氟塑料電纜

中文名

氟塑料電纜

外文名

Fluoroplastics Cable

優(yōu)    點(diǎn)

耐候性、耐熱性

適用于

環(huán)境惡劣的行業(yè)

1簡介

氟塑料電纜，英文名：Fluoroplastics Cable，用來專指以氟塑料為外套的電線電纜。氟塑料電纜具有優(yōu)良的耐候性、耐熱性，摩擦系數(shù)較小，化學(xué)性能穩(wěn)定，具有較好的電絕緣性能。因此氟塑料電纜在石油、冶金、化工、電力、航天等環(huán)境惡劣的行業(yè)有著重要用途。在電線電纜的生產(chǎn)中，常用的氟塑料有聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯、四氟乙烯和乙烯共聚物等，用以制造各種耐熱、耐高溫絕緣電線、測(油)井電纜、地質(zhì)探測電纜、加熱電纜，F(xiàn)級(jí)和H級(jí)電機(jī)引接線，耐輻照電線，電磁線，射頻同軸電纜，煤礦用阻燃電纜的A型電纜等。

2種類

氟塑料電纜可以制成實(shí)芯和絕緣兩種形式，其中物理發(fā)泡氟塑料電纜在國外已有生產(chǎn)和使用，在國內(nèi)尚在研制過程中，平時(shí)我們所說的氟塑料電纜通常指實(shí)芯氟塑料電纜。

三種常見形式：單芯電纜、同軸電纜、多芯電纜。

1、單芯電纜

或者稱作高溫電線，其結(jié)構(gòu)是內(nèi)導(dǎo)體為單根或多股銅線（鍍錫銅線），導(dǎo)體外徑0.4~2.0MM，絕緣為氟塑料，絕緣層厚度在0.3~0.5MM，常用作航空導(dǎo)線、電子和電氣設(shè)備布線以及特殊場合的照明線。

2、同軸電纜

內(nèi)導(dǎo)體為單根或多股銅引（鍍錫銅銀銅線），直徑為1.25~1.6MM，有三種絕緣形式：A、氟塑料絕緣，厚度為0.5~0.7MM，B、氟塑料發(fā)泡絕緣，厚度為2.5~3.0MM，C、氟塑料與聚乙烯組合絕緣，即內(nèi)層用氟塑料絕緣，外層用聚乙烯絕緣，其中氟塑料的厚度為0.04~0.07MM。這類電纜常用作射頻電纜和電子設(shè)備的連接線。

3、多芯電纜

將單芯電線或同軸電纜絞合在一起，便于為多芯電纜。其中有對(duì)絞的，也有非對(duì)絞的，分別用作工業(yè)計(jì)算機(jī)控制和自動(dòng)化儀表儀器控制，對(duì)于特殊場合的五類、超五類電纜，數(shù)據(jù)傳輸、音頻視頻傳輸?shù)龋膊捎眠@種氟塑料電纜。

3特性

氟塑料擁有高度的化學(xué)穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性能，耐火、耐高溫、阻燃等特性，因此在電線電纜行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，特種電纜如：耐高溫電纜、阻燃電纜、耐腐蝕電纜等大都采用氟塑料做為護(hù)套外層。氟塑料電線電纜擁有的特性如下：

1、阻燃：氟塑料的氧指數(shù)高，燃燒時(shí)火焰擴(kuò)散范圍小，產(chǎn)生的煙霧量少。用其制作的電纜適合對(duì)阻燃性要求嚴(yán)格的地方，例如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、地鐵、車輛、高層建筑等公共場合，一旦發(fā)生火災(zāi)，人們可以有一定的時(shí)間疏離，而不被濃煙熏倒，爭取到寶貴的救援時(shí)間。

2、電氣性能優(yōu)異：相對(duì)于聚乙烯而言，氟塑料的介電常數(shù)更低，因此，與同結(jié)構(gòu)的同軸電纜相比較，氟塑料電纜的衰減更小，更適合于高頻信號(hào)傳輸，當(dāng)今電纜的使用頻率越來越高已經(jīng)成為潮流，同時(shí)又由于氟塑料能耐高溫，所以常用作傳輸通信設(shè)備的內(nèi)部接線、無線發(fā)射饋線與發(fā)射機(jī)之間的跳線和視頻音頻線。此外，氟塑料電纜的介電強(qiáng)度、絕緣電阻好，適合作重要儀表儀器的控制電纜。

3、耐高溫：氟塑料有著超乎尋常的熱穩(wěn)定性，使得氟塑料電纜能適應(yīng)150~200度的高溫環(huán)境，而常見的聚乙烯、聚氯乙烯電纜只適用于70~90度的工作環(huán)境。另外，在同等截面導(dǎo)體的條件下，氟塑料電纜可以傳輸更大的許用電流，這就大大提高了電纜的使用范圍，由于這種獨(dú)特的性能，氟塑料電纜常用于飛機(jī)、艦艇、高溫爐以及電子設(shè)備的內(nèi)部布線、引接線等。

4、機(jī)械化學(xué)性能完美：氟塑料的化學(xué)鍵能高，具有高度的穩(wěn)定性，幾乎不受溫度變化的影響，有著優(yōu)良的耐氣候老化性能和機(jī)械強(qiáng)度;而且不受各種酸、堿和有機(jī)溶劑物影響，因此適用于環(huán)境氣候變化大、有腐蝕性場合，如石化、煉油、油井儀器控制等。

5、利于焊接連線：在電子儀器中，有不少接線是采用焊接方法進(jìn)行連接，由于一般塑料的熔融溫度低，在高溫時(shí)容易融化，需要熟練的焊接技術(shù)，而有些焊點(diǎn)必須要有一定的焊接時(shí)間，這也成為氟塑料電纜受到歡迎的原因，如通信設(shè)備和電子儀器的內(nèi)部接線。

6、氟塑料原料的價(jià)格高、電纜生產(chǎn)難度大：生產(chǎn)成本高，銷售價(jià)格自然也高，這也限制了產(chǎn)品的應(yīng)用，然而，也正因?yàn)槿绱耍沟酶偁帍S家少，需要使用氟塑料電纜的客戶也就不會(huì)過于的計(jì)較價(jià)格因素了。

4擠出工藝

由于氟塑料原料價(jià)格較高，電纜生產(chǎn)擠出工藝難度大，在生產(chǎn)過程中材料擠出時(shí)會(huì)有有毒氣體排出，所以氟塑料電纜的生產(chǎn)成本高，其市場銷售價(jià)格也較高。以下為氟塑料電纜擠出工藝的幾個(gè)注意點(diǎn)：

1、擠出方式的選擇

含氟塑料熔體的熔融粘度極大，在熱塑性氟塑料的加工過程中，不宜采用壓力式擠出，依據(jù)熔體有足夠的強(qiáng)度且允許拉伸，故可采用套管式模具擠出方式生產(chǎn)氟塑料電線電纜。

2、擠出模具

套管式模具擠出時(shí)，模具是熱塑性氟塑料擠出工序中最關(guān)鍵的影響因素，不合適的模具可能會(huì)造成松套、熔體斷裂、表面波紋、外徑波動(dòng)大等問題出現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)可能無法擠出成型。在實(shí)際生產(chǎn)中，控制合理的拉伸系數(shù)以確保絕緣與導(dǎo)體間的粘結(jié)力就顯得尤為重要。拉伸平衡DRB值不應(yīng)小于1.0，否則會(huì)出現(xiàn)絕緣松套現(xiàn)象，尤其是單線擠出時(shí)，其值應(yīng)調(diào)到1.05～1.15之間，但DRB值不能大于1.2，否則會(huì)在擠出速度較快時(shí)出現(xiàn)熔融椎體破裂，影響產(chǎn)品質(zhì)量。一般情況下，熱塑性氟塑料擠出模具的承線長度不超過15mm比較合適。對(duì)于加工線徑較大，拉伸比DDR在5～10之間的情況下，需將擠出模具的承線長度提高到12mm左右，以便加大模具內(nèi)熔融樹脂的壓力和減小擠出外徑的波動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定擠出的目的。

3、擠出溫度

擠出熱塑性氟塑料時(shí)，其溫度的設(shè)定與所擠出的線徑和速度成正比關(guān)系，線徑越大，擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速越高，那么設(shè)定的溫度也越高。在擠出過程中，通過觀察氟塑料熔融椎體的狀態(tài)判斷溫度是否得當(dāng)。若溫度過低，則會(huì)導(dǎo)致絕緣應(yīng)內(nèi)應(yīng)力的存在而開裂；受熱過度則會(huì)導(dǎo)致氟塑料局部發(fā)生分解，造成電纜絕緣或護(hù)套表面存在氣泡，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，線芯進(jìn)入機(jī)頭前應(yīng)經(jīng)過預(yù)熱，在模具和熔融椎體外增加保溫加熱罩，避免溫度變化導(dǎo)致熔融椎體粘度變化，而影響擠出速度及產(chǎn)品質(zhì)量。

4、冷卻控制

氟塑料是一種結(jié)晶型有機(jī)高分子材料，所以不宜采用定型冷卻驟冷方式，由于氟塑料的擠出溫度較高，所以冷卻介質(zhì)的溫度應(yīng)達(dá)到材料晶核生長速度和晶粒生長速度的最佳比例。擠出后的絕緣或護(hù)套應(yīng)采用分段冷卻方式進(jìn)行冷卻，即水槽水溫從高到低進(jìn)行設(shè)置，避免急速冷卻造成松套或在擠出物中形成內(nèi)應(yīng)力。

5加工工藝

用作氟塑料絕緣電線的絕緣材料主要有聚四氟乙烯PTFE、聚全氟乙丙烯FEP以及其它氟塑料，根據(jù)不同氟塑料的加工特點(diǎn)，一般采用以下三種加工工藝。

1、熱擠工藝當(dāng)擠出機(jī)內(nèi)部機(jī)筒溫度達(dá)到350°C----390°C左右時(shí)，把F46氟塑料加入料斗，利用螺桿旋轉(zhuǎn)的推力，通過成型模具均勻連續(xù)的包覆在導(dǎo)電線芯上，冷卻后定型。此方法用Φ30、Φ60、Φ90等高溫塑料擠出機(jī)，常生產(chǎn)F46型、F40型等氟塑料絕緣產(chǎn)品。

2、推擠工藝把粉狀的聚四氟乙烯塑料預(yù)壓成筒型，放人機(jī)筒，利用活塞推力，通過成型模具均勻連續(xù)的包覆在導(dǎo)電線芯上，然后進(jìn)行380。C的高溫?zé)Y(jié)，冷卻后定型。此方法用F4推壓機(jī)，生產(chǎn)F4(PTFE)型產(chǎn)品。

3、繞包工藝用切成一定寬度的聚四氟乙烯薄膜帶繞包到線芯上，然后進(jìn)行燒結(jié)定型。此方法用繞包機(jī)及燒結(jié)爐，通常生產(chǎn)AFR型、FSFB型等電線。

氟塑料擠出工藝的發(fā)展

PTFE不能熔融擠出，必須通過薄膜繞包或糊狀擠出來生產(chǎn)電線電纜，需使用專門設(shè)備，設(shè)備復(fù)雜，工藝流程長，且生產(chǎn)是間歇性的，生產(chǎn)速度也受限制。因此開發(fā)可熔融擠出的氟塑料一直是高分子界的重大課題。 FEP是首先開發(fā)成功的可熔融擠出氟塑料。它幾乎保持了PTFE的所有優(yōu)異性能，至今仍是除PTFE外使用最為廣泛、用量最大的含氟塑料。 FEP的連續(xù)使用溫度為200℃，PFA的成功開發(fā)才真正有了可在250℃下使用的熔融擠出氟塑料，但價(jià)格昂貴。 ETFE、PVDF，在基本保持了PTFE的各種性能下，以他們比重小、強(qiáng)度大、耐輻照三大優(yōu)勢在含氟塑料中嶄露頭角，且在電線電纜中也獲得了廣泛應(yīng)用。

氟塑料擠出設(shè)備

除PVDF允許用一般擠出機(jī)擠出電線外，其他各種氟塑料都要用高溫?cái)D出機(jī)生產(chǎn)電線電纜。 熔融氟樹脂用高溫?cái)D出機(jī)的要求： 有足夠的加熱功率，確保高溫（例如450 ℃左右）條件下樹脂能夠熔融擠出； 與熔體接觸的部件：螺桿、螺膛、機(jī)頭及其組件、模具等，都要用高溫耐腐蝕合金，如鎳基合金（包括國內(nèi)的新三號(hào)鋼），主要是由于擠出過程中可能產(chǎn)生的HF等含氟氣體具有很強(qiáng)的腐蝕性。

氟塑料擠出材料

與不同氟塑料有不同的使用溫度一樣，導(dǎo)體也需不同的適用溫度。考慮到擠出時(shí)可能產(chǎn)生的氣體對(duì)導(dǎo)體的腐蝕，氟塑料電線電纜幾乎都使用鍍銀、鍍錫、鍍鎳等鍍復(fù)導(dǎo)體。電線電纜研究、生產(chǎn)者應(yīng)根據(jù)電線電纜用戶的需要，正確選擇導(dǎo)體和絕緣材料，既要滿足客戶要求，又要讓絕緣材料用得恰到好處。因此，應(yīng)熟悉、掌握各種氟塑料的特性。

氟塑料擠出工藝

含氟塑料熔體的熔融粘度極大，不宜采用"壓力式"擠出（否則會(huì)對(duì)設(shè)備提出太苛刻的要求）；但熔體有足夠的強(qiáng)度，允許拉伸，所以幾乎都是采用"套管式"擠出來生產(chǎn)電線電纜，通過控制合理的拉伸系數(shù)保證絕緣與導(dǎo)體間的粘結(jié)力。 "套管式"擠出中，模具的設(shè)計(jì)或生產(chǎn)中的"配模"，都應(yīng)保證DDR、DBR兩個(gè)參數(shù)之值在擠出材料允許的合理范圍之內(nèi)。

DBR稱之為（平衡）拉伸系數(shù)（拉伸度），表示外層熔體與內(nèi)層熔體受拉伸程度的比。 DDR稱之為拉伸比（配模比），表示拉伸程度或允許生產(chǎn)速度。 DDR、DBR都是材料參數(shù)，DDR、DBR允許值越大，評(píng)價(jià)為材料擠出工藝好。 不同材料，DDR、DBR不一樣；同種材料，牌號(hào)不同（MI不同），DDR、DBR也不一樣。不同材料、不同牌號(hào)的這兩個(gè)參數(shù)及其允許范圍，線纜研究、生產(chǎn)者必須掌握。 作為其性，MI越大，DDR、DBR允許較大；絕緣擠出的DBR、DDR比護(hù)套擠出時(shí)大。

幾種常用線纜絕緣材料的DDR、DBR

6應(yīng)用行業(yè)

高頻數(shù)據(jù)傳輸電線電纜

PTFE聚四氟乙塑料（F4）不僅電絕緣性突出，而且在較寬的使用溫度區(qū)間及頻率范圍內(nèi)，具有低介電常數(shù)并有特別低的損耗因子，介電強(qiáng)度、介電常數(shù)（2.3~2.1)、體積電阻率和表面電阻率保持良好，并直至它們的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度都不受溫度影響； 它們具有低吸濕性，使介電性能很少受濕度的影響；PTFE聚四氟乙烯塑料（F4）的電性能不隨時(shí)間改變）；幾乎對(duì)所有化學(xué)品和溶劑呈惰性，甚至在高溫和壓力下也能保持它們的優(yōu)異性能，特別適用于需要低衰減的數(shù)據(jù)傳輸電纜。 因而，在一些要求耐高溫同時(shí)又要防火的場合用它們做射頻電纜絕緣介質(zhì)，有利于提高傳輸信號(hào)的質(zhì)量，采用PTFE聚四氟乙烯聚合物做絕緣層，也做外護(hù)套。

汽車工業(yè)

PTFE聚四氟乙烯塑料另外一個(gè)重要用途是：在苛刻環(huán)境下用做連接線，最高使用溫度為250℃。 PTFE聚四氟乙烯塑料絕緣電纜可通過UL標(biāo)準(zhǔn)80℃耐油試驗(yàn)，轎車中也有許多地方使用PTFE聚四氟乙烯塑料絕緣電線，如腐蝕油用自動(dòng)傳動(dòng)裝置的電纜；汽油油面?zhèn)鞲衅鳎恢苿?dòng)磨擦傳感器等；

建筑行業(yè)

隨著我國城市化加速，高層建筑增多，人們對(duì)電線電纜火災(zāi)事認(rèn)識(shí)的加強(qiáng)，各領(lǐng)域?qū)﹄娎|防火的要求也越來越高，加上受設(shè)空間的限制，要求電線電纜線徑要小、載流量要大。PTFE聚四氟乙烯塑料的高熱穩(wěn)定性、高阻燃性、低損耗已經(jīng)成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，采用PTFE聚四氟乙烯塑料絕緣用于特殊場合的連結(jié)線，可滿足上述要求，是PTFE聚四氟乙烯塑料絕緣電線電纜有待拓展的一個(gè)領(lǐng)域。

石油行業(yè)

由于需要注入的蒸汽溫度高達(dá)300℃,壓力也可達(dá)到20 MPa,油井內(nèi)部常年處于一種高溫高壓的環(huán)境,因此對(duì)于工作在這種高溫高壓環(huán)境的電纜來說，如何克服嚴(yán)苛的環(huán)境,把井下測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸?shù)骄暇统蔀橐粋€(gè)重要的問題。 氟塑料電纜擁有耐高溫的特性，在300℃的高溫下可以保持工作，耐壓性能同樣優(yōu)秀，因此在石油行業(yè)也有越來越廣泛的應(yīng)用。