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聚四氟乙烯的性能及应用
来源:www.bfgyslc.com 发布时间:2020年05月27日
聚四氟乙烯物理性能

聚四氟乙烯是一种高结晶度的聚合物,它的煤旋状结晶的晶格距离变化在19℃、29℃和327℃有转折点,即晶体在这个温度上下,其体积会发生突变。因此,19℃和327℃这两个温度的转变点,对聚四氟乙烯的加工工艺来说是很重要的。

19℃的晶体转变温度,主要对加工坯料很重要,用聚四氟乙烯制成薄膜或推挤电线绝缘层时,都有一个将聚四氟乙烯粉状树脂模压成型的过程。如果压制坯料的温度低于19℃,而当年制成坯料的处于19℃以上的温度时,其晶格距离会变大,使预成形制品空形,终导致烧结的利晶内部存在开裂。

327℃是聚四氟乙烯的熔点,严格地说,在此温度以上:时,结晶结构消失,转变为透明的无定形凝胶状态,并伴随比体积增 大25%。这种凝胶块熔体粘度,在360℃时高达1010~1011Pa.s,仍然不能流动。该特性决定了聚四氟乙烯不能采取一般的热塑性树脂相同的方法(如熔融挤出),进行成型加工,而是用类似的粉末冶金的加压与烧结相结合的方法和工。由于聚四氟乙烯的导热率低,熔点上下温度时体积变化较大,所以在烧结过程中,在熔点附近加热速率必 须缓慢,以使制品内外温度均匀:不然会造成制品内部存在应力,严重时甚至开裂。

聚四氟乙烯结晶度的大小,对电线的物理性能和力学性能有一定的影响。通常,结晶度大,聚四氟乙烯的密度也大,物理力学性能有所提高:反之则小。所以在加工过程中应对聚四氟乙烯的结晶度加以控制。

将四氟乙烯的结晶度与分子量的大小和烧结后的冷却速度有关。在相司的冷却速率下,分子量越小,越易结晶,结晶速度也越言,在分子量相同情况下,缓慢的冷却速度,有助于大分子的重结晶,因比制品的结晶度高。高可达73%左右,如果迅速的冷却,能阻止无定形凝胶的重结晶,结晶度小,但即使是快的冷却速度,其结晶度一股也在50%左右。所以冷却速率不同,烧结后的聚四氟乙烯结晶度通常在50%--70%之间,在310℃-315℃温变范围内有结晶速度。

PTFE是一种坚韧,柔软,没有弹性,拉伸强度适中的材料,低温性能好,当温度低至(- 269"C)时,在受压力的情况,PTFE 仍然具有延展性。

01、PTFE绝缘电线的电特性

在广阔的温度和频率范围内,聚四氟乙烯具有优异的电绝缘性能。由于聚四氟乙烯分子链中的氟原子对称,均匀分布,不存在固有的偶极距,使介质损耗角正切tgδ和相对介电常数εr在工频109HZ范围内变化很小。从室温到300℃之间,聚四氟乙烯的tgδ值实际变化很小,而εr随温度升高有所下降。

02、耐热性

聚四氟乙烯具有相当高的耐热性和耐低温性能。
聚四氟乙烯的耐热性在现有的工程塑料中是很高的。它虽在200℃时开始有微量的分解物出现,但从200'C至熔点327"C以上温度,其分解速度仍然非常缓慢,几乎可以忽略不计;只是在400℃,才发生显著的分解,每小时的重量损失约为0. 01%。经热分解的聚四氟乙烯,平均分子量有所下降,结晶度则有所增加。抗拉强度降低。当在300℃加热一个月,其抗拉强度约下降10%~20%;在260℃下长期加热,其抗拉强度基本不变。因此,从热分解的观点来看,聚四氟乙烯可以在300'C下短期的使用,在260°C下则可长时间的连续使用。若从热变形的观点看,在负荷不大的情况下,聚四氟乙烯可以在260°C下长期连续的使用;在负荷较大时,热变形显著,其使用温度就相应的降低。

03、抗电弧能力

聚四氟乙烯对电弧作用稳定,通常耐电弧性大于300s。这是因为在高电压表面放电时,不会因炭化而引起短路,仅分解为气体。即使在长期露天暴露,受到尘埃雨露的污染情况下,也不影响其绝缘性能。但是由于聚四氟乙烯中氟原子的负电性很高,1~2Ev 的电子就会使其游离分解,所以它的耐电晕性不佳。

04、其他性能

聚四氟乙烯虽然有很多的优点,但作为电线电缆绝缘材料还有-一些缺点,例如:聚四氟乙烯加工比较困难,工艺性能较差,不能连续挤制,生产效率低;在连续负荷作用下有冷流现象,耐切割性不良;耐电游离性能及耐辐射性能不佳,因此,聚四氟乙烯的应用范围受到了限制。

聚四氟乙烯的种类及用途

四氟乙烯按聚合方法的不同,分为悬浮聚四氟乙烯和分散聚四氟乙烯两大类.悬浮聚四氟乙烯树脂系白色粉末,颗粒较大,经适当的后处理,可得到不同颗粒度的粉末.这种粉状树脂用于模压,压延加工成型,而不直接用于电线电缆的生产。用于电线电缆绝缘时,应将悬浮聚四氟乙烯模压,烧结成圆柱型坯料,再在车床上车削成聚四氟乙烯薄膜。这种薄膜又称熟料带,供电线电缆绕包绝缘用。分散聚四氟乙烯又分为粉末和浓缩分散液两种型态。其中:粉状分散树脂在加入一定量的助剂(如石油醚)及填料(如石英粉)经混合后,专 供推压成型,适用于电线电缆等薄.壁制品的推压加工,在目前电线生产中应用较多:也可将粉状分散树脂推压成型,然后滚压成薄膜(又称生料带)供细线径电线绝缘或电线护套绕包用。聚四氟乙烯浓缩分散液主要供浸渍多孔材料(如石棉,玻璃,纤维编织)及粉末冶金法制成的金属轴承的表面涂层用。聚四氟乙烯绝缘电磁线及耐高温电线的玻璃纤维编织层就是聚四氟乙烯浓缩液涂制用的。

聚四氟乙烯在电线电缆中应用

聚四氟乙烯具有各种优异的性能,频率范围广,高低温使用范围宽,化学稳定性优异,电绝缘强度高,耐大气老化性好,因此用聚四氟乙烯做绝缘的电线都具有上述优异性能。用聚四氟乙烯做绝缘的电线广泛用于宇宙航空中的各类布线。美国的军用标准MIL-W--22759中大部分电线都用此类电线。其突出的优点是耐温等级高达250C,在立温度下长期使用其机械强度和电性能不受影响,同时低温性能优异,此电线能在低温60C'下长期的使用。其次由于聚四氟乙烯频率范围宽度大,常用做同轴电缆的绝缘;还有热电偶线绝缘和H级F级电机引出线等。
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