FEP
氟化乙烯丙烯共聚物（全氟乙烯丙烯共聚物） 英文商品名：Teflon* FEP (Fluorinated ethylene propylene) FEP是四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的。

 

屬性　　FEP結(jié)晶熔化點(diǎn)為580F，密度為2.15g/CC（克/立方厘米），它是一種軟性塑料，其拉伸強(qiáng)度、耐磨性、抗蠕變性低于許多工程塑料。它是化學(xué)惰性的，在很寬的溫度和頻率范圍內(nèi)具有較低的介電常數(shù)（2.1）。該材料不引燃，可阻止火焰的擴(kuò)散。它具有優(yōu)良的耐候性，摩擦系數(shù)較低，從低溫到392F均可使用。該材料可制成用于擠塑和模塑的粒狀產(chǎn)品，用作流化床和靜電涂飾的粉末，也可制成水分散液。半成品有膜、板。棒和單纖維。美國(guó)市場(chǎng)經(jīng)銷的FEP有DUIPont公司的 Teflon牌、Daikin公司的Neoflo牌、Hoechst Celanese公司的IHoustaflow牌。其主要的用途是用于制作管和化學(xué)設(shè)備的內(nèi)村、滾筒的面層及各種電線和電纜，如飛機(jī)掛鉤線、增壓電纜、報(bào)警電纜、扁形電纜和油井測(cè)井電纜。FEP膜已見用作太陽(yáng)能收集器的薄涂層。

 
　　聚全氟乙丙烯FEP或者 F46，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(bǔ)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)用于高溫高頻下使用的電子設(shè)備傳輸電線、電子計(jì)算機(jī)內(nèi)部的連接線、航空用電線及其特種用途安裝線、油泵電纜和潛油電機(jī)繞組線的絕緣層。

 
　　根據(jù)加工需要，F(xiàn)－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；漆料供噴涂等用。

 
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
　　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(xiàn)－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)上的差別對(duì)于材料在長(zhǎng)期應(yīng)力下的溫度范圍上限來(lái)看，無(wú)很大影響，F(xiàn)－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)上的差別，卻使F－46樹脂具有相當(dāng)確定的熔點(diǎn)，并可用一般的熱塑性加工方法成型加工，使加工工藝大為簡(jiǎn)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。

 
性能
　　F－46中六氟丙烯的含量對(duì)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?jǐn)?shù)）左右。

1　物理性能
　　F－46樹脂的分子量測(cè)定，目前尚無(wú)可行的方法。但它在380℃時(shí)的熔融粘度要比聚四氟乙烯低，為103－104Pa．s?？梢奆－46的分子量比聚四氟乙烯低得多。

 
　　F－46的熔點(diǎn)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(shí)，熔點(diǎn)變低。按差熱分析法所測(cè)得的結(jié)果，國(guó)產(chǎn)F－46樹脂的熔點(diǎn)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(dāng)F－46熔體緩慢冷卻到晶體熔點(diǎn)以下溫度時(shí)，大分子重行結(jié)晶，結(jié)晶度在50%－60%之間；當(dāng)熔體以淬火方式迅速冷卻時(shí)，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)，并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。它的介電系數(shù)從深冷到高工作溫度，從50Hz到1010Hz超高頻的廣闊范圍內(nèi)幾乎不變，并且很低，僅2．1左右。介質(zhì)損耗角正切隨頻率的變化則有些變化，但隨溫度變化不大。

 
　　F－46樹脂的體積電阻率很高，一般大于1015Ω·m，且隨溫度變化甚微，也不受水和潮氣的影響。耐電弧大于165s。

 
　　F－46的擊穿場(chǎng)隨厚度的減少而提高，當(dāng)厚度大于1mm時(shí)，擊穿場(chǎng)強(qiáng)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于聚四氟乙烯，能在－85－+200℃的溫度范圍內(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(shí)間使用。

 
　　F－46樹脂的熱分解溫度高于熔點(diǎn)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。由于F－46大分子通常帶有的等端基在熔點(diǎn)以上溫度時(shí)也會(huì)分解，因此300℃以上進(jìn)行加工時(shí)也必須注意適當(dāng)?shù)耐L(fēng)。F－46在熔點(diǎn)溫度以下是相當(dāng)穩(wěn)定的，但在200℃高溫下機(jī)械強(qiáng)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(guò)規(guī)定孔徑的克數(shù)，因此，可用熔融指數(shù)的增加來(lái)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(shí)仍不定期完硬脆，還保持有很小的伸長(zhǎng)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(shí)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(qiáng)度略有提高，摩擦系數(shù)也比聚四氟乙烯略大。常溫下，F(xiàn)－46具有較好的耐蠕變性能；但當(dāng)溫度高于100℃時(shí)，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，略遜于聚乙烯。在空氣中和室溫下，F(xiàn)－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。

 
聚全氟乙丙烯擠出工藝要點(diǎn)
　　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(jì)擠出機(jī)和模具，控制和掌握F－46樹脂的加工條件，首先應(yīng)了解F－46的流變性能。F－46在390℃溫度下剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系。其粘度μA隨剪切速率加而下降。 F－46的臨界剪切速率，如果剪切速率超過(guò)此數(shù)值，就會(huì)引起塑料流動(dòng)的下均勻，結(jié)果使制品表面粗糙，無(wú)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(wèn)題尤為嚴(yán)重。

 
　　F－46樹脂在加工中有兩個(gè)特征，即具有熔融破裂的傾向和熔融狀態(tài)時(shí)有特高的可拉伸性。為了在電線電纜生產(chǎn)中盡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(kuò)大模子的開口，以減慢聚合物在?？诘牧魉?，使之在低于臨界剪切速率的適中擠出速度下擠出樹脂，并提高生產(chǎn)率；第二，在不致使樹脂分解的前提下，盡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(jī)螺桿的主要參數(shù)
　　F－46的擠出機(jī)，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(zhǎng)度，通常占螺桿全長(zhǎng)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(zhǎng)徑比L/D 20 螺距1D

 
　　加料區(qū)長(zhǎng)度 15．5D 壓縮區(qū)長(zhǎng)度0．5D

 
　　均化區(qū)長(zhǎng)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(diǎn)
　　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(jī)的溫度分布：擠出機(jī)一般以280℃（進(jìn)料口）至380℃（機(jī)頭）直線上升的溫度分布為好；機(jī)頭溫度波動(dòng)范圍不大于±5℃，并應(yīng)在不致使樹脂分解的前提下，盡量提高機(jī)頭溫度，以降低樹脂的熔融粘度。擠出機(jī)機(jī)身（自進(jìn)料口至機(jī)頭）、機(jī)頭、模套的參考溫度如下：

 
　　機(jī)身段 280－310℃第二段 315－330℃

 
　　第三段340－360℃ 第四段360－380℃

 
　　機(jī)頭 380℃模套 380－410℃

 
　　4）模套的拉伸比：宜選擇在50－200范圍內(nèi)。

 
　　5）螺桿的轉(zhuǎn)速：協(xié)同溫度將螺桿轉(zhuǎn)速調(diào)好后，在F－46樹脂擠出加工過(guò)程中不要變動(dòng)頻繁，如有必要可稍加調(diào)整。螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)隨導(dǎo)電線芯截面的大小而有所不同，一般可取5－15r/min。

 
　　6）模具?？诒兀罕貐^(qū)應(yīng)布滿整個(gè)拉伸區(qū)，保溫溫度在350－380℃，以避免F－46的錐體至成型之前，由于表面驟冷而形成應(yīng)力，從而導(dǎo)致絕緣開裂。

 
　　7）絕緣電線冷卻：從擠出機(jī)擠出后的電線采用水冷。模口與水槽距離以較近為宜，建議不大于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(jī)螺桿端部應(yīng)加2－3層濾網(wǎng)為宜。

 
　　9）每批F－46材料應(yīng)力求以情況擠出，保證塑化良好，錐體透亮，無(wú)氣泡，表面光滑，錐體與模套間無(wú)“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)，有利于質(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(dāng)時(shí)，絕緣層會(huì)發(fā)生開裂現(xiàn)象，其主要原因是：

 
　?。╝）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(guò)程中樹脂組成不均所引起的塑化不良和加工工藝不當(dāng)?shù)取?br />
 
　?。╞）絕緣中大球晶、片晶交界面聯(lián)系分子鏈少，或球晶過(guò)大、脆弱

 
　?。╟）不穩(wěn)定基團(tuán)產(chǎn)生的大分子的斷鏈

 
　?。╠）樹脂分子量過(guò)小或分布過(guò)寬，使材料承受強(qiáng)度降低。

 
　?。╡）六氟丙烯含量過(guò)低，組成分布不均勻。

 
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)用于高溫高頻下使用的電子設(shè)備傳輸線，電子計(jì)算機(jī)內(nèi)部的連接線，航空用電線，及其他特種用途安裝線、油礦測(cè)井電纜、潛油電機(jī)繞組線、微電機(jī)引出線等等。

 
　　




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