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聚全氟乙丙烯樹脂
日期：2024-11-23 06:16
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摘要：
聚全氟乙丙烯樹脂
聚全氟乙丙烯（ＦＥＰ）簡稱Ｆ－４６，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樹脂既具有與聚四氟乙丙烯相似的特性，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丙烯加工困難的不足，使其成為代替聚四氟乙丙烯的材料，在電線電纜生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用於高溫高頻下使用的電子設(shè)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。;根據(jù)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(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；漆料供噴塗等用。;１ 聚全氟乙丙烯的結(jié)構(gòu)特點 ;
Ｆ－４６樹脂和聚四氟乙丙烯一樣，也是完全氟化的結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(cè)鏈。這種結(jié)構(gòu)上的差彆對於材料在長期應(yīng)力下的溫度範圍上限來看，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(jié)構(gòu)上的差彆，卻使Ｆ－４６樹脂具有相當確定的熔點，並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。;２ 聚全氟乙丙烯的性能 ;
Ｆ－４６中六氟丙烯的含量對共聚體的性能是有一定的影響。目前生產(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。;１ 物理性能 ;
Ｆ－４６樹脂的分子量測定，目前尚無可行的方法。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(jié)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(jié)晶性高聚物，結(jié)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(jié)晶，結(jié)晶度在５０％－６０％之間；當熔體以淬火方式迅速冷卻時，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)，並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。 ;
２ 電絕緣性能 ;Ｆ－４６的電絕緣性能和聚四氟乙烯十分相近。它的介電係數(shù)從深冷到*高工作溫度，從５０Ｈｚ到１０１０Ｈｚ超高頻的廣闊範圍內(nèi)幾乎不變，並且很低，僅２．１左右。介質(zhì)損耗角正切隨頻率的變化則有些變化（見圖１），但隨溫度變化不大。;
Ｆ－４６樹脂的體積電阻率很高，一般大於１０１５．ｍ，且隨溫度變化甚微，也不受水和潮氣的影響。耐電弧大於１６５ｓ。;Ｆ－４６的擊穿場隨厚度的減少而提高，當厚度大於１ｍｍ時，擊穿場強在３０ｋＶ／ｍｍ以上，但不隨溫度的變化而變化。 ;
３ 熱性能 ;Ｆ－４６樹脂的耐熱性能僅次於聚四氟乙烯，能在－８５－＋２００℃的溫度範圍內(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樹脂的熱分解溫度高於熔點溫度，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。由於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℃以上進行加工時也必須注意適當?shù)耐L(fēng)。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在－２５０℃時仍不定期完硬脆，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。;４ 耐化學(xué)穩(wěn)定性;;Ｆ－４６的耐化學(xué)穩(wěn)定性與聚四氟化乙烯相似，具有優(yōu)異的耐化學(xué)穩(wěn)定性。除與高溫下的氟元素、熔融的堿金屬和三氟化氯等發(fā)生反應(yīng)外，與其他化學(xué)藥品接觸時均不被腐蝕。;
５ 力學(xué)性能;Ｆ－４６與聚四氟乙烯相比，硬度及抗拉強度略有提高，摩擦係數(shù)也比聚四氟乙烯略大。常溫下，Ｆ－４６具有較好的耐蠕變性能；但當溫度高於１００℃時，耐蠕變性能反而不及聚四氟乙烯。;
６ 其他性能;Ｆ－４６樹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，略遜於聚乙烯。在空氣中和室溫下，Ｆ－４６開始出現(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。;３ 聚全氟乙丙烯的技術(shù)要求 ;電線電纜用聚全氟乙丙烯樹脂（粒料）的技術(shù)要求見表１。國產(chǎn)Ｆ－４６（見表１）基本上符合要求。;表１中的兩種ＦＥＰ的型號分彆適用於做不同規(guī)格的電線電纜。ＦＥＰ４６０相當美國杜邦公司的產(chǎn)品ＴｅｆｌｏｎＦＥＰ１００，該型號的樹脂有較好的工藝性能，但耐開裂性能一般，適用於耐開裂性能要求不高的電線絕緣，航空線中一般用作小線規(guī)格電線的絕緣，如標稱截麵在０．３ｍｍ２及以下的電線。ＦＥＰ４１６是一種耐開裂性能較好樹脂，相當於美國杜邦公司的產(chǎn)品ＴｅｆｌｏｎＦＥＰ１４０適用於耐開裂性能要求較高的電線絕緣，航空線中標稱截麵在０．５ｍｍ２及以上的規(guī)格都應(yīng)用此型號樹脂作絕緣和護層。 ;４聚全氟乙丙烯擠出工藝要點;國產(chǎn)聚全氟乙丙烯的技術(shù)指標見表２。Ｆ－４６具有較好的加工工藝性能。可采用通常的擠出法包覆電線電纜的絕緣層。為了正確設(shè)計擠出機和模具，控製和掌握Ｆ－４６樹脂的加工條件，首先應(yīng)了解Ｆ－４６的流變性能。圖４為Ｆ－４６在３９０℃溫度下剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)係。圖中曲線的斜率表示其粘度μＡ隨剪切速率加而下降；曲線Ａ處的剪切速率為２００ｓ－１ｊＦ－４６的臨界剪切速率，如果剪切速率超過此數(shù)值，就會引起塑料流動的下均勻，結(jié)果使製品表麵粗糙，無光澤和起層。Ｆ－４６的臨界剪切速率值與聚乙烯，尼龍相比相差懸殊，因而熔融破裂問題尤為嚴重。;Ｆ－４６樹脂在加工中有兩個特征，即具有熔融破裂的傾向和熔融狀態(tài)時有特高的可拉伸性。為了在電線電纜生產(chǎn)中儘量消除或改善熔融破裂和提高生產(chǎn)率，通常采取以下措施：**，采用擠管式模具，擴大模子的開口，以減慢聚合物在模口的流速，使之在低於臨界剪切速率的適中擠出速度下擠出樹脂，並提高生產(chǎn)率；**，在不致使樹脂分解的前提下，儘可能提高熔融樹脂的溫度，以降低樹脂粘度，從而提高其臨界剪切速率。;
（１） 擠出機螺桿的主要參數(shù);Ｆ－４６的擠出機，一般采用單頭全螺紋、等距、突變壓縮型螺桿。為保證Ｆ－４６樹脂的充分塑化，螺桿的均化區(qū)長度，通常占螺桿全長的２５％左右；螺桿頂端呈圓錐形，以防止樹脂的停滯和分解。;螺桿的主要技術(shù)參數(shù)如下： 長徑比Ｌ／Ｄ ２０; １Ｄ 加料區(qū)長度 １５．５Ｄ ;壓縮區(qū)長度 ０．５Ｄ 均化區(qū)長度難關(guān)４Ｄ 螺紋寬帶 ０．１Ｄ 加料區(qū)螺紋槽深 ｈ１ １／６Ｄ 均化區(qū)螺紋槽深 ｈ２ １／１８Ｄ 壓縮比;ｈ１／ｈ２ ; ３ ２ Ｆ－４６絕緣電線擠出工藝要點 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：為保證擠出的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；機頭溫度波動範圍不大於±５℃，並應(yīng)在不致使樹脂分解的前提下，儘量提高機頭溫度，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℃ **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範圍內(nèi)。
５）螺桿的轉(zhuǎn)速：協(xié)同溫度將螺桿轉(zhuǎn)速調(diào)好後，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(yīng)隨導(dǎo)電線芯截麵的大小而有所不同，一般可取５－１５ｒ／ｍｉｎ。
６）模具?？诒兀罕貐^(qū)應(yīng)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，由於表麵驟冷而形成應(yīng)力，從而導(dǎo)致絕緣開裂。
７）絕緣電線冷卻：從擠出機擠出後的電線采用水冷。?？谂c水槽距離以較近為宜，建議不大於２０ｃｍ。
８）設(shè)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(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，保證塑化良好，錐體透亮，無氣泡，表麵光滑，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)，有利於質(zhì)量分析。Ｆ－４６絕緣電線在樹脂質(zhì)量不佳和擠出工藝不當時，絕緣層會發(fā)生開裂現(xiàn)象，其主要原因是：（ａ）絕緣層有內(nèi)應(yīng)力。生產(chǎn)內(nèi)應(yīng)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**和加工工藝不當?shù)?。（ｂ）絕緣中大球晶、片晶交界麵聯(lián)係分子鏈少，或球晶過大、脆弱 （ｃ）不穩(wěn)定基團產(chǎn)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。
５ 聚全氟乙丙烯在電線電纜中的應(yīng)用聚全氟乙丙烯樹脂具有與聚四氟乙烯相似的特性，又有熱塑塑料的良好加工工藝，因而使之成為代替聚四氟乙烯的重要材料。Ｆ－４６在電線電纜生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用於高溫高頻下使用的電子設(shè)備傳輸線，電子計算機內(nèi)部的連接線，航空宇宙用電線，及其他特種用途安裝線、油礦測井電纜、潛油電機繞組線、微電機引出線等等。