聚全氟乙丙烯FEP绝缘电缆制造和应用

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50℃外，它几乎具有聚四氟乙烯的所有优良性能。它在－85～205℃的使用温度范围内，具有优良的电气特性、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（F－46）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：

—〔-（CF2－CF2）x—（CF2－CF）x－〕n

CF2

其中四氟乙烯约为82～83％（重量比），六氟丙稀为17～18％。

由于三氟甲基（－ CF3）取代了部分氟原子，因而破坏了聚四氟乙烯

的结晶性（F－46的结晶度为40〜50％；F-4的结晶度在55〜75％），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F－4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（280℃）约比聚四氟乙烯低50℃左右，但它仍可长期使用于－85〜＋204℃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

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350℃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104～106泊，远比一般的热塑性树脂的粘度大。F-46树脂的粘度约比一般热塑性塑料的粘度大10～100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420℃。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104～106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10～100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20：1～30：1。挤出机的机筒应有3～5个独立控制的加热区，加热区中配备能在温度范围为316℃～425℃精确操作（±0.6℃）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3～2：1，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-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：