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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,六氟丙烯的含量约15%左右,是聚四氟乙烯的改性材料。
F-46树脂和聚四氟乙丙烯一样,也是完全氟化的结构,不同的是聚四氟乙烯主链的部分氟原子被三氟甲基(-CF3)所取代,结构式如下:
由此可见,F-46树脂和聚四氟乙烯虽都由碳氟元素组成,碳链周围完全被氟原子包围着,但F-46其大分子的主链上有分支和侧链。这种结构上的差别对于材料在长期应力下的温度范围上限来看,无很大影响,F-46的上限温度为200℃,而聚四氟乙烯的高使用温度是260℃。但是,这种结构上的差别,却使F-46树脂具有相当确定的熔点,并可用一般的热塑性加工方法成型加工,使加工工艺大为简化。这是聚四氟乙烯所不具备的。这便是用六氟丙烯改性聚四氟乙烯的主要目的。
F-46中六氟丙烯的含量对共聚体的性能是有一定的影响。当前生产的F-46树脂的六氟丙烯的含量,通常在14%-25%(质量分数)左右。
物理性能
F-46树脂的分子量测定,当前尚无可行的方法。但它在380℃时的熔融粘度要比聚四氟乙烯低,为103-104Pa.s。可见F-46的分子量比聚四氟乙烯低得多。
F-46的熔点随共聚体的组分不同而有一定的差异,共聚体中六氟丙烯的含量的增加时,熔点变低。按差热分析法所测得的结果,国产F-46树脂的熔点大多在250-270℃之间,比聚四氟乙烯低。
F-46树脂是一种结晶性高聚物,结晶度比聚四氟乙烯低一些,当F-46熔体缓慢冷却到晶体熔点以下温度时,大分子重行结晶,结晶度在50%-60%之间;当熔体以淬火方式迅速冷却时,结晶度较小,在40%-50%之间。F-46的晶体结构形态,均为球晶结构,并随树脂和加工成型温度及热处理方式的不同而有一定的差异。
F-46的耐化学稳定性与聚四氟化乙烯相似,具有的耐化学稳定性。除与高温下的氟元素、熔融的碱金属和三氟化氯等发生反应外,与其他化学药品接触时均不被腐蚀。
F-46树脂在大气中抗氧化性能非常好,耐大气稳定性高。F-46的耐辐照性要比聚四氟乙烯好,略逊于聚乙烯。在空气中和室温下,F-46开始出现性能变化的小吸收剂量为105-106rad?既103-104Gy,故可作耐辐照材料使用。
F-46树脂在加工中有两个特征,即具有熔融破裂的倾向和熔融状态时有特高的可拉伸性。为了在电线电缆生产中尽量消除或改善熔融破裂和提高生产率,通常采取以下措施:,采用挤管式模具,扩大模子的开口,以减慢聚合物在模口的流速,使之在低于临界剪切速率的适中挤出速度下挤出树脂,并提高生产率;第二,在不致使树脂分解的前提下,尽可能提高熔融树脂的温度,以降低树脂粘度,从而提高其临界剪切速率。
主要参数
F-46的挤出机,一般采用单头全螺纹、等距、突变压缩型螺杆。为F-46树脂的充分塑化,螺杆的均化区长度,通常占螺杆全长的25%左右;螺杆呈圆锥形,以防止树脂的停滞和分解。
螺杆的主要技术参数如下:
长径比L/D 20 螺距1D
加料区长度 15.5D 压缩区长度0.5D
均化区长度难关 4D 螺纹宽带0.1D
加料区螺纹槽深 ?h1 1/6D
均化区螺纹槽深?h2 1/18D
压缩比 ?h1/h2 3
F-46绝缘电线在树脂质量不佳和挤出工艺不当时,绝缘层会发生开裂现象,其主要原因是:
(a)绝缘层有内应力。生产内应力的原因很多,例如加工过程中树脂组成不均所引起的塑化不良和加工工艺不当等。
(b)绝缘中大球晶、片晶交界面联系分子链少,或球晶过大、脆弱
(c)不稳定基团产生的大分子的断链
(d)树脂分子量过小或分布过宽,使材料承受强度降低。
(e)六氟丙烯含量过低,组成分布不均匀。
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