氟塑料在电线电缆中的应用

氟塑料在电线电缆中的应用

1、氟塑料种类与结构

1．1定义

凡在分子结构中含有氟原子的塑料，总称为氟塑料(或称氟碳树脂)。正因为氟塑料分子结构中含有氟原子，所以具有许多优异的性能，如优良的电绝缘性能，高度的耐热性，突出的耐油、耐溶剂和耐磨性能，优异的耐化学药品性能，以及良好的耐湿性和耐低温性能等。氟塑料具有这些特性是其它塑料不能相比的，因此，氟塑料在航天航空、国防工业、电子、冶金、石油化工等工业部门被广泛地应用。用于电线电缆的氟塑料主要有——

①聚四氟乙烯(PTFE，F4)

②聚全氟乙丙烯(四氟乙烯一六氟丙烯共聚物，FEP，F46)

③四氟乙烯一乙烯共聚物(ETFE，F40)

④四氟乙烯—全氟烷基乙烯基醚共聚物(可熔性聚四氟乙烯，PFA)

⑤聚偏氟二乙烯(PVDF，F2)

⑥聚三氟氯乙烯(PCTFE，F3)，等。

1．2氟塑料的分子结构

2、各种氟塑料的基本性能及加工使用情况

2．1聚四氟乙烯

氟塑料的使用性能以聚四氟乙烯最为优秀。聚四氟乙烯的密度为2．12～2．199／cm，长期使用温度为一190℃～260°C．在聚四氟乙烯分子结构中，由于氟原子较氢原子有较大的范德华半径，在C C链上随着F对H的取代导致从聚乙烯的“Z”

字形平面扭曲成为聚四氟乙烯的螺旋形结构。聚四氟乙烯中这种

C C键的螺旋扭曲最终形成一种有氟原子构成的圆柱形外壳，这层外壳将C原子及其C C链遮盖起来形成保护层，使它比C H化合物的耐腐蚀性强得多，对绝大多数化学品和溶剂呈惰性。

聚四氟乙烯分子链中氟原子为对称分布，碳、氟两种元素共价相结合，所以整个分子呈电中性，不带极性而又具有极好的电绝缘性。不仅如此，它在较宽的使用温度区间及频率范围内，介电强度、介电常数、体积电阻率和表面电阻率保持良好。在大分子中也没有亲水性基团，故吸水性极低，使它的介电性能很少受到湿度的影响。在耐温方面，聚四氟乙烯分子中氟原子的电负性很大，C—F键很短，其键能高达500kg／mol，具有优良的热稳定性。所以聚四氟乙烯是电线电缆最为理想的绝缘和护套材料。

由于聚四氟乙烯熔融粘度高，不能采用传统的热塑性塑料加工方法，因而它在作为电线电缆的绝缘或护套材料时，采用的是薄膜包覆或糊膏挤出的加工方法进行成型。我国聚四氟乙烯薄膜作为电线电缆的包覆材料已有数十年的历史，这些薄膜的加工方法是用聚四氟乙烯悬浮树脂经模压、烧结、车削、定向而成，尽管这样的薄膜生产的电线电缆比直接用分散树脂加助推剂推压成型的电线电缆柔软许多，但就薄膜的生产过程而言，存在着许多不易控制因素，所以现在的国外基本上已不用这种薄膜作为电线电缆的包覆材料，而是用聚四氟乙烯双轴定向生料薄膜代替它作为电线的包覆材料。聚四氟乙烯双轴定向生料薄膜是国际上目前生产聚四氟乙烯电线电缆普遍采用的材料。

2．2聚全氟乙丙烯

聚全氟乙丙烯是四氟乙烯和六氟丙烯的聚合物，是四氟乙烯的改性材料。所以聚全氟乙丙烯既具有四氟乙烯的优点，又具有热塑性塑料的良好的加工性能。使它成为代替聚四氟乙烯的重要材料。聚全氟乙丙烯的密度为2.12----2.17g／cm，长期使用温度为-190℃～200℃．由于聚全氟丙烯具有优异的绝缘、阻燃、耐高温性能和耐腐蚀性，使它在电线电缆上得到了广泛的应用。它不仅被应用于通风电线电缆，还用于军事导线和其它航空领域、热探测用线、计算机后嵌板导线、同轴电缆绝缘线、电子计算机内部的连接线等。 1992年，美国电器工业协会编写了通风电缆的说明书，规定由于高层建筑的防火绝缘等要求，高层建筑的通风电缆必须采用聚全氟乙丙烯为原料的电线电缆，导致美国成为聚全氟乙丙烯用量最多的国家。我国虽然还没有这方面的规定，但随着建筑行业的高速发展，国家对防火的要求会越来越高。聚全氟乙丙烯在加工中有两个特征，即熔融破裂的倾向和熔融状态时有特高的可拉伸性。

2．3四氟乙烯一乙烯共聚物(ETFE，F40)

ETFE的密度为1.75----1.78g／cm，长期使用温度为-100℃～150°C。ETFE是电气性能和机械性能兼优的电气绝缘材料，在高温下的耐蠕变性和低温下的耐冲击性能均优于聚四氟乙烯。它的加工性能与一般热塑性塑料无大的区别。为了改善F40电缆的耐开裂性能，一般对电线进行辐照交联以提高性能。F40电线主要用作宇航用机舱布线、冶金石油化工等工业仪器仪表连接线、要求耐辐照场合用特种电线、油矿测井电缆、其它有高温要求的信号传输线。

2．4四氟乙烯—全氟烷基乙烯基醚共聚物(可熔性聚四氟乙烯，PFA)

PFA是由全氟烷基乙烯基醚改性聚四氟乙烯而得到的树脂，俗称可熔性聚四氟乙烯。它改善了聚四氟乙烯的加工困难的缺点，又使其性能水平和长期使用温度基本接近聚四氟乙烯。它可采用挤出方法加工。它具有的性能：高温时(250℃)机械性能优于PTFE和FEP、电性能与PTFE相同、耐热性优异、使用温度260°C、耐化学药品性能与PTFE相同、低摩擦系数、不粘、不延燃、耐环境应力开裂、能熔融加工。适合制造大长度、大外径的耐高温电线，如测井电缆。

2．5聚偏氟二乙烯(PvDF，F2)

PVDF的1.75～1.78g／ …… 此处隐藏：2437字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……