术依据。设备制造企业可在IEC60674-3-3的框架下建立供应商评价体系和进料检验规程，有效控制来料质量，提高终端电气设备的运行安全性和可靠性。5.2未来展望随着全球能源结构转型和电气化进程加速推进，高性能绝缘薄膜材料的需求将持续增长。展望未来，PC绝缘薄膜标准化工作面临新的机遇和挑战：一是超薄化与功能化发展。随着新能源电动汽车电驱动系统向高功率密度方向演进，厚度在2–6μm范围内的超薄PC薄膜在电容器介质中的应用日益广泛。同时，兼具导热、阻燃、抗电晕等功能的多功能复合薄膜成为研发热点，对标准化工作提出了新的需求。二是环保与循环利用。在全球碳中和背景下，基于生物质原料的聚碳酸酯（如CO₂基PC）和薄膜的化学回收再利用技术正在快速发展。未来标准需要关注材料全生命周期的环境影响评价，适时补充生物基PC薄膜的相关技术规范。三是数字化转型与智能制造。随着人工智能、大数据等技术在薄膜生产过程中的深度应用，基于在线检测数据的智能质量管控体系逐步建立。未来标准或可探索引入数字化质量表征方法，与线下实验室检测形成互补，提升质量管控的实时性和覆盖面。四是国际标准间的协调与互认。随