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氟塑料在线缆行业应用介绍

发布时间:2020/5/11

目前在电线电缆生产中,常用的氟塑料有聚四氟乙烯PTFE、聚全氟乙丙烯(FEP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、四氟乙烯和乙烯共聚物等,当然一般按照市场价格来区分的话,站在氟塑料顶端的就是PTFE,其次就是PFA,再就是FEP,目前应用最广市场量级最大的当属FEP,当然也有部分厂商选择温度等级稍低的PVDF/ETFE用于相关线缆上面,我们线缆行业将这些都统称为铁氟龙材质或者说FEP材质,其这些材料主要用以制造各种耐热高温绝缘电线,测(油)井电缆、地质探测电缆加热电缆、F级和H级电机引接线、耐辐照电线、电磁线、射频同轴电缆等,这样说吧,凡分子结构中含有氟原子的塑料总称为氟塑料,氟塑料由含氟单体。如四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯及氟乙烯等单体,通过均聚或共聚反应制得,随着高分子技术的不断发展,氟塑料品种正在逐步增多,应用范围日益扩大,由于氟塑料分子结构中含有氟原子,所以具有许多优异的性能,如优良的电绝缘性能、高度的耐热性、突出的耐油性、耐溶剂和耐磨性能,良好的耐湿性和耐低温性。因此,氟塑料在国防、机电、冶金、石油化工等工业部门占有重要的地位,今天我们聊聊为什么说氟塑料在线缆行业应用开始风生水起?



氟塑料在各行各业中的终端应用场景


为什么我们要用氟塑料?


氟塑料的性能特点:聚四氟乙烯、全氟(乙烯—丙烯)共聚物(FEP)完全是由碳原子和氟原子组成的,而聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)分子中还含有氢原子,聚三氟氯乙烯则还含氯原子。氟塑料的优异性能是由碳原子与氟原子间的高结合能实现。聚四氟乙烯的主链骨架是碳原子,而周围完全由氟原子包围,故其各种性能较高,而PFA、FEP、ETFE等品种由于侧基的影响,软化点低子PTFE,其他性能也有所变化.


1.热性能 氟塑料具有难燃性和优异的耐热性。PTFE和PFA的连续使用温度可达260℃,短期可在300℃下使用。FEP的使用温度要比它们低60℃。PCTFE的较高可在120℃下使用。氟塑料如长期在高温下使用会引起结晶度变化,在制造设备衬里时尤须注意.


2.耐药品性 氟塑料具有卓越的耐药品性和耐溶剂性,尤其是PTFE、PFA、FEP等,酸、碱、溶剂对它们均无浸蚀。但熔融碱金属、氟、三氟氯化烃对它们有不同程度的影响。PCTFE、ETFE、PVDF等在氟塑料中耐药品性稍差,但比其他塑料的耐腐蚀性还是好得多.


3.电性能 氟塑料的电性能尤其是高频电性能是其他材料难以匹敌的。PTFE、FEP、PFA分子的极性很低,在很宽的温度、频率区间变化都很小、相对介电常数稳定、介电损耗很低,电绝缘性优异。其中PVDF还有特异的压电性和焦电性,可用来制造压电材料.


4.机械性能 氟塑料分子中含氢、氯原子增加则其拉伸强度也有所提高,PTFE和PCTFE的脆化温度极低,显示出极好的低温性能,PTFE具有较低的摩擦系数和特异的自润滑性,但是PTFE又有自身磨耗大和冷流性等缺点,可采用填充各种填料以提高耐磨耗性,克服冷流性.


5.不粘性 氟塑料具有特异的不粘性。尤其象PTPE、FEP、PFA等分子中氟含量高,表面接触角非常大,使氟塑料制品表面上的液体成球状。不易与树脂粘接,故常用它制造炊具表面不粘徐层.


6.耐侯性 各品种的氟塑料都有优异的耐候性,即使在苛刻的温度下长期曝晒,其各种性能都没有变化.


7.憎水性 氟塑料的吸水率低,尤以PTFE为甚。可利用它的憎水性制造透气不透水的复合织物和其他装备.


氟塑料家族科普


1972年,美国杜邦公司开发了四氟乙烯(TFE)和全氟丙基乙烯醚(PPVE)的共聚物,商品名为Teflon PFA,系全氟烷氧基共聚物,此后,日本大金公司(Neoflon PFA)、旭硝子公司(Flon PFA)、欧洲泰良公司(Dyneon PFA)都相继开发了自己的PFA产品,并在市场上占有一定份额,目前国内的氟塑料以巨化股份,三爱富等为主导的厂商占据一定的线缆氟塑料的市场份额,现在大部分朋友都知道PTFE,Teflon是杜邦(现在为科慕)的商品名,中文名“特氟隆 ”、“特氟龙 ”、“特富隆”、“泰氟龙”,其实Teflon并不只是杜邦PTFE商品名,也是杜邦其他氟聚合物商品名,如FEP树脂和PFA,而含氟常见的塑料其实还有:PFA、FEP、ETFE、ECTFE、PVDF、PCTFE等,具体可以参考见下表:




氟塑料在线缆行业的应用场景



由于氟塑料的的众多优点,目前线缆行业的应用场景非常之多


使用温度要高:不只局限于PE、PVC、普通橡胶、绝缘纸那样的几十度,而要求达到100℃、150 ℃、200 ℃、250 ℃,甚至更高的耐温等级.


使用频率要高:不能只满足于工频、载频,而要求频率、频率高,直至分米波、毫米波,甚至40G、60G等高速线缆应用上


耐环境:能耐各种恶劣环境,例如高低温、各种气候条件、耐辐照等。


高阻燃:最低的阻燃标准都是VW-1


耐老化:相比常规线缆使用的PVC和PE类材质,其使用寿命长、可靠性高


小型化:小型化、轻量化,不占空间,减少重量,这在航天航空中尤为重要,之所以含氟塑料绝缘电线电缆称为氟塑料重要、广泛的应用领域之一,正是因为含氟塑料不同方面、不同程度上满足了上述要求.


高频数据传输电线电缆


氟塑料不仅电绝缘性突出,而且在较宽的使用温度区间及频率范围内,具有低介电常数并有特别低的损耗因子,介电强度、介电常数(2.3~2.1)、体积电阻率和表面电阻率保持良好,并直至它们的玻璃化转变温度都不受温度影响;它们具有低吸湿性,使介电性能很少受湿度的影响;氟塑料(F4)的电性能不随时间改变;几乎对所有化学品和溶剂呈惰性,甚至在高温和压力下也能保持它们的优异性能,特别适用于需要低衰减的数据传输电缆,因而,在一些要求耐高温同时又要防火的场合用它们做射频电缆绝缘介质,有利于提高传输信号的质量,采用氟塑料做绝缘层,也做外护套.


汽车行业关键部位的连接线


氟塑料另外一个重要用途是:在苛刻环境下用做连接线,*高使用温度为250℃,氟塑料绝缘电缆可通过UL标准80℃耐油试验,轿车中也有许多地方使用氟塑料绝缘电线,如腐蚀油用自动传动装置的电缆;汽油油面传感器;制动磨擦传感器等.


建筑行业的网络布线


随着全世界的城市化加速,高层建筑增多,人们对电线电缆火灾事认识的加强,各领域对电缆防火的要求也越来越高,加上受设空间的限制,要求电线电缆线径要小、载流量要大,氟塑料的高热稳定性、高阻燃性、低损耗已经成为人们关注的热点,采用氟烯塑料绝缘用于特殊场合的连结线,可满足上述要求,目前在部分欧洲国家强制要求布线必须使用氟塑料材质的网络线.


石油行业的钻井线缆


由于需要注入的蒸汽温度高达300℃,压力也可达到20MPa,油井内部常年处于一种高温高压的环境,因此对于工作在这种高温高压环境的电缆来说,如何克服严苛的环境,把井下测井数据传输到井上就成为一个重要的问题,氟塑料电缆拥有耐高温的特性,在300℃的高温下可以保持工作,耐压性能同样优秀,因此在石油行业也有越来越广泛的应用,氟塑料搭配BASF的TPU护套是目前此类线缆的标配.


电力行业特殊线缆


电力行业的电线电缆应用环境非常复杂,高温(定子、转子、空冷器入口)、浸泡液体(油槽、油管路、水管路及变压器)、容易遭到机械损坏(机坑、风洞),对电缆的要求十分苛刻,氟塑料电缆可以有效的克服这些恶劣环境,是适合的使用电缆,电力行业耐高温电缆.


航天航空线缆


电线电缆是将电源与用电设备及用电设备相互之间连接起来形成飞机电网络的材料,随着航空工业的日益发展和对飞机性能的提高以及机载设备的更新,飞机传送的信息量逐渐增加,在整个飞机系统中起着“神经”、“血管”作用的传输线,对其性能的要求也越来越高,尤其是飞机内部环境复杂,电线电缆的应用除了考虑其电气性能、机械性能和化学性能外,还应综合考虑电网络匹配关系、抗干扰能力、载流量大小、使用环境、机械强度、电缆保护等因素,氟塑料电缆具有轻量化,抗干扰,以及优异的物理化学性能,在航天航空中正在发挥越来越重要的作用.


其它行业


在其它方面,氟塑料绝缘电线电缆主要用于:测试仪器配线,家用电器加热导线;化工设备用电探测用的自控电缆;卤素灯泡固定架引接线;热电偶电线;特殊油井钻井设备数据记录电缆等,工程机械电缆等地方,应用领域也在不断扩大.


含氟塑料线缆的发展:


复合薄膜绕包线一类:PFA/PTFE,FEP/PTFE,FEP/P1复合薄膜绕包线,广泛用于航空工业.


辐照关联 ETFE通过辐照交联,增加了强度,抗辐照性,且使使用温度达到200℃,由于其质轻、强度大、耐辐照,在核工业、航空航天业及辐射照环境中得到了广泛应用.


微孔PTFE薄膜绕包线、同轴电缆 微孔PTFE推挤同轴电缆发泡FEP、PFA同轴电缆 广泛使用于各类低损耗电缆,相控程雷达中的稳相电缆,预警机用电线等.



目前应用比较多的氟塑料线缆为:RG178;RG179;RG316等


氟塑料的春天来了?


当前全球各个国家都把发展5G技术设为战略发展目标,“人工智能”、“虚拟现实”等在5G的加持下,运算和数据传输速率都会大大提升,随着通讯技术发展的,是半导体行业的迅猛发展,化工领域的新兴学科——电子化学品也应运而生,含氟特气就是其中的一类除了作为原料用,氟塑料制品在半导体行业的作用也是不可替代的,比如前段时间科慕宣布大幅扩产的PFA等都值得关注,按计划,我国2020年将正式启动5G手机的商业用途,2019年,我国将在若干个城市发放5G临时牌照,使大规模的组网能够在部分城市和热点地区率先实现,同时加快推进终端的产业化进程和网络建设,用于5G手机射频同轴线缆的连接线缆被称为5G手机射频连接线,简称RF连接线,作为一种信号传输线连接起到传输的桥梁作用,产品更新随着5G的发展逐渐变快,5G手机是终端使用的产品,射频连接线是前期通讯基础建设要用到的产品,5G手机和射频连接线的特殊关系,就像车子和马路的关系,只有把通讯基础建设这条路铺好,才能进入5G手机及物联网的运用,5G射频线缆将带动氟塑料的春天,拭目以待.


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