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1、聚全氟乙丙烯（FEP）绝缘电缆制造和应用含氟塑料与其他塑料相比，具有更优异的耐高低温、耐腐蚀、耐侯 性、电气绝缘性、不吸收水及低的摩擦系数等等特性，因此它已经成为 现代尖端科学技术、军工生产和各工业领域所不能缺少的新型塑料之 一。目前在电线电缆工业中应用的氟塑料有：聚四氟乙烯（F-4）、聚全 氟乙丙稀（F-46）、四氟乙烯和乙烯的共聚物（F-40）、三氟氯乙烯和乙 烯的共聚物（F-30）、聚三氟氯乙烯（F-3）和聚偏二氟乙烯（F-2）等。聚全氟乙丙烯（F-46）,除使用温度比聚四氟乙烯约低50C外，它 几乎具有聚四氟乙烯的所有优良性能。它在一85205 C的使用温度范 围内，具有优良的电气特性
2、、优异的耐化学腐蚀性、特出的抗光热老化 性能、不燃及较好的机械强度。聚全氟乙丙烯（F-46 ）克服了聚四氟乙 烯不能用塑料挤出机加工的缺点，它的加工性能好，可使用生产效率较 高的螺杆挤出加工工艺的特点，促进了它的应用和发展。一，聚全氟乙丙烯（F46 ）的结构和性能聚全氟乙丙烯是四氟乙烯和六氟丙烯（CF2=CF CF3）的共聚 物，简称FEP或F-46。聚全氟乙丙烯中的六氟丙烯（CF2 = CF CF3） 是以嵌段方式进入聚合物骨架的，它的分子式结构为：-（CF CF ） （CF CF） 22 x2IxnCF2其中四氟乙烯约为8283（重量比），六氟丙稀为1718。 由于三氟甲基（一CF3）取代
3、了部分氟原子，因而破坏了聚四氟乙烯的结晶性（F46的结晶度为4050%； F-4的结晶度在5575%）, 分子链的长度也比四氟乙烯短，从而降低了粘度，使它能在挤出机上 挤出加工，大大改善了工艺性，使它成为替代F4材料，作为耐高 温电线电缆的绝缘和护套材料而获得广泛应用。聚全氟乙丙烯具有聚四氟乙烯相仿的优良电气绝缘性和化学稳 定性，硬度和抗拉强度比聚四氟乙烯略有提高，而工艺性大为改善。 结晶相熔融温度（280C ）约比聚四氟乙烯低50C左右，但它仍可长 期使用于一85+204C温度范围，并且在常温下比聚四氟乙烯有较 好的抗冷流性，只是摩擦系数略低。聚全氟乙丙烯也存在有耐应力开 裂性能和耐电晕不佳
4、的缺点，使得它不能应用于高压绝缘。从环保要 求衡量，聚全氟乙丙烯和聚四氟乙烯一样，都是含有卤数F的非环保 型材料，对环境和人类健康都有不良的影响。聚全氟乙丙烯既具有聚四氟乙烯相似的宝贵特性，又具有热塑性 塑料的优良加工性能，从而使它成为替代F-4材料在电线电缆上获得 广泛应用。在电线电缆上，聚全氟乙丙烯可用作高频高温要求的传输线、安 装线、电子计算机内部的连接线、宇宙航空、航天用电线以及腐蚀性 环境中使用的各种安装线、油泵电缆和潜油电机绕组线等应用。聚全氟乙丙烯和聚四氟乙烯的主要性能比较，见表1所示。表1 F-46和F-4主要性能比较7、一、材料名称聚全氟乙丙烯聚四氟乙烯性能项目F-46F-4
5、比重2.17 3.142.1 2.2吸水率（24h）0.010.01耐燃性（氧指数）9595硬度P46D50 65抗拉强度MN/m2200300160250（分散）屈服强度MN/m2147196210抗压强度MN/m211249 126极限伸长率250380250400脆化温度-80-80最高使用温度C+205+260击穿强度（短时间）MV/m20 2520耐电弧，s165360体积电阻率P ,Q.mV10161016介电常数：（106Hz）2.12.1介质损耗角正切值：tg 6（106Hz）0.00070.0002耐辐照性差差二，聚全氟乙丙烯绝缘的挤出加工 聚全氟乙丙烯绝缘加工流程，虽然如同
6、一般热塑性塑料的挤出加工。但是，由于聚全氟乙丙烯的挤出加工温度较高（高达350C以上）,它是含氟塑料，F-46树脂在高温熔融挤出中，会有一些含氟气体分解 出来，这些分解物对金属材料具有强烈的腐蚀作用；虽然 F-46 的粘 度较比F-4树脂有所降低，但是其熔融粘度仍高达104106泊，远比 一般的热塑性树脂的粘度大oF-46树脂的粘度约比一般热塑性塑料的 粘度大 10100倍，因而要求挤出设备有足够的功率；聚全氟乙丙烯树脂的挤出加工，对挤出设备、模具、冷却、导体 线芯和控制都提出了一系列不同于一般性热塑性塑料挤出加工的要 求。1 ，挤出设备（挤出机）如上所述， F-46 树脂，它是含氟塑料，在高
7、温熔融挤出中，会有 一些含氟气体分解出来，这些分解物对一般金属材料具有强烈的腐蚀 作用。因此，挤出F-46所用的挤出机的机筒、螺杆、机头、模具等， 不能采用 45钢或 38CrMoAl 合金等材料制造。当这些材料与 F-46 高温熔融体接触时，这些材料在几天或几个月内就会出现表面腐蚀和 剥落。剥落的黑色金属腐蚀物混进挤出绝缘中，严重影响挤出绝缘的 质量和外观。熔融的氟聚合物树脂对许多金属都具有腐蚀性，凡与熔融体接触 的部件必须由特种耐腐蚀材料制成。因此，挤出 F-46 所用的挤出机 的机筒、 螺杆、 机头、 模具等， 应采用高镍基合金材料， 如 HASTELLOY、INCONEL、MONEL
8、和 XALOY 等；国产材料有上海 上钢五厂生产的新3#钢（GH113）等。挤出 F-46 的挤出机，应具有分段独立控制的加热器，它的最高 加热温度应不低于420C o温度控制器要求稳定、波动小，应防止线 路电压的波动影响挤出温度。由于聚全氟乙丙烯的粘度相对还是较大，因而挤出设备应有足够 的功率动力；挤出设备放置地应有强烈的通风和排风设施，防止有害 的含氟气体的堆积，危害环境和人；螺杆、模具等粘有 FEP 树脂时， 严禁采用燃烧化的处理方式，应采用铜刮削工具清理。2，挤出机的机筒和螺杆鉴于F-4树脂其熔融粘度高达104106泊，远比一般的热塑性树 脂的粘度大，是一般热塑性塑料的粘度的10100
9、倍，为了使挤出的 树脂充分熔融、塑化均匀，应当使挤出机的机筒和螺杆适当长。挤出机的机筒长度和直径比为 20：130：1。挤出机的机筒应 有35个独立控制的加热区，加热区中配备能在温度范围为316C 425C精确操作（土0.6C ）的温度控制器。加热器应有铸青铜或铸铝 制成。最好使用具有比例积分微商控制作用的控制器。挤出机螺杆的压缩比为 32：1，螺杆应有一较长的进料区，一 个1 至3转的过渡段和一个约占四分之一长度的计量段。螺杆端部加 一个混合段可提高加工性。3，挤出机头和模具F-46 挤出机的机头和模具应呈流线型，要求表面光洁，避免死角 的存在。F-46树脂的挤出，一般采用挤管式模具，因为F
10、-46的熔融 粘度和拉力大，不适宜采用挤压式模具。挤管式模具以一定的拉（压） 伸比（DDR）来防止F-46在挤出中出现的熔融破裂和提高生产效率。 拉伸比（DDR ）的定义为：D2 D2dgDDR=D2d2式中：Dd模套内径（mm）；dD模芯外径（mm）；gD挤出外径（mm）；d线芯外径（mm）。为使绝缘外径均匀，线芯和绝缘层结合紧密，应使电缆绝缘层的 拉伸比不过大，一般取拉伸比为2080之间。较大的拉伸比通常允 许使用较高的生产线速度，有利于提高生产效率，但不能超过一定值， 这将根据所应用的树脂性能而决定。拉伸平衡系数（DBR）,表明了绝缘层外层拉伸和绝缘层内层 拉伸之比，其表示式为：DBR=
11、D /D /D/dd g/=D / D /D/dd / g上式中符号含义同前所示。Dd/ D: D /d 一般取为1.151.20： 1较好。对不同材料牌号的F-46dg树脂，树脂生产制造商会提供DDR和DBR的相应的挤出指引。在十字机头的后部要求有一段可控制的抽真空以调节熔融锥体 长度，使锥体达到理想长度。熔融锥体长度太长将导致较大的挤出线 径变化；熔融锥体太短，将会导致锥体的断裂。对于杜邦公司 FEP100 氟聚合物树脂，实验室试验表明：锥体长度为6476mm，可以达到 令人满意的156： 1拉伸比（DDR）和1.00的拉伸平衡系数。如果使 用拉伸比平衡系数较高，则可用较短的锥体长度。挤出
12、机的模具套中应安装熔融热电偶和熔融压力传感器。为了获 得精确的测量值，热电偶应延伸到熔融流动树脂槽的中心线。4，线芯预热和挤出冷却 挤出前电缆线芯应预热，预热的目的是除去线芯上的水份、油污， 防止挤出时模芯温度的下降而引起挤出材料内壁发生熔融破裂。熔融破裂是 F-46 挤出加工工艺的一个突出特性。熔融破裂使挤出物出现有规律的横向裂纹。造成这种情况的原因是F-46的熔融粘 度较高，当它从机头和模子挤出时，如遭受过度的剪切作用，即当挤 出速度使得挤出物的流动速度超过F-46的临界剪切速率（309C、209 秒1 时），熔融的树脂就处于非稳流状态，材料出现不稳定流动，产 生熔融破裂使产品表面粗糙、无
13、光泽、弯曲时发生破裂。线芯预热应尽量靠近挤出十字机头，线芯的预热温度取决于应用 情况，但预热器在典型的线速度为500英尺/分（ 152米/分）操作时， 应能把导体线芯加热到 149C204C。线芯挤出前后，都应防止抖动，抖动会影响挤出绝缘的均匀性， 造成偏心等缺陷。在十字机头两侧应装上固定的滑轮以减少线芯的颤 动。经过挤出绝缘后的绝缘芯线，应先通过一段0.31.5米的空气冷却区，然后进入温度为38C66C的温水冷却，以达到均匀冷却和防止绝缘体中生成收缩空隙。如果绝缘挤出后急速冷却，则会在绝缘表面产生收缩孔，影响绝缘质量；急速冷却也会造成绝缘内外层收缩不均匀，形成绝缘层的应力，使用中由于绝缘应力
14、存在而造成应力开 裂。冷却条件，很大程度取决于绝缘层的厚度和所用绝缘材料的性能。从耐高温和耐腐蚀的要求，导体线芯多采用涂银或涂镍铜线。一 般也可采用铜线导体或涂锡铜线，如国内的 AF200 和 AFP200 型电线就是采用涂锡铜线或铜线作为导体芯线。5，挤出工艺控制聚全氟乙丙烯 F-46 的挤出温度的控制，应使挤出物料塑化均匀、 良好，并且不分解。从物料挤出观察，挤出物料应透明易拉伸、无气 泡和纤维状。挤出温度设置和控制可为下表2 所示值：表2 F-46挤出加工温度设置范围（C）物料名称机筒（身）温度机头温度挤出模子温度IIIIIIVF-46220 3003203203503702503303
15、50350370390挤出进料口处的温度稍低，以避免物料吃不进因温度高而包住螺 杆。模子温度高，有利于绝缘挤出表面光洁；但是温度不能过高，温 度过高会产生气泡，而温度过低则会使表面粗糙。挤出温度应随着挤出绝缘壁的厚度、挤出所用材料的熔融指数、螺杆转速的快慢、高低等因素而有所变化。挤出绝缘壁薄、物料熔融指数低、螺杆转速高，则应提高挤出温度设置，反之则应降低挤出温 度。要求挤出温度设置分布合理、稳定，以保证挤出树脂的充分、均 匀塑化，同时又不会造成物料的分解、破坏。挤出加工中树脂的降解将大大降低 F-46 的应用性能，因此挤出 加工过程中避免树脂降解是值得关注的问题。降解是由于熔融温度过 高，树脂在挤出机中滞留时间过长以及/或螺杆的过大剪切力而造成 的。一般，挤出过程中应避免熔体流动指数增加大于 10。熔体流 动指数增加大于10%,通常发生于393C的5分钟后或382C下的45 分钟后，但
