整理聚四氟乙烯材料在電線電纜行業(yè)中的應(yīng)用

1、精品文檔聚四氟乙烯材料在電線電纜行業(yè)中的應(yīng)用聚四氟乙烯簡稱F-4TFE或PTFE,是由四氟乙烯聚合而成,是一種分子結(jié)構(gòu)完全對稱的無 枝化線性聚合物,在的高分子鍵中,C-F鍵是最牢固的鍵之一,人局部主碳鏈的周圍都 被氟原子緊密包I制這,是C-C主鏈不受一般活潑分子的侵襲,并且在大分子的主鏈上氟原 子相互對稱,所以電性中和,整個分子不帶極性,這種結(jié)構(gòu)上的特性,使聚四氟乙烯具有較 高的頻率使用范闈及上下溫使用范I韋I、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、高電絕緣性以及耐氣候老化性能, 因此在電線電纜行業(yè)的到了廣泛的應(yīng)用,卞面對聚四氟乙烯的性能做簡要的介紹.1物理性能聚四氟乙烯是一種高結(jié)晶度的聚合物,它的晶格距離變化在

2、19°C、29°C、327°C有轉(zhuǎn)折點, 即晶體在這個溫度上卞,其體枳會發(fā)生變化.19°C的轉(zhuǎn)變溫度,主要對加工聚四氟乙烯坯料 極為重要,用聚四氟乙烯粉狀樹脂模壓成坯料的過程中,如果壓制坯料的溫度低于19°C,而 當(dāng)制成的坯料處于19"C以上的溫度時,其晶格距離會發(fā)生變化,是坯料制品變形,最終會導(dǎo) 致坯料制品的內(nèi)部存在開裂,因此一般加工聚四氟乙烯坯料的溫度選擇在1929°C之間.327°C是聚四氟乙烯的熔點,嚴格的說,在此溫度以上,結(jié)晶結(jié)構(gòu)消失,聚四氟乙烯轉(zhuǎn)變?yōu)?透明的無定性凝膠狀態(tài),并伴隨著體積比增人25%,這種

3、凝膠狀態(tài)熔體粘度,在360°C時仍 高達lOionpa-S,仍然不能流動,這種特性決定了聚四氟乙烯不能采取一般熱塑性樹脂常 用的高溫熔融擠出的加工方式,而是采用類似粉末冶金的加壓與燒結(jié)相結(jié)合的方法加工,由 于聚四氟乙烯的導(dǎo)熱率低,熔點上卞溫度時體積變化較人,所以在燒結(jié)過程中,在熔點附近 加熱速率必須緩慢,以使制品內(nèi)外溫度均勻,不然會使制品內(nèi)部存在應(yīng)力,嚴重時甚至?xí)_ 裂.2 電絕緣性能在廣闊的溫度和頻率范闈內(nèi),聚四氟乙烯具有優(yōu)異的電絕緣性能,介質(zhì)損耗角正切tga和相 對介電常數(shù)Er在工頻到109Hz范圍內(nèi)變化很小,從室溫到300°C之間,聚四氟乙烯的介質(zhì)損 耗角正切tga變

4、化很小,而相對介電常數(shù)Er隨溫度升高有所下降.聚四氟乙烯的絕緣電阻 率較高,其體枳電阻率Pv 般人于1015Q m,外表電阻率Ps 般人于I0"Q,即使長期浸入 水中變換也不顯著,隨溫度變會也不大.3熱性能聚四氟乙烯具有較高的耐熱性和耐低溫性能,聚四氟乙烯的耐熱性在現(xiàn)有的塑料中是很高 的,雖然在200°C時開始有微量的分解物出現(xiàn),但從200°C至熔點327*0級以上溫度時, 其分解速度仍然非常緩慢,幾乎可以忽略不計,只是在400C才開始發(fā)生顯著分解,在400'C 每小時的重量損失約0.01%.經(jīng)熱分解的聚四氟乙烯,平均分子量有所下降,抗張強度降低 了,在3

5、00°C下加熱一個月,其抗張強度下降1020%,在260°C長期加熱,抗張強度根本不 變,因此,從熱分解的觀點來看,聚四氟乙烯可在300°C下短期使用,在260C長期使用.聚 四氟乙烯在-200C的極低溫度卞,仍不脆硬,并具有令人滿意的機械強度和柔軟性,因此, 采用聚四幅乙性絕緣的電線,完全可以在-60260°C的壞境下使用.4耐化學(xué)穩(wěn)定性聚四氟乙烯具有突出的耐化學(xué)穩(wěn)定性,它不受強腐蝕性的化學(xué)試劑侵蝕,亦不與之發(fā)生任何 作用,完全不受王水、氫氟酸、濃硫酸、氯碩酸、熱的濃硫酸、沸騰的苛性鈉溶液、氯氣以 及過氧化氫的作用,即使在高溫下,聚四氟乙烯也能保持良好

6、的耐化學(xué)穩(wěn)定性,只有高溫下 的氟元素和熔融的鉀、鈉等堿金屬元素能與聚四氟乙烯發(fā)生作用.5力學(xué)性能由于聚四氟乙烯分之之間的相互引力較小,因此聚四氟乙烯之具有中等的抗拉強度,在高溫下,當(dāng)溫度不超過250°C時,聚四氟乙烯的力學(xué)性能變化不人,當(dāng)溫度超過327°C時,由于聚四氟乙烯失去結(jié)晶結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴跔顟B(tài),因此其力學(xué)性能忽然將低,如重新冷卻至327°C以下,聚四氟乙烯的力學(xué)性能又可復(fù)原.6耐濕性和耐水性聚四氟乙烯本身的透濕性和吸水性極微,放在水中浸泡24小時后,西水性實際等于0,浸水后的絕緣電阻根本不變,是其它塑料所不及的.7耐氣候性在人氣環(huán)境中,由于聚四氟乙烯分子中

7、不存在光敏基團,臭氧也不能與之發(fā)生作用,因此聚四氟乙烯絕緣電線具有較好的耐氣候性,即使在高溫、高濕度或低溫的氣候條件下不加保護長期使用,其性能也保持不變.聚四氟乙烯所擁有的以上各種優(yōu)異性能,使采用聚四氟乙烯塑料作為絕緣的電線的到了廣 泛的應(yīng)用,主要應(yīng)用于宇宙航空航天事業(yè)及其他壞境條件比擬惡劣的地方.由于聚四氟乙烯 介電常數(shù)低,介質(zhì)損耗小,耐電強度高,因此還是一種十分理想的高頻介質(zhì)材料,選用聚四 氟乙烯作為絕緣的射頻電纜,可以承受250°C的高溫,因此可以人人提升電纜的工作溫度和 傳輸容量.近幾年國外新推出的一種聚四氟乙烯生料帶,不僅具有聚四氟乙烯優(yōu)異的性能,而且具有較 低的介電常數(shù),

8、其加工方式為聚四氟乙烯粉狀樹脂與壓成型,經(jīng)車削壓延制成,由于不經(jīng)過 高溫?zé)Y(jié),因此聚四氟乙烯生料比重較小,帶中含有大量的氣泡,是一種泡沫型聚四氟乙烯, 其介電常數(shù)較低,主要可應(yīng)用于射頻電纜的繞包絕緣用,由聚四氟乙烯生料帶制成的射頻電 纜,與同規(guī)格的聚四氟乙烯絕緣射頻電纜相比,在高頻下其衰減可降低15-30%,卞面著重 講述一下聚四氟乙烯生料帶應(yīng)用于射頻電纜對降低衰減的作用.聚四氟乙烯生料帶的電性能聚四氟乙烯生料帶的介電常數(shù)Er和介質(zhì)損耗角正切tga可按發(fā)泡材料來計算,聚四氟乙烯的各項電性能指標(biāo)如表1.表1技術(shù)性能比 重抗拉強 度伸長 率熔點電阻率介電常數(shù)tga單位g/cm3kg/cm2%

9、76;CO -聚四氟乙 烯2.2140350200-40032710172.050.00021、聚四氟乙烯生料帶的介電常數(shù)Er聚四氟乙烯生料帶的等效介電常數(shù)計算公式如下：Er= 2xEn+l-2xP (Eii-1) 一 2xEn+l+xP (En-1) xEn (1)En為聚四氟乙烯的介電常數(shù),En=2.05P為發(fā)泡度,表示聚四氟乙烯生料帶內(nèi)氣體體積與聚四氟乙烯生料帶體枳之比,發(fā)泡度計算 公式如下：P=l-db山(2)dz：聚四氟乙烯生料帶的比重；di：聚四氟乙烯的比重,di=2.2將di=2.2代入公式(2),可計算出聚四氟乙烯生料帶的發(fā)泡度P=68.18%o將P=68.18%代入公式(1)

10、,可計算出聚四氟乙烯生料帶的介電常數(shù)E1-1.2932、聚四氟乙烯生料帶的介質(zhì)損耗角正切tga聚四氟乙烯生料帶的介質(zhì)損耗角正切tga計算公式如下：(3)tga=tgaix EriX (Er-1) 一 (Erx (Erj-l)tga】為聚四氟乙烯的介質(zhì)損耗角正切,tgaO.0002,En為聚四氟乙烯的介電常數(shù),En=2.05Ei為聚四氟乙烯生料帶的介電常數(shù),En=1.293將以上數(shù)值帶入公式(3)中,可計算出聚四氟乙烯生料帶的介質(zhì)損耗角正切tga=0.0000885o 聚四氟乙烯生料帶絕緣射頻電纜的阻抗在高頻條件下,同軸射頻電纜的阻抗Zc計算公式如下：_ c= 13&2-<Erxl

11、og (D+ 1.5dw)-k 1 -d(4)Er：介電常數(shù)d：內(nèi)導(dǎo)體外徑D：絕緣外徑dw：外導(dǎo)體編織層單線直徑k：內(nèi)導(dǎo)體有效直徑系數(shù),見表2表2內(nèi)導(dǎo)體絞線根數(shù)17121927K110.9390.9570.970.97611.3以SFF-50-3-1聚四氟乙烯絕緣射頻電纜為例來計算,SFF-5O-3-1電纜結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)如卜：dl=093,Dl=2.95, dwl=0.12, Erl=2.05, kl=l將以上數(shù)據(jù)代入公式(4)中,可計算出阻抗Zcl=50.87如果絕緣采用聚四氟乙烯生料帶,在絕緣外徑不變的情況下,由于介電常數(shù)變小了,為了使 阻抗保持不變,必須將內(nèi)導(dǎo)體外徑增人,具體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)如下：d=

12、L20, Dl=2.95, dwl=0.12,Et1=I293, kl=l將以上數(shù)據(jù)代入公式(4)中,可計算出阻抗Zc 1=50.6從以上的各項數(shù)據(jù)町以看出,使用聚四氟乙烯生料帶絕緣后,在絕緣外經(jīng)濟阻抗均保持不變 的情況卞,內(nèi)導(dǎo)體的尺寸增加了,這對于降低射頻電纜的衰減有著舉足輕重的作用.聚四氟乙烯生料帶絕緣射頻電纜的阻抗衰減是射頻電纜最重要的參數(shù)之一,它反映了電磁能量沿電纜傳輸是的損耗的人小,電纜的 衰減越犬,那么說明傳輸信號的損耗越嚴重,電纜的傳輸效率也越差,為了提升射頻電纜的傳 輸效率,應(yīng)盡可能的降低電纜的衰減,同軸射頻電纜的衰減主要是由導(dǎo)體衰減與介質(zhì)衰減引 起的,其計算公式如下：a=2.

13、6x0.001x',Erxf log(D-kl-d)x(k2"+kbD)+_9.08x0.01xfxErxtgaa：衰減,db/mk2：衰減的絞線系數(shù),見表2kb：衰減的編織系數(shù),見表3 f：頻率,MHz表3(5)絕緣外徑D<22468Kb1.51.71.822.2以SFF-50-3-1聚四氟乙烯絕緣射頻電纜為例來計算衰減,將以上的各項數(shù)值代入公式(5),可以計算出不同頻率下的射頻電纜的衰減, 如表4表4MHz100050001000020000al,db/m0.41380.99721.48362.2543絕緣采用聚四氟乙烯生料帶后,將的各項數(shù)值代入公式5,可以計算出不

14、同頻率卞的 射頻電纜的衰減,如表5表5f, MHz100050001000020000a, db/m0.34650.80001.15821.6915將表4與表5做一比擬,可以計算出聚四氟乙烯生料帶在降低射頻電纜衰減的具體數(shù)值,如表6所示.表6f, MHz100050001000020000al9 db/m0.41380.99721.48362.2543at db/m0.34650.80001.15821.6915(al-a)-al x 100%16.3%19.7%22%24.9%從以上的射頻電纜結(jié)構(gòu)及性能計算中,可以看出聚四氟乙烯生料帶代替實心聚四氟乙烯絕緣 后,可以人人降低射頻電纜纜的衰減,

15、可降低15-30%,但由于聚四氟乙烯生料帶的價格較 高,其價格約為聚四氟乙烯價格的34倍,因此增加了電纜的制造本錢,只有在對電纜外徑 要求小,衰減比擬低,耐溫等級較高的特殊壞境卞使用.隨著氟塑料生產(chǎn)和加工技術(shù)的不斷 開展,聚四氟乙烯生料帶的價格將會逐漸的降低,屆時將會在電線電纜行業(yè)中得到更為廣泛 的應(yīng)用.聚四氟乙烯簡稱F-4TFE或PTFE,是由四氟乙烯聚合而成,是一種分子結(jié)構(gòu)完全對稱的無 枝化線性聚合物,在的高分子鍵中,C-F鍵是最牢固的鍵之一,人局部主碳鏈的周闈都 被氟原子緊密包I制這,是C-C主鏈不受一般活潑分子的侵襲,并且在大分子的主鏈上氟原 子相互對稱,所以電性中和,整個分子不帶極性

16、,這種結(jié)構(gòu)上的特性,使聚四氟乙烯具有較 高的頻率使用范闈及上下溫使用范I韋I、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、高電絕緣性以及耐氣候老化性能, 因此在電線電纜行業(yè)的到了廣泛的應(yīng)用,卞面對聚四氟乙烯的性能做簡要的介紹.8物理性能聚四氟乙烯是一種高結(jié)晶度的聚合物,它的晶格距離變化在19°C、29°C、327°C有轉(zhuǎn)折點, 即晶體在這個溫度上卞,其體枳會發(fā)生變化.19°C的轉(zhuǎn)變溫度,主要對加工聚四氟乙烯坯料 極為重要,用聚四氟乙烯粉狀樹脂模壓成坯料的過程中,如果壓制坯料的溫度低于19°C,而 當(dāng)制成的坯料處于19°C以上的溫度時,其晶格距離會發(fā)生變化,是坯

17、料制品變形,最終會導(dǎo) 致坯料制品的內(nèi)部存在開裂,因此一般加工聚四氟乙烯坯料的溫度選擇在1929°C之間.327°C是聚四氟乙烯的熔點,嚴格的說,在此溫度以上,結(jié)晶結(jié)構(gòu)消失,聚四氟乙烯轉(zhuǎn)變?yōu)?透明的無定性凝膠狀態(tài),并伴隨著體積比增人25%,這種凝膠狀態(tài)熔體粘度,在360°C時仍 高達lOionpa-S,仍然不能流動,這種特性決定了聚四氟乙烯不能采取一般熱塑性樹脂常 用的高溫熔融擠出的加工方式,而是采用類似粉末冶金的加壓與燒結(jié)相結(jié)合的方法加工,由 于聚四氟乙烯的導(dǎo)熱率低,熔點上卞溫度時體積變化較人,所以在燒結(jié)過程中,在熔點附近 加熱速率必須緩慢,以使制品內(nèi)外溫度均勻,

18、不然會使制品內(nèi)部存在應(yīng)力,嚴重時甚至?xí)_ 裂.9電絕緣性能在廣闊的溫度和頻率范鬧內(nèi),聚四氟乙烯具有優(yōu)異的電絕緣性能,介質(zhì)損耗角正切tga和相 對介電常數(shù)氏在工頻到109Hz范圍內(nèi)變化很小,從室溫到300°C之間,聚四氟乙烯的介質(zhì)損 耗角正切tga變化很小,而相對介電常數(shù)Er隨溫度升高有所下降.聚四氟乙烯的絕緣電阻 率較高,其體枳電阻率Pv 般大于1015Q m,外表電阻率Ps 般犬于10"Q,即使長期浸入 水中變換也不顯著,隨溫度變會也不大.10熱性能聚四氟乙烯具有較高的耐熱性和耐低溫性能,聚四氟乙烯的耐熱性在現(xiàn)有的塑料中是很高的,雖然在200°C時開始有微量的分

19、解物出現(xiàn),但從200°C至熔點327*0級以上溫度時,其分解速度仍然非常緩慢,幾乎可以忽略不計,只是在400C才開始發(fā)生顯著分解,在400'C每小時的重量損失約0.01%.經(jīng)熱分解的聚四氟乙烯,平均分子量有所卞降,抗張強度降低了,在300°C下加熱一個月,其抗張強度下降1020%,在260<C長期加熱,抗張強度根本不變,因此,從熱分解的觀點來看,聚四氟乙烯可在300°C下短期使用,在260C長期使用.聚四氟乙烯在-200C的極低溫度卞,仍不脆硬,并具有令人滿意的機械強度和柔軟性,因此,采用聚四幅乙性絕緣的電線,完全可以在-60260°C的壞

20、境下使用.11耐化學(xué)穩(wěn)定性聚四氟乙烯具有突出的耐化學(xué)穩(wěn)定性,它不受強腐蝕性的化學(xué)試劑侵蝕,亦不與之發(fā)生任何 作用,完全不受王水、氫氟酸、濃硫酸、氯磺酸、熱的濃硫酸、沸騰的苛性鈉溶液、氯氣以 及過氧化氫的作用,即使在高溫下,聚四氟乙烯也能保持良好的耐化學(xué)穩(wěn)定性,只有高溫下 的氟元素和熔融的鉀、鈉等堿金屬元素能與聚四氟乙烯發(fā)生作用.12力學(xué)性能由于聚四氟乙烯分之之間的相互引力較小,因此聚四氟乙烯之具有中等的抗拉強度,在高溫 下,當(dāng)溫度不超過250°C時,聚四氟乙烯的力學(xué)性能變化不人,當(dāng)溫度超過327°C時,由于聚 四氟乙烯失去結(jié)晶結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴跔顟B(tài),因此其力學(xué)性能忽然將低,如

21、重新冷卻至327°C 以下,聚四氟乙烯的力學(xué)性能又可復(fù)原.13耐濕性和耐水性聚四氟乙烯本身的透濕性和吸水性極微,放在水中浸泡24小時后,西水性實際等于0,浸水 后的絕緣電阻根本不變,是其它塑料所不及的.14耐氣候性在人氣環(huán)境中,由于聚四氟乙烯分子中不存在光敏基團,臭氧也不能與之發(fā)生作用,因此聚 四氟乙烯絕緣電線具有較好的耐氣候性,即使在高溫、高濕度或低溫的氣候條件卜不加保護 長期使用,其性能也保持不變.聚四氟乙烯所擁有的以上各種優(yōu)異性能,使采用聚四氟乙烯塑料作為絕緣的電線的到了廣 泛的應(yīng)用,主要應(yīng)用于宇宙航空航天事業(yè)及其他環(huán)境條件比擬惡劣的地方.由于聚四氟乙烯 介電常數(shù)低,介質(zhì)損耗小

22、,耐電強度高,因此還是一種十分理想的高頻介質(zhì)材料,選用聚四 氟乙烯作為絕緣的射頻電纜,可以承受250°C的高溫,因此可以人人提升電纜的工作溫度和 傳輸容量.近幾年國外新推出的一種聚四氟乙烯生料帶,不僅具有聚四氟乙烯優(yōu)異的性能,而且具有較 低的介電常數(shù),其加工方式為聚四氟乙烯粉狀樹脂與壓成型,經(jīng)車削壓延制成,由于不經(jīng)過 高溫?zé)Y(jié),因此聚四氟乙烯生料比重較小,帶中含有大量的氣泡,是一種泡沫型聚四氟乙烯, 其介電常數(shù)較低,主要可應(yīng)用于射頻電纜的繞包絕緣用,由聚四氟乙烯生料帶制成的射頻電 纜,與同規(guī)格的聚四氟乙烯絕緣射頻電纜相比,在高頻下其衰減可降低15-30%,卞面著重 講述一下聚四氟乙烯

23、生料帶應(yīng)用于射頻電纜對降低衰減的作用.聚四氟乙烯生料帶的電性能聚四氟乙烯生料帶的介電常數(shù)Er和介質(zhì)損耗角正切tga可按發(fā)泡材料來計算,聚四氟乙烯 的各項電性能指標(biāo)如表1.表1比抗拉強伸丟技術(shù)性能重度率熔點電阻率介電常數(shù)tga單位g/cm3kg/cm2%°CO -聚四氟乙 烯2.2140350200-40032710172.050.00021、聚四氟乙烯生料帶的介電常數(shù)Er 聚四氟乙烯生料帶的等效介電常數(shù)計算公式如下：Er= 2xEn+l-2xP (Eii-1) 一 2xEn+l+xP (En-1) xEn (1)En為聚四氟乙烯的介電常數(shù),En=2.05P為發(fā)泡度,表示聚四氟乙烯生料

24、帶內(nèi)氣體體積與聚四氟乙烯生料帶體積之比,發(fā)泡度計算 公式如下：p=ia山(2)dz：聚四氟乙烯生料帶的比重；di：聚四氟乙烯的比重,di=2.2將山=2.2代入公式(2),可計算出聚四氟乙烯生料帶的發(fā)泡度P=68.18%o將P=68.18%代入公式(1),可計算出聚四氟乙烯生料帶的介電常數(shù)E1-1.2932、聚四氟乙烯生料帶的介質(zhì)損耗角正切tga聚四氟乙烯生料帶的介質(zhì)損耗角正切tga計算公式如下：tga=tgaX EriX (Er-1) 一 Erx (Errl)(3)tga】為聚四氟乙烯的介質(zhì)損耗角正切,tgaO.0002,En為聚四氟乙烯的介電常數(shù),En=2.05Er為聚四氟乙烯生料帶的介電

25、常數(shù),En=1.293將以上數(shù)值帶入公式(3)中,可計算出聚四氟乙烯生料帶的介質(zhì)損耗角正切tga=0.0000885o 聚四氟乙烯生料帶絕緣射頻電纜的阻抗在高頻條件下,同軸射頻電纜的阻抗Zc計算公式如下：_ c=l3&2-<Erxlog (D+1.5dw)-kl-d(4)Er：介電常數(shù)d：內(nèi)導(dǎo)體外徑D：絕緣外徑dw：外導(dǎo)體編織層單線直徑k：內(nèi)導(dǎo)體有效直徑系數(shù),見表2表2內(nèi)導(dǎo)體絞線根 數(shù)1712K110.9390.9571131.3190.971.3270.9761.3以SFF-50-3-1聚四氟乙烯絕緣射頻電纜為例來計算,SFF-5O-3-1電纜結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)如卜： dl=093,Dl

26、=2.95, dwl=0.12, Erl=2.05, kl=l將以上數(shù)據(jù)代入公式(4)中,可計算出阻抗Zcl=50.87如果絕緣采用聚四氟乙烯生料帶,在絕緣外徑不變的情況下,由于介電常數(shù)變小了,為了使阻抗保持不變,必須將內(nèi)導(dǎo)體外徑增大,具體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)如下：d=1.20, Dl=2.95, dwl=0.12,Ei 1=1.293, kl=l將以上數(shù)據(jù)代入公式(4)中,可計算出阻抗Zcl=506從以上的各項數(shù)據(jù)町以看出,使用聚四氟乙烯生料帶絕緣后,在絕緣外經(jīng)濟阻抗均保持不變 的情況卞,內(nèi)導(dǎo)體的尺寸增加了,這對于降低射頻電纜的衰減有著舉足輕重的作用.聚四氟乙烯生料帶絕緣射頻電纜的阻抗衰減是射頻電纜最重

27、要的參數(shù)之一,它反映了電磁能量沿電纜傳輸是的損耗的人小,電纜的 衰減越人,那么說明傳輸信號的損耗越嚴重,電纜的傳輸效率也越差,為了提升射頻電纜的傳 輸效率,應(yīng)盡可能的降低電纜的衰減,同軸射頻電纜的衰減主要是由導(dǎo)體衰減與介質(zhì)衰減引 起的,其計算公式如下：. 6 x 0.001 x ferx f log(D-kl-d)x(k2"+kbD)+_9.08x0.01xfxAj,Erxtgaa：衰減,db/mk2：衰減的絞線系數(shù),見表2kb：衰減的編織系數(shù),見表3 f：頻率,MHz 表3(5)絕緣外徑D<22468Kb1.51.71.822.2以SFF-50-3-1聚四氟乙烯絕緣射頻電纜為

28、例來計算衰減,將以上的各項數(shù)值代入公式(5),可以計算出不同頻率下的射頻電纜的衰減,如表4表4f, MHz 100050001000020000ah db/m0.41380.99721.48362.2543絕緣采用聚四氟乙烯生料帶后,將的各項數(shù)值代入公式5,可以計算出不同頻率卞的 射頻電纜的衰減,如表5表5f, MHz100050001000020000a, db/m0.34650.80001.15821.6915將表4與表5做一比擬,可以計算出聚四氟乙烯生料帶在降低射頻電纜衰減的具體數(shù)值,如表 6所示.表6f, MHz100050001000020000al, db/m0.41380.997

29、21.48362.2543at db/m0.34650.80001.15821.6915(al-a)-al x 100%16.3%19.7%22%24.9%從以上的射頻電纜結(jié)構(gòu)及性能計算中,可以看出聚四氟乙烯生料帶代替實心聚四氟乙烯絕緣 后,可以大人降低射頻電纜纜的衰減,可降低15-30%,但由于聚四氟乙烯生料帶的價格較 高,其價格約為聚四氟乙烯價格的34倍,因此增加了電纜的制造本錢,只有在對電纜外徑 要求小,衰減比擬低,耐溫等級較高的特殊壞境卞使用.隨著氟塑料生產(chǎn)和加工技術(shù)的不斷 開展,聚四氟乙烯生料帶的價格將會逐漸的降低,屆時將會在電線電纜行業(yè)中得到更為廣泛 的應(yīng)用.聚四氟乙烯簡稱F-4T

30、FE或PTFE,是由四氟乙烯聚合而成,是一種分子結(jié)構(gòu)完全對稱的無 枝化線性聚合物,在的高分子鍵中,C-F鍵是最牢固的鍵之一,人局部主碳鏈的周圍都 被氟原子緊密包I制這,是C-C主鏈不受一般活潑分子的侵襲,并且在大分子的主鏈上氟原 子相互對稱,所以電性中和,整個分子不帶極性,這種結(jié)構(gòu)上的特性,使聚四氟乙烯具有較 高的頻率使用范闈及上下溫使用范I韋I、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、高電絕緣性以及耐氣候老化性能, 因此在電線電纜行業(yè)的到了廣泛的應(yīng)用,卞面對聚四氟乙烯的性能做簡要的介紹.15物理性能聚四氟乙烯是一種高結(jié)晶度的聚合物,它的晶格距離變化在19°C、29C、327°C有轉(zhuǎn)折點, 即晶

31、體在這個溫度上卞,其體枳會發(fā)生變化.19°C的轉(zhuǎn)變溫度,主要對加工聚四氟乙烯坯料 極為重要,用聚四氟乙烯粉狀樹脂模壓成坯料的過程中,如果壓制坯料的溫度低于19°C,而 當(dāng)制成的坯料處于19"C以上的溫度時,其晶格距離會發(fā)生變化,是坯料制品變形,最終會導(dǎo) 致坯料制品的內(nèi)部存在開裂,因此一般加工聚四氟乙烯坯料的溫度選擇在1929°C之間.327°C是聚四氟乙烯的熔點,嚴格的說,在此溫度以上,結(jié)晶結(jié)構(gòu)消失,聚四氟乙烯轉(zhuǎn)變?yōu)?透明的無定性凝膠狀態(tài),并伴隨著體積比增大25%,這種凝膠狀態(tài)熔體粘度,在360°C時仍 高達lOionpa-S,仍然不

32、能流動,這種特性決定了聚四氟乙烯不能采取一般熱塑性樹脂常 用的高溫熔融擠出的加工方式,而是采用類似粉末冶金的加壓與燒結(jié)相結(jié)合的方法加工,由 于聚四氟乙烯的導(dǎo)熱率低,熔點上卞溫度時體積變化較人,所以在燒結(jié)過程中,在熔點附近 加熱速率必須緩慢,以使制品內(nèi)外溫度均勻,不然會使制品內(nèi)部存在應(yīng)力,嚴重時甚至?xí)_ 裂.16電絕緣性能在廣闊的溫度和頻率范卿內(nèi),聚四氟乙烯具有優(yōu)異的電絕緣性能,介質(zhì)損耗角正切tga和相 對介電常數(shù)Er在工頻到109Hz范圍內(nèi)變化很小,從室溫到300°C之間,聚四氟乙烯的介質(zhì)損 耗角正切tga變化很小,而相對介電常數(shù)Er隨溫度升高有所下降.聚四氟乙烯的絕緣電阻 率較高,

33、其體枳電阻率Pv 般大于1015Q m,外表電阻率Ps 般大于10"Q,即使長期浸入 水中變換也不顯著,隨溫度變會也不大.17熱性能聚四氟乙烯具有較高的耐熱性和耐低溫性能,聚四氟乙烯的耐熱性在現(xiàn)有的塑料中是很高的,雖然在200°C時開始有微量的分解物出現(xiàn),但從200°C至熔點327*0級以上溫度時,其分解速度仍然非常緩慢,幾乎可以忽略不計,只是在400C才開始發(fā)生顯著分解,在400'C每小時的重量損失約0.01%.經(jīng)熱分解的聚四氟乙烯,平均分子量有所下降,抗張強度降低了,在300°C下加熱一個月,其抗張強度下降1020%,在260<C長期加

34、熱,抗張強度根本不變,因此,從熱分解的觀點來看,聚四氟乙烯可在300°C下短期使用,在260C長期使用.聚四氟乙烯在-200的極低溫度卞,仍不脆硬,并具有令人滿意的機械強度和柔軟性,因此,采用聚四幅乙性絕緣的電線,完全可以在-60260°C的壞境下使用.18耐化學(xué)穩(wěn)定性聚四氟乙烯具有突出的耐化學(xué)穩(wěn)定性,它不受強腐蝕性的化學(xué)試劑侵蝕,亦不與之發(fā)生任何 作用,完全不受王水、氫氟酸、濃硫酸、氯碩酸、熱的濃硫酸、沸騰的苛性鈉溶液、氯氣以 及過氧化氫的作用,即使在高溫下,聚四氟乙烯也能保持良好的耐化學(xué)穩(wěn)定性,只有高溫下 的氟元素和熔融的鉀、鈉等堿金屬元素能與聚四氟乙烯發(fā)生作用.19力

35、學(xué)性能由于聚四氟乙烯分之之間的相互引力較小,因此聚四氟乙烯之具有中等的抗拉強度,在高溫 下,當(dāng)溫度不超過250°C時,聚四氟乙烯的力學(xué)性能變化不人,當(dāng)溫度超過327°C時,由于聚 四氟乙烯失去結(jié)晶結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴跔顟B(tài),因此其力學(xué)性能忽然將低,如重新冷卻至327°C 以下,聚四氟乙烯的力學(xué)性能又可復(fù)原.20耐濕性和耐水性聚四氟乙烯本身的透濕性和吸水性極微,放在水中浸泡24小時后,西水性實際等于0,浸水 后的絕緣電阻根本不變,是其它塑料所不及的.21耐氣候性在人氣環(huán)境中,由于聚四氟乙烯分子中不存在光敏基團,臭氧也不能與之發(fā)生作用,因此聚 四氟乙烯絕緣電線具有較好的耐氣

36、候性,即使在高溫、高濕度或低溫的氣候條件卜不加保護 長期使用,其性能也保持不變.聚四氟乙烯所擁有的以上各種優(yōu)異性能,使采用聚四氟乙烯塑料作為絕緣的電線的到了廣 泛的應(yīng)用,主要應(yīng)用于宇宙航空航天事業(yè)及其他環(huán)境條件比擬惡劣的地方.由于聚四氟乙烯 介電常數(shù)低,介質(zhì)損耗小,耐電強度高,因此還是一種十分理想的高頻介質(zhì)材料,選用聚四 氟乙烯作為絕緣的射頻電纜,可以承受250°C的高溫,因此可以人人提升電纜的工作溫度和 傳輸容量.近幾年國外新推出的一種聚四氟乙烯生料帶,不僅具有聚四氟乙烯優(yōu)異的性能,而且具有較 低的介電常數(shù),其加工方式為聚四氟乙烯粉狀樹脂與壓成型,經(jīng)車削壓延制成,由于不經(jīng)過 高溫?zé)?/p>

37、結(jié),因此聚四氟乙烯生料比重較小,帶中含有大量的氣泡,是一種泡沫型聚四氟乙烯, 其介電常數(shù)較低,主要可應(yīng)用于射頻電纜的繞包絕緣用,由聚四氟乙烯生料帶制成的射頻電 纜,與同規(guī)格的聚四氟乙烯絕緣射頻電纜相比,在高頻下其衰減可降低15-30%,卞面著重 講述一下聚四氟乙烯生料帶應(yīng)用于射頻電纜對降低衰減的作用.聚四氟乙烯生料帶的電性能聚四氟乙烯生料帶的介電常數(shù)Er和介質(zhì)損耗角正切tga可按發(fā)泡材料來計算,聚四氟乙烯技術(shù)性能單位聚四氟乙烯的各項電性能指標(biāo)如表1.表1抗拉強 度伸長率熔點電阻率介電常數(shù)tgakg/cm2%°CO -140350200-40032710172.050.0002比重歐m

38、32.21、聚四氟乙烯生料帶的介電常數(shù)E】聚四氟乙烯生料帶的等效介電常數(shù)計算公式如下：Er= (2xEn+l-2xP (Eii-1) 一 (2xEn+l+xp (En-1) xEn (1)En為聚四氟乙烯的介電常數(shù),En=2.05P為發(fā)泡度,表示聚四氟乙烯生料帶內(nèi)氣體體積與聚四氟乙烯生料帶體積之比,發(fā)泡度計算 公式如下：P=ld山(2)d2：聚四氟乙烯生料帶的比重；di：聚四氟乙烯的比重,di=2.2將di=2.2代入公式(2),可計算出聚四氟乙烯生料帶的發(fā)泡度P=68.18%.將P=68.18%代入公式(1),可計算出聚四氟乙烯生料帶的介電常數(shù)E1-1.2932、聚四氟乙烯生料帶的介質(zhì)損耗角

39、正切tga聚四氟乙烯生料帶的介質(zhì)損耗角正切tga計算公式如下：tga=tgaix EriX (Er-1) 一 Erx (Errl)(3)tga】為聚四氟乙烯的介質(zhì)損耗角正切,tgaO.0002,En為聚四氟乙烯的介電常數(shù),En=2.05Ei為聚四氟乙烯生料帶的介電常數(shù),En=1.293將以上數(shù)值帶入公式(3)中,可計算出聚四氟乙烯生料帶的介質(zhì)損耗角正切tga=0.0000885o 聚四氟乙烯生料帶絕緣射頻電纜的阻抗在高頻條件下,同軸射頻電纜的阻抗Zc計算公式如下：_ c=13&2Erxlog (D+l5dw)-kl-d(4)Er：介電常數(shù)d：內(nèi)導(dǎo)體外徑D：絕緣外徑dw：外導(dǎo)體編織層單線直徑k：內(nèi)導(dǎo)體有效