聚四氟乙烯PTFE的加工工艺及使用原理

1、聚四氟乙烯（PTFE ）的加工工艺及使用原理摘要：聚四氟乙烯薄膜绕包是聚四氟乙烯绝缘电线电缆又一种绝缘结构加工形式。）绕包用聚四氟乙烯采用的聚四氟乙烯是悬浮聚合树脂经过模压烧结成毛坯，通过车削辊压而成。经过辊压的0.5毫米厚度以下的称为定向薄膜，定向度在2.5以上；未经过辊压的为不定向薄膜；定向度在1.12.1之间的为半定向或部分定向薄膜。一、聚四氟乙烯（PTFE）薄膜绕包聚四氟乙烯薄膜绕包是聚四氟乙烯绝缘电线电缆又一种绝缘结构加工形 式。）绕包用聚四氟乙烯采用的聚四氟乙烯是悬浮聚合树脂经过模压烧结成毛 坯，通过车削辊压而成。经过辊压的 0.5毫米厚度以下的称为定向薄膜，定向度 在2.5以上；

2、未经过辊压的为不定向薄膜；定向度在1.12.1之间的为半定向或部分定向薄膜。对于绝缘厚度较小的聚四氟乙烯绝缘安装线，主要采用定向度为1.652.05的薄膜进行绕包；由于绕包安装线所用的薄膜，一般都比较薄和窄，为了使绕包 加工时薄膜有一定的机械强度和烧结时容易烧牢，故而取较大的定向度。但是， 如果进一步提高薄膜的定向度，机械强度虽然提高了，可是薄膜确不容易烧牢。 用提高烧结温度的方法则往往会造成聚四氟乙烯的分解，从安全角度考虑，这是必须避免的。对于绝缘厚度较厚的聚四氟乙烯绝缘射频同轴电缆，绕包所用的薄膜厚度一般为0.1毫米左右，需要对电缆进行多次或多层绕包，才能得到所需要的绝缘厚 度，因此如果采

3、用定向度过大的薄膜，则会使绕包薄膜在烧结时收缩剧烈， 造成 整个绝缘开裂；如果用降低烧结温度的办法，又会使薄膜层间不能融合烧牢靠。 但是对较厚绝缘电缆所用的薄膜必须有定向度的要求。定向度就是薄膜加热后的收缩性。薄膜有定向度即收缩性，才能在烧结时利用熔融时的收缩压力达到绕包 绝缘层间的紧密结合。为了达到薄膜既有适当收缩，又要容易烧结，对绝缘厚度 较厚的电缆的绕包薄膜定向度取为1.1± 0.05左右，而不采用安装线绝绕包薄膜 定向度1.652.05的薄膜进行绕包；聚四氟乙烯薄膜绕包绝缘，其加工工艺流程为：聚四氟乙烯薄膜切条薄膜绕包绕包薄膜烧结火花耐电压成品检 验。二、推挤推挤是预压好的坯

4、体放置于活塞推压机中，当推压机的活塞上升或下降时， 坯体通过具有一定锥角的模具，在剪切力的作用下将树脂颗粒拉伸成纤维状结 构，然后再经过干燥、烧结、冷却等工序，获得聚四氟乙烯绝缘。在推挤过程中，推挤压力的大小，直接影响绝缘性能和绝缘能否顺利地挤出。 推挤压力小，挤出的绝缘疏松并且多孔；推挤压力过大，容易使机器过载，并造 成绝缘层的过分定向会造成绝缘纵向开裂， 甚至使挤出的绝缘层成碎片而不能成 形。要得到合适的压力，必须选择适当的推挤压缩比。压缩比是推挤中的一个重要参数。 压缩比M定义为：推挤机的活塞截面积S 与制得的绝缘层截面积S、之比，即M=S/S、。由此可见，压缩比是表示料腔活 塞截面积和

5、制得的绝缘层截面积尺寸的相对变化，也就是推挤时绝缘所受到的推 挤压力大小。一般在实际生产中，压缩比取 300800之间。值得指出，压缩比的大小 与所用树脂的质量、模具角度、模具的承线长短等等因素有关。首先所取压缩比， 不能超过树脂本身容许的压缩比范围。在电线电缆的推挤绝缘中，模具所取角度 以取20度左右较好。但当减小压缩比时，则应适当增大模具角度，反之则应减 小。模具的承线短，贝U使压缩比增大，挤出压力增大。由于聚四氟乙烯树脂粉末 对挤出压力的敏感性大，因此过高的压力不仅会使绝缘的定向度增加， 沿挤出方 向造成开裂，而且易在挤出层内部粒子间形成硬脆的交界面， 使树脂烧结时不能 熔融在一起，也会

6、引起绝缘的裂纹。由此可见，压缩比或推挤压力的大小及均匀 与否，都直接影响推挤的挤出和绝缘质量。 只有选取适当的压缩比，并使推挤压 力保持均匀，才能保证绝缘的挤出质量，并避免挤出的绝缘层松紧不一的现象。在推挤过程中，推挤速度的控制主要取决于干燥和烧结速度。烧结速度过慢， 有时会由于助挤剂大量逸出而不能成形，同时这样的生产效率低。推挤速度太慢， 还会由于坯体受压力时间过长，致使预制品密实，助挤剂不易逸出而使绝缘发黄。 推挤速度太快，容易造成干燥不完全、不充分，造成绝缘发黄甚至发黑，同时绝 缘也不容易烧结透。因此推挤速度必须小于或等于干燥速度，而干燥速度又与绝 缘尺寸、绝缘厚度、干燥区域的长度等等因

7、素有关。值得指出的是，模具选取也直接影响绝缘尺寸和质量。模具外模孔尺寸，应 使其相当于挤出的绝缘外径d2,并稍大于绝缘外径d2,这是考虑到聚四氟乙烯 经过烧结后有一定的收缩率，而且收缩率随绝缘厚薄不同而不相等。当外模的承 线增长时，则会使推挤压力增大，反之则减小。一般压缩比增大时，应使模具的 承线短些，因为承线过长，将使推挤压力增大，容易造成绝缘烧结后产生裂纹。 同样，外模的锥角大则推挤的压力大，反之则压力小。模具锥角大小的选取还跟 缸筒、压缩比大小等有关。模具的锥角一般选为 1520度，以20度比较适宜。 外模锥体和模孔的光洁度，直接影响绝缘的表面质量。当锥体和模孔不光洁，光 洁度较差时，会

8、导致绝缘表面起毛，并出现花白裂纹等现象。为了保证绝缘表面 质量，要求外模锥体和模孔的光洁度达到 7以上，制造模具的材料以不锈钢较 好，模具的内模孔大小，以使导体线芯能够不紧不松通过就好。干燥和烧结干燥和烧结的主要作用是使推挤的绝缘层，在烧结温度下经过熔融透明后，由于分子间力的作用使它成为密实的整体。干燥和烧结的工艺方法可采用烘箱烧结和管型炉烧结。管型炉烧结的烧结质量较好，烧结均匀、便于连续生产、成形工艺简单，因而获得普遍应用，这是聚 四氟乙烯绝缘主要采用的干燥和烧结工艺方法。在管型烧结炉中，按其温度分布和所起作用，可分为：干燥区、预热区、烧结区和冷却区。各区的温度高低和分布，直接影响绝缘的物理

9、机械性能和表面质 量。1）干燥区干燥区的作用是除去助挤剂。干燥区的温度按推挤时所用助挤剂的种类不同 而决定。一般干燥区的温度以使所用助挤剂沸程范围内即可，以达到除去助挤剂的目的。当挤出速度一定时，如果干燥区温度太高，会导致干燥速度太快，助挤剂来 不及挥发，会使绝缘发黄，产生夹层、气泡或裂纹。反之，如果干燥温度太低， 助挤剂不能全部挥发逸出，也会使绝缘发黄，严重时甚至发黑适当放长干燥区的长度，有利于助挤剂的充分挥发。干燥区的温度，应均匀缓慢上升，沿纵向长度各点温度差应不大于 5C为好，以避免挤出的绝缘层膨胀 不均匀。干燥区的最高温度不应超过聚四氟乙烯的结晶熔点327 Eo2）预热区:预热区是干燥

10、区和烧结区之间的一个接续区段，它的温度一般在270330C 的范围内。预热区的温度过高或过低，也会导致绝缘的裂纹。预热区的作用是使聚四氟乙烯绝缘层，在一定的温度范围内，有一个稳定的 过程，使助挤剂得到进一步的充分挥发和逸出。3）烧结和冷却区当聚四氟乙烯绝缘层离开干燥和预热区时，绝缘层中存在较多的孔隙需要在 烧结区加以消除，使得绝缘层紧密成为整体。聚四氟乙烯是晶相和非晶相的混合 物。聚四氟乙烯聚合物的非晶相的玻璃化温度为一 120C，晶态的熔融温度是327C。当温度超过晶体熔点时，聚合物开始转为非晶态，聚四氟乙烯呈现透明 状态，此时绝缘层体积增加约 25%，烧结区的作用就是实现这样一个过程：消

11、除绝缘层中的孔隙，使绝缘紧密成为整体。烧结区的温度高低与绝缘厚度、收线速度等有关。烧结区温度分布应呈现波 浪型，即逐步升高后再逐步下降。这是考虑聚四氟乙烯在熔点附近有较大体积膨 胀的缘故。因为如果温度骤然由预热区的 300C左右，骤然上升到烧结区的420 450C，则会由于聚四氟乙烯的导热性差，而在绝缘内外表面造成温度梯度，使 绝缘层膨胀不一造成内部应力，造成绝缘开裂。逐步升温和降温，可以减小和避 免这种内应力。经过烧结后的聚四氟乙烯，其冷却过程就是使它从非晶态转播为晶态。冷却 后结晶体含量，除与聚合物本身分子量有关外，还与冷却速度有关。冷却速度快， 结晶含量少，伸长率大收缩率小。对于薄层绝缘，快速冷却有利