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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。
F-46樹(shù)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(bǔ)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(yīng)用于高溫高頻下使用的電子設(shè)備傳輸電線、電子計(jì)算機(jī)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(jī)繞組線的絕緣層。
根據(jù)加工需要,F(xiàn)-46可分為粒料、分散液和漆料三種。其中,粒料按其熔融指數(shù)的不同,可供模壓、擠出和注射成型用;分散液供浸漬燒結(jié)用;漆料供噴涂等用。
F-46中六氟丙烯的含量對(duì)共聚體的性能是有一定的影響。當(dāng)前生產(chǎn)的F-46樹(shù)脂的六氟丙烯的含量,通常在14%-25%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右。
物理性能
F-46樹(shù)脂的分子量測(cè)定,當(dāng)前尚無(wú)可行的方法。但它在380℃時(shí)的熔融粘度要比聚四氟乙烯低,為103-104Pa.s。可見(jiàn)F-46的分子量比聚四氟乙烯低得多。
F-46的熔點(diǎn)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(shí),熔點(diǎn)變低。按差熱分析法所測(cè)得的結(jié)果,國(guó)產(chǎn)F-46樹(shù)脂的熔點(diǎn)大多在250-270℃之間,比聚四氟乙烯低。
F-46樹(shù)脂是一種結(jié)晶性高聚物,結(jié)晶度比聚四氟乙烯低一些,當(dāng)F-46熔體緩慢冷卻到晶體熔點(diǎn)以下溫度時(shí),大分子重行結(jié)晶,結(jié)晶度在50%-60%之間;當(dāng)熔體以淬火方式迅速冷卻時(shí),結(jié)晶度較小,在40%-50%之間。F-46的晶體結(jié)構(gòu)形態(tài),均為球晶結(jié)構(gòu),并隨樹(shù)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(shù)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(chǎng)隨厚度的減少而提高,當(dāng)厚度大于1mm時(shí),擊穿場(chǎng)強(qiáng)在30kV/mm以上,但不隨溫度的變化而變化。
F-46樹(shù)脂的熱分解溫度熔點(diǎn)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(diǎn)以上溫度時(shí)也會(huì)分解,因此300℃以上進(jìn)行加工時(shí)也注意適當(dāng)?shù)耐L(fēng)。F-46在熔點(diǎn)溫度以下是相當(dāng)穩(wěn)定的,但在200℃高溫下機(jī)械強(qiáng)度損失較大。圖2是F-46樹(shù)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(guò)規(guī)定孔徑的克數(shù),因此,可用熔融指數(shù)的增加來(lái)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樹(shù)脂在大氣中抗氧化性能非常好,耐大氣穩(wěn)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(xiàn)-46開(kāi)始出現(xiàn)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。
工藝要點(diǎn)
1)供料:F-46擠出前,先在120℃下預(yù)烘3h左右為宜。
2)導(dǎo)電線芯預(yù)熱:為擠出的F-46絕緣層內(nèi)外溫度均一,導(dǎo)電線芯應(yīng)預(yù)熱至300-350℃。
3)擠出機(jī)的溫度分布:擠出機(jī)一般以280℃(進(jìn)料口)至380℃(機(jī)頭)直線上升的溫度分布為好;機(jī)頭溫度波動(dòng)范圍不大于±5℃,并應(yīng)在不致使樹(shù)脂分解的前提下,盡量提高機(jī)頭溫度,以降低樹(shù)脂的熔融粘度。擠出機(jī)機(jī)身(自進(jìn)料口至機(jī)頭)、機(jī)頭、模套的參考溫度如下:
機(jī)身段 280-310℃第二段 315-330℃
第三段340-360℃ 第四段360-380℃
機(jī)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(shù)脂擠出加工過(guò)程中不要變動(dòng)頻繁,如有必要可稍加調(diào)整。螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)隨導(dǎo)電線芯截面的大小而有所不同,一般可取5-15r/min。
6)模具模口保溫:保溫區(qū)應(yīng)布滿整個(gè)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(yīng)力,從而導(dǎo)致絕緣開(kāi)裂。
7)絕緣電線冷卻:從擠出機(jī)擠出后的電線采用水冷。模口與水槽距離以較近為宜,建議不大于20cm。
8)設(shè)置濾網(wǎng)。為改善F-46樹(shù)脂的塑化和混合質(zhì)量,增加反壓力,擠出機(jī)螺桿端部應(yīng)加2-3層濾網(wǎng)為宜。
9)每批F-46材料應(yīng)力求以佳情況擠出,塑化良好,錐體透亮,無(wú)氣泡,表面光滑,錐體與模套間無(wú)“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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