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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。
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。
F-46樹(shù)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(jiàn),F(xiàn)-46樹(shù)脂和聚四氟乙烯雖都由碳氟元素組成,碳鏈周?chē)耆环影鼑?,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(shù)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。
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。當(dāng)前生產(chǎn)的F-46樹(shù)脂的六氟丙烯的含量,通常在14%-25%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右。
物理性能
F-46樹(shù)脂的分子量測(cè)定,當(dāng)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。可見(jiàn)F-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(shù)脂的熔點(diǎn)大多在250-270℃之間,比聚四氟乙烯低。
F-46樹(shù)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(shù)脂和加工成型溫度及熱處理方式的不同而有一定的差異。
F-46樹(shù)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在-250℃時(shí)仍不完全硬脆,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(lèi)塑料所不及的。
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F-46樹(shù)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;螺桿呈圓錐形,以防止樹(shù)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
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(xiàn)芯預(yù)熱:為擠出的F-46絕緣層內(nèi)外溫度均一,導(dǎo)電線(xiàn)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(xiàn)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(shù)脂分解的前提下,盡量提高機(jī)頭溫度,以降低樹(shù)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(shù)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(xiàn)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(mǎn)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(kāi)裂。
7)絕緣電線(xiàn)冷卻:從擠出機(jī)擠出后的電線(xiàn)采用水冷。??谂c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(shù)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)力求以佳情況擠出,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。
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