氟塑料在航天輻照交聯電線電纜中的應用

2021-01-20 科訊線纜

眾所周知,含氟塑料和聚醯亞胺是非常優良的電線電纜絕緣材料,到目前為止,在航空航天線纜中佔有十分重要的地位,然而隨著航空航天技術的發展,它們的不足之處也越發明顯。最有代表性的典型的氟塑料,包括PTFE、PFA、FEP,除機械強度不足、比重大之外,最薄弱一點是耐輻照性能差,所有塑料在高能輻照下都會產生斷鏈。至於在何種劑量下斷鏈、斷鏈程度怎樣等等,各種塑料的表現各不相同,PTFE在輻照條件下,劑量在達幾個便迅速分解了。氟塑料品種中,ETFE、PVDF機械強度大、比重小、耐輻照,但使用溫度低。曾經在航空導線中廣泛應用的PI,由於不耐串弧、不耐氧原子、不耐潮、不耐水解、低溫彎曲性能差而不能用於航天。在研究開發氟塑料新品種的同時,對各種已有氟塑料進行物性、化性的改性,或改進線纜絕緣結構,例如採用PTFE與PI薄膜的複合絕緣結構,讓它們性能互補是近年來航空航天線纜發展的總趨勢。

交聯電線電纜

絕緣材料

可交聯ETFE是用乙烯—四氟乙烯含第三單體一起的共聚物,加入適量的合適的交聯劑以及適量的顏料、潤滑劑、抗氧劑、阻燃劑、纖維或礦物纖維、染料、增塑劑等混成一體,為了方便電線表面做標識,可加入少量的光敏化劑。

擠出

交聯ETFE絕緣電線可以是單層絕緣的,但更多的是雙層絕緣的。雙層絕緣可以用雙層擠出機一次擠成,也可分兩層擠得。也有內層用PVDF的雙層絕緣。擠出溫度分布大體為200℃、240℃、275℃、290℃,在合理配模下,可擠得絕緣厚度為0.13mm的絕緣層。

交聯

可採用射線在適當劑量率下進行輻照交聯,或可以採用所謂「表皮輻照」技術,控制加速粒子的電壓及劑量,以獲得滿意的結果。

新型複合安裝線

為了讓電線有更高的可靠性,為了合理髮揮不同絕緣材料的優點,實現絕緣材料性能上互補,採用了雙層或多層絕緣的所謂「複合安裝線」。「複合安裝線」本身已不是一個新命題,例如早就出現的聚氯乙烯尼龍絕緣線,聚氯乙烯、聚偏氟乙烯絕緣線,PTFE和PI的複合安裝線等等,這類安裝線,尤其像複合安裝線在航空航天安裝線也曾有過廣泛的應用。但絕緣層與層之間是可以分開的(可剝離的)。

所謂新型複合安裝線是電線電纜中不同絕緣層是不可分的(不可剝離的,或剝離力特別大的)。在PI絕緣外繞包有PTFE絕緣的安裝線結構廣泛使用過,但它的缺點也是很明顯的。首先,只具有低的,最多算是中等的防潮性不能用雷射標設,更嚴重的還在於不耐磨,一旦受到刮擦,PTFE很容易被刮掉。其耐潮性能差,易水解,降低了其絕緣性。此外,PTFE不耐輻照,用於航天顯然不適合。新的安裝線採用塗覆熱熔密封物質,外層採用交聯ETFE,這樣就克服了以上缺點。

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