氟塑料在航天辐照交联电线电缆中的应用

氟塑料在航天辐照交联电线电缆中的应用

众所周知，含氟塑料和聚酰亚胺是非常优良的电线电缆绝缘材料，到目前为止，在航空航天线缆中占有十分重要的地位，然而随着航空航天技术的发展，它们的不足之处也越发明显。最有代表性的典型的氟塑料，包括PTFE、PFA、FEP，除机械强度不足、比重大之外，最薄弱一点是耐辐照性能差，所有塑料在高能辐照下都会产生断链。至于在何种剂量下断链、断链程度怎样等等，各种塑料的表现各不相同，PTFE在辐照条件下，剂量在达几个Mrad便迅速分解了。氟塑料品种中，ETFE、PVDF 机械强度大、比重小、耐辐照，但使用温度低。曾经在航空导线中广泛应用的PI，由于不耐串弧、不耐氧原子、不耐潮、不耐水解、低温弯曲性能差而不能用于航天。在研究开发氟塑料新品种的同时，对各种已有氟塑料进行物性、化性的改性，或改进线缆绝缘结构，例如采用PTFE 与PI薄膜的复合绝缘结构，让它们性能互补是近年来航空航天线缆发展的总趋势。在航空航天线缆中，以Raychem spec55为代表的辐照交联ETFE绝缘线及带有交联ETFE外层绝缘的氟塑料聚酰亚胺复合安装线是两个典型的例子。

绝缘材料

可交联ETFE是用乙烯—四氟乙烯含第三单体一起的共聚物，加入适量的合适的交联剂以及适量的颜料、润滑剂、抗氧剂、阻燃剂、纤维或矿物纤维、染料、增塑剂等混成一体，为了方便电线表面做标识，可

加入少量的光敏化剂。Tefzel HT200，Tefzel HT2171，Neoflon EP541是典型的牌号。

挤出

交联ETFE 绝缘电线可以是单层绝缘的，但更多的是双层绝缘的。双层绝缘可以用双层挤出机一次挤成，也可分两层挤得。也有内层用PVDF 的双层绝缘。挤出温度分布大体为200℃、240℃、275℃、290℃，在合理配模下，可挤得绝缘厚度为0.13mm 的绝缘层。

交联

可采用射线在适当剂量率下进行辐照交联，或可以采用所谓“表皮辐照”技术（skin irradiation），控制加速粒子的电压及剂量，以获得满意的结果。

新型复合安装线

为了让电线有更高的可靠性，为了合理发挥不同绝缘材料的优点，实现绝缘材料性能上互补，采用了双层或多层绝缘的所谓“复合安装线”。“复合安装线”本身已不是一个新命题，例如早就出现的聚氯乙烯`~尼龙绝缘线，聚氯乙烯~聚偏氟乙烯绝缘线，PTFE 和PI的复合安装线等等，这类安装线，尤其像复合安装线在航空航天安装线也曾有过广泛的应用。但绝缘层与层之间是可以分开的（可剥离的）。所谓新型

复合安装线是电线电缆中不同绝缘层是不可分的（不可剥离的，或剥离力特别大的）。

在PI绝缘外绕包有PTFE绝缘的安装线结构广泛使用过，但它的缺点也是很明显的。首先，只具有低的，最多算是中等的防潮性不能用激光标设，更严重的还在于不耐磨，一旦受到刮擦，PTFE很容易被刮掉，也暴露出PI，其耐潮性能差，易水解，降低了其绝缘性。此外，PTFE 不耐辐照，用于航天显然不适合。新的安装线采用涂覆热熔密封物质，外层采用交联ETFE，这样就克服了以上缺点。

这种安装线能在230℃下使用，比Spec55提高了30℃，且耐潮、耐水解、耐磨、耐辐照，也具有阻燃性，且克服了单纯PI绝缘不耐串弧、不耐氧原子的性能，绝缘层之间粘结力强、不能剥离。内层绝缘材料为Kapton XP或OAsis TWT561，外层用Tefzel 2171生产的电线，按ASTM进行剥离试验（T-Peel test）测得的粘结力（剥离力）达到了100～250g/in-width，高的可达1000 g/in-width，甚至1500 g/in-width。正因为这一切性能使该产品适用于航空航天。