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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。
F-46中六氟丙烯的含量對共聚體的性能是有一定的影響。當前生產的F-46樹脂的六氟丙烯的含量,通常在14%-25%(質量分數)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。
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在-250℃時仍不完全硬脆,還保持有很小的伸長率和一定的曲撓性,比聚四氟乙烯甚至更好些,是其他所有各類塑料所不及的。
主要參數
F-46的擠出機,一般采用單頭全螺紋、等距、突變壓縮型螺桿。為F-46樹脂的充分塑化,螺桿的均化區長度,通常占螺桿全長的25%左右;螺桿呈圓錐形,以防止樹脂的停滯和分解。
螺桿的主要技術參數如下:
長徑比L/D 20 螺距1D
加料區長度 15.5D 壓縮區長度0.5D
均化區長度難關 4D 螺紋寬帶0.1D
加料區螺紋槽深 ?h1 1/6D
均化區螺紋槽深?h2 1/18D
壓縮比 ?h1/h2 3
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。
5)螺桿的轉速:協同溫度將螺桿轉速調好后,在F-46樹脂擠出加工過程中不要變動頻繁,如有必要可稍加調整。螺桿轉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)模具模口保溫:保溫區應布滿整個拉伸區,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。模口與水槽距離以較近為宜,建議不大于20cm。
8)設置濾網。為改善F-46樹脂的塑化和混合質量,增加反壓力,擠出機螺桿端部應加2-3層濾網為宜。
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據,有利于質量分析。
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