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聚全氟乙丙烯FEP或者 F46,是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物,六氟丙烯的含量約15%左右,是聚四氟乙烯的改性材料。
根據加工需要,F-46可分為粒料、分散液和漆料三種。其中,粒料按其熔融指數的不同,可供模壓、擠出和注射成型用;分散液供浸漬燒結用;漆料供噴涂等用。
F-46樹脂和聚四氟乙丙烯一樣,也是完全氟化的結構,不同的是聚四氟乙烯主鏈的部分氟原子被三氟甲基(-CF3)所取代,結構式如下:
由此可見,F-46樹脂和聚四氟乙烯雖都由碳氟元素組成,碳鏈周圍完全被氟原子包圍著,但F-46其大分子的主鏈上有分支和側鏈。這種結構上的差別對于材料在長期應力下的溫度范圍上限來看,無很大影響,F-46的上限溫度為200℃,而聚四氟乙烯的高使用溫度是260℃。但是,這種結構上的差別,卻使F-46樹脂具有相當確定的熔點,并可用一般的熱塑性加工方法成型加工,使加工工藝大為簡化。這是聚四氟乙烯所不具備的。這便是用六氟丙烯改性聚四氟乙烯的主要目的。
物理性能
F-46樹脂的分子量測定,當前尚無可行的方法。但它在380℃時的熔融粘度要比聚四氟乙烯低,為103-104Pa.s。可見F-46的分子量比聚四氟乙烯低得多。
F-46的熔點隨共聚體的組分不同而有一定的差異,共聚體中六氟丙烯的含量的增加時,熔點變低。按差熱分析法所測得的結果,國產F-46樹脂的熔點大多在250-270℃之間,比聚四氟乙烯低。
F-46樹脂是一種結晶性高聚物,結晶度比聚四氟乙烯低一些,當F-46熔體緩慢冷卻到晶體熔點以下溫度時,大分子重行結晶,結晶度在50%-60%之間;當熔體以淬火方式迅速冷卻時,結晶度較小,在40%-50%之間。F-46的晶體結構形態,均為球晶結構,并隨樹脂和加工成型溫度及熱處理方式的不同而有一定的差異。
電絕緣性能
F-46的電絕緣性能和聚四氟乙烯十分相近。它的介電系數從深冷到高工作溫度,從50Hz到1010Hz頻的廣闊范圍內幾乎不變,并且很低,僅2.1左右。介質損耗角正切隨頻率的變化則有些變化,但隨溫度變化不大。
F-46樹脂的體積電阻率很高,一般大于1015Ω·m,且隨溫度變化甚微,也不受水和潮氣的影響。耐電弧大于165s。
F-46的擊穿場隨厚度的減少而提高,當厚度大于1mm時,擊穿場強在30kV/mm以上,但不隨溫度的變化而變化。
F-46樹脂的耐熱性能僅次于聚四氟乙烯,能在-85-+200℃的溫度范圍內連續使用。即使在-200℃和+260℃的極限情況下,其性能也不惡化,可以短時間使用。
F-46樹脂的熱分解溫度熔點溫度,在400℃以上才發生顯著的熱分解,分解產物主要是四氟乙烯和六氟丙烯。由于F-46大分子通常帶有的等端基在熔點以上溫度時也會分解,因此300℃以上進行加工時也注意適當的通風。F-46在熔點溫度以下是相當穩定的,但在200℃高溫下機械強度損失較大。圖2是F-46樹脂的熔融指數在恒溫下的瞬間變化情況,熔融指數表示F-46在372℃,5000g重力下,10min內流過規定孔徑的克數,因此,可用熔融指數的增加來分析熔體粘度的減少及共聚物發生熱分解的情況。圖3是F-46與F-4絕緣電線相比較的壽命曲線。
F-46樹脂在大氣中抗氧化性能非常好,耐大氣穩定性高。F-46的耐輻照性要比聚四氟乙烯好,略遜于聚乙烯。在空氣中和室溫下,F-46開始出現性能變化的小吸收劑量為105-106rad?既103-104Gy,故可作耐輻照材料使用。
F-46絕緣電線在樹脂質量不佳和擠出工藝不當時,絕緣層會發生開裂現象,其主要原因是:
(a)絕緣層有內應力。生產內應力的原因很多,例如加工過程中樹脂組成不均所引起的塑化不良和加工工藝不當等。
(b)絕緣中大球晶、片晶交界面聯系分子鏈少,或球晶過大、脆弱
(c)不穩定基團產生的大分子的斷鏈
(d)樹脂分子量過小或分布過寬,使材料承受強度降低。
(e)六氟丙烯含量過低,組成分布不均勻。
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