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氟塑料在航天輻照交聯電線電纜中的應用  

2010-03-17 13:02:53|  分類： 輻照 |字號 訂閱

　　眾所周知，含氟塑料和聚酰亞胺是非常優良的電線電纜絕緣材料，到目前為止，在航空航天線纜中占有十分重要的地位，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。至于在何種劑量下斷鏈、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Mrad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，由于不耐串弧、不耐氧原子、不耐潮、不耐水解、低溫彎曲性能差而不能用于航天。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，例如采用PTFE與PI薄膜的復合絕緣結構，讓它們性能互補是近年來航空航天線纜發展的總趨勢。在航空航天線纜中，以Raychem spec55為代表的輻照交聯ETFE絕緣線及帶有交聯ETFE外層絕緣的氟塑料聚酰亞胺復合安裝線是兩個典型的例子。

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。Tefzel HT200，Tefzel HT2171，Neoflon EP541是典型的牌號。

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 

　　可采用射線在適當劑量率下進行輻照交聯，或可以采用所謂“表皮輻照”技術（skin irradiation），控制加速粒子的電壓及劑量，以獲得滿意的結果。

新型復合安裝線 

　　為了讓電線有更高的可靠性，為了合理發揮不同絕緣材料的優點，實現絕緣材料性能上互補，采用了雙層或多層絕緣的所謂“復合安裝線”。“復合安裝線”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的復合安裝線等等，這類安裝線，尤其像復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）。所謂新型復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激光標設，更嚴重的還在于不耐磨，一旦受到刮擦，PTFE很容易被刮掉，也暴露出PI，其耐潮性能差，易水解，降低了其絕緣性。此外，PTFE不耐輻照，用于航天顯然不適合。新的安裝線采用涂覆熱熔密封物質，外層采用交聯ETFE，這樣就克服了以上缺點。

　　這種安裝線能在230℃下使用，比Spec55提高了30℃，且耐潮、耐水解、耐磨、耐輻照，也具有阻燃性，且克服了單純PI絕緣不耐串弧、不耐氧原子的性能，絕緣層之間粘結力強、不能剝離。內層絕緣材料為Kapton XP或OAsis TWT561，外層用Tefzel 2171生產的電線，按ASTM進行剝離試驗（T-Peel test）測得的粘結力（剝離力）達到了100～250g/in-width，高的可達1000 g/in-width，甚至1500 g/in-width。正因為這一切性能使該產品適用于航空航天。