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F-46樹脂既具有與聚四氟乙烯相似的特性,又具有熱塑性塑料的良好加工性能。因而它彌補了聚四氟乙烯加工困難的不足,使其成為代替聚四氟乙烯的材料,在電線電纜生產(chǎn)中廣泛應用于高溫高頻下使用的電子設備傳輸電線、電子計算機內(nèi)部的連接線、航空宇宙用電線及其特種用途安裝線、油泵電纜和潛油電機繞組線的絕緣層。
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(xiàn)-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(cè)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(xiàn)-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。
F-46中六氟丙烯的含量對共聚體的性能是有一定的影響。當前生產(chǎn)的F-46樹脂的六氟丙烯的含量,通常在14%-25%(質(zhì)量分數(shù))左右。
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(chǎn)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(tài),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(shù)從深冷到高工作溫度,從50Hz到1010Hz頻的廣闊范圍內(nèi)幾乎不變,并且很低,僅2.1左右。介質(zhì)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(nèi)連續(xù)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(fā)生顯著的熱分解,分解產(chǎn)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?shù)耐L。F-46在熔點溫度以下是相當穩(wěn)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(shù)在恒溫下的瞬間變化情況,熔融指數(shù)表示F-46在372℃,5000g重力下,10min內(nèi)流過規(guī)定孔徑的克數(shù),因此,可用熔融指數(shù)的增加來分析熔體粘度的減少及共聚物發(fā)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與聚四氟乙烯相比,硬度及抗拉強度略有提高,摩擦系數(shù)也比聚四氟乙烯略大。常溫下,F(xiàn)-46具有較好的耐蠕變性能;但當溫度100℃時,耐蠕變性能反而不及聚四氟乙烯。
工藝要點
1)供料:F-46擠出前,先在120℃下預烘3h左右為宜。
2)導電線芯預熱:為擠出的F-46絕緣層內(nèi)外溫度均一,導電線芯應預熱至300-350℃。
3)擠出機的溫度分布:擠出機一般以280℃(進料口)至380℃(機頭)直線上升的溫度分布為好;機頭溫度波動范圍不大于±5℃,并應在不致使樹脂分解的前提下,盡量提高機頭溫度,以降低樹脂的熔融粘度。擠出機機身(自進料口至機頭)、機頭、模套的參考溫度如下:
機身段 280-310℃第二段 315-330℃
第三段340-360℃ 第四段360-380℃
機頭 380℃模套 380-410℃
4)模套的拉伸比:宜選擇在50-200范圍內(nèi)。
5)螺桿的轉(zhuǎn)速:協(xié)同溫度將螺桿轉(zhuǎn)速調(diào)好后,在F-46樹脂擠出加工過程中不要變動頻繁,如有必要可稍加調(diào)整。螺桿轉(zhuǎn)速應隨導電線芯截面的大小而有所不同,一般可取5-15r/min。
6)模具??诒兀罕貐^(qū)應布滿整個拉伸區(qū),保溫溫度在350-380℃,以避免F-46的錐體至成型之前,由于表面驟冷而形成應力,從而導致絕緣開裂。
7)絕緣電線冷卻:從擠出機擠出后的電線采用水冷。??谂c水槽距離以較近為宜,建議不大于20cm。
8)設置濾網(wǎng)。為改善F-46樹脂的塑化和混合質(zhì)量,增加反壓力,擠出機螺桿端部應加2-3層濾網(wǎng)為宜。
9)每批F-46材料應力求以佳情況擠出,塑化良好,錐體透亮,無氣泡,表面光滑,錐體與模套間無“眼屎”。每批料要做好工藝記錄,以便積累資料和工藝數(shù)據(jù),有利于質(zhì)量分析。
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