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[氟塑料纜] X－ETFE航空航天用輻照交聯(lián)電線電纜
P:2010-05-13 10:23:29
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在航空航天用電線電纜中，輻照交聯(lián)電線有交聯(lián)聚氯乙烯絕緣電線，乙烯－四氟乙烯共聚物絕緣電線（X－ETFE絕緣電線）等，其中X－ETFE絕緣電線正是當今航空用電線中的兩種主要線種之一。
一、X－ETFE絕緣電線及其主要特性介紹
ETFE是氟碳聚合物中比重較小的一種，其比重約為1.73，ETFE具有優(yōu)異的機械、電氣及耐輻照性能，其抗張強度可達40MPa以上，非常耐磨、耐彎曲、耐應力開裂，在低氣壓下一般無雜質(zhì)、氣體揮發(fā)等，即釋氣性很好，因此不會對設備中其他元器件產(chǎn)生污染。其具有非常好的化學穩(wěn)定性，耐各種航空航天用油、液體，根據(jù)ETFE具有的綜合性能，ETFE絕緣本身應是航空航天用的很好的一個線種，事實也是如此，在飛機、衛(wèi)星上大量使用了ETFE絕緣電線。但是ETFE有一個缺點，其溫度等級較低，為150℃，這就限制了它在航空航天上的應用，為了彌補這個缺點，人們開發(fā)了X－ETFE絕緣電線。
X－ETFE絕緣電線是采用特殊的可交聯(lián)ETFE絕緣料，擠包成電線后，經(jīng)電子束輻照而交聯(lián)，X－ETFE除保持ETFE原有特性外，其溫度等級提高到200℃，其絕緣一般采用薄絕緣結構，如單層絕緣電線的絕緣厚度為0.15mm，所以在相同載流量要求下，電線重量輕，這一點對航空航天飛行器來說是非常重要的，所以自上世紀70年代以來，這一線種就深受航空航天業(yè)的青睞，目前在幾乎所有的航空航天飛行器中，無論是軍用還是民用都大量使用這種線纜。
目前，X－ETFE已形成一個系列，其中包括單層絕緣、雙層絕緣、多芯、帶屏蔽、護套等等。X－ETFE絕緣電線的主要標準為美國軍標MIL－W－22759，在國內(nèi)，GJB773A－2000版中也包括了X－ETFE絕緣電線。
在X－ETFE絕緣電線的標準中，對X－ETFE絕緣電線提出了很高的要求，為保證電線性能達到這些要求，制定了多項試驗，這些試驗包括機械、電氣、浸各種油與液體、溫度考驗等等。
二、X－ETFE制造工藝介紹
X－ETFE絕緣電線基本生產(chǎn)工藝如下：
導體→X－ETFE電纜料薄壁擠包導體→電子束輻照交聯(lián)→后處理
對這一生產(chǎn)工藝作以下分析：
1、X－ETFE電纜料
在X－ETFE絕緣制造中，X－ETFE電纜料是關鍵，在ETFE分子鏈中存在乙烯結構，因此在電子束的輻照下，具有交聯(lián)傾向，而其交聯(lián)度遠遠不夠，達不到交聯(lián)改性目的，因此必須在ETFE樹脂通過一定的方法加入促使交聯(lián)的敏化劑，這樣才可以保證在一定的輻照劑量下取得滿意的交聯(lián)效果，但這是一項有相當技術含量的工作。
一般來說加入敏化劑的方法是先使ETFE在高溫下熔融，然后在熔融狀態(tài)下和敏化劑等添加劑共混，這個溫度在300℃左右，而目前市場可售的敏化劑在這么高的溫度下均會發(fā)生自聚，如果一旦發(fā)生自聚，則混好的電纜料根本無法連續(xù)擠出，擠包在導體上不成形。針對這種情況采取兩種方法，一是開發(fā)新的高性能的高溫敏化劑，這種方法有些專利，但要合成成功是非常困難的，另一種是改變共混方法，如采用浸漬法，但是效果不能保證，實例也很少，當然最好的辦法是采用市場可售的，已被證明是高效的敏化劑，適當?shù)馗脑烊廴诠不煸O備，達到無自聚熔融共混的目的。
在國內(nèi)，目前有少數(shù)電線廠生產(chǎn)X－ETFE絕緣電線，他們均采用購買國外現(xiàn)成的X－ETFE電纜料，尚無自行開發(fā)X－ETFE絕緣料的能力。
2、電子束輻照交聯(lián)
X－ETFE絕緣電線輻照劑量在15Mrad左右，但并非經(jīng)過15Mrad輻照后，X－ETFE絕緣都可能通過交聯(lián)度驗證試驗，這表明交聯(lián)度不夠，國外現(xiàn)成的X－ETFE絕緣料也存在這個問題。所以對交聯(lián)度驗證試驗有時通過，有時通不過，存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。另一個問題是，輻照后絕緣的顏色有時會發(fā)黃。
為解決上述問題，采取了一些措施，包括采用一定溫度下和在惰性氣體保護下輻照，采用一定溫度下輻照，即輻照設備的束下裝置在電線通過部分的溫度較環(huán)境溫度高，這樣非常有利于交聯(lián)過程的完成，甚至在較低的輻照劑量下也能達到要求。無論是一定溫度下或惰性氣體保護下輻照，這都需要研制專門的裝置，而且該裝置因不同輻照設備而不同。
3、后處理
經(jīng)輻照交聯(lián)后的X－ETFE絕緣電線中存在氟化氫（HF），且絕緣內(nèi)有累積電荷，會影響電線壽命，因此要除去氟化氫和累積電荷，這就需后處理。有人對X－ETFE絕緣電線的后處理作了非常細致的研究，主要結論是在真空或氮氣保護下，在一定溫度條件下，對消除X－ETFE中氟化氫和累積電荷非常有利。氟化氫的產(chǎn)生與輻照劑量有關，在自然狀況下，氟化氫等可長時間存在，而加熱狀態(tài)下，絕緣中的氟化氫濃度僅在幾十秒到幾分鐘可下降一半，這主要原因是隨著溫度升高，自由基能量增加，超過活化能的自由基數(shù)目增加，因而衰減速率加快。
X－ETFE高性能導線用量相當大，目前主要生產(chǎn)廠商是美國Tyco－Raychem公司，我國每年從該公司進口量以億元計算。在國內(nèi)雖有極少數(shù)企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)這種導線，但限于用進口X－ETFE電纜料，且性能不穩(wěn)定，因此在國內(nèi)開展從X－ETFE電纜料開發(fā)到生產(chǎn)高質(zhì)量X－ETFE絕緣電線的研究開發(fā)工作意義非常深遠。
一、X－ETFE絕緣電線及其主要特性介紹
ETFE是氟碳聚合物中比重較小的一種，其比重約為1.73，ETFE具有優(yōu)異的機械、電氣及耐輻照性能，其抗張強度可達40MPa以上，非常耐磨、耐彎曲、耐應力開裂，在低氣壓下一般無雜質(zhì)、氣體揮發(fā)等，即釋氣性很好，因此不會對設備中其他元器件產(chǎn)生污染。其具有非常好的化學穩(wěn)定性，耐各種航空航天用油、液體，根據(jù)ETFE具有的綜合性能，ETFE絕緣本身應是航空航天用的很好的一個線種，事實也是如此，在飛機、衛(wèi)星上大量使用了ETFE絕緣電線。但是ETFE有一個缺點，其溫度等級較低，為150℃，這就限制了它在航空航天上的應用，為了彌補這個缺點，人們開發(fā)了X－ETFE絕緣電線。
X－ETFE絕緣電線是采用特殊的可交聯(lián)ETFE絕緣料，擠包成電線后，經(jīng)電子束輻照而交聯(lián)，X－ETFE除保持ETFE原有特性外，其溫度等級提高到200℃，其絕緣一般采用薄絕緣結構，如單層絕緣電線的絕緣厚度為0.15mm，所以在相同載流量要求下，電線重量輕，這一點對航空航天飛行器來說是非常重要的，所以自上世紀70年代以來，這一線種就深受航空航天業(yè)的青睞，目前在幾乎所有的航空航天飛行器中，無論是軍用還是民用都大量使用這種線纜。
目前，X－ETFE已形成一個系列，其中包括單層絕緣、雙層絕緣、多芯、帶屏蔽、護套等等。X－ETFE絕緣電線的主要標準為美國軍標MIL－W－22759，在國內(nèi)，GJB773A－2000版中也包括了X－ETFE絕緣電線。
在X－ETFE絕緣電線的標準中，對X－ETFE絕緣電線提出了很高的要求，為保證電線性能達到這些要求，制定了多項試驗，這些試驗包括機械、電氣、浸各種油與液體、溫度考驗等等。
二、X－ETFE制造工藝介紹
X－ETFE絕緣電線基本生產(chǎn)工藝如下：
導體→X－ETFE電纜料薄壁擠包導體→電子束輻照交聯(lián)→后處理
對這一生產(chǎn)工藝作以下分析：
1、X－ETFE電纜料
在X－ETFE絕緣制造中，X－ETFE電纜料是關鍵，在ETFE分子鏈中存在乙烯結構，因此在電子束的輻照下，具有交聯(lián)傾向，而其交聯(lián)度遠遠不夠，達不到交聯(lián)改性目的，因此必須在ETFE樹脂通過一定的方法加入促使交聯(lián)的敏化劑，這樣才可以保證在一定的輻照劑量下取得滿意的交聯(lián)效果，但這是一項有相當技術含量的工作。
一般來說加入敏化劑的方法是先使ETFE在高溫下熔融，然后在熔融狀態(tài)下和敏化劑等添加劑共混，這個溫度在300℃左右，而目前市場可售的敏化劑在這么高的溫度下均會發(fā)生自聚，如果一旦發(fā)生自聚，則混好的電纜料根本無法連續(xù)擠出，擠包在導體上不成形。針對這種情況采取兩種方法，一是開發(fā)新的高性能的高溫敏化劑，這種方法有些專利，但要合成成功是非常困難的，另一種是改變共混方法，如采用浸漬法，但是效果不能保證，實例也很少，當然最好的辦法是采用市場可售的，已被證明是高效的敏化劑，適當?shù)馗脑烊廴诠不煸O備，達到無自聚熔融共混的目的。
在國內(nèi)，目前有少數(shù)電線廠生產(chǎn)X－ETFE絕緣電線，他們均采用購買國外現(xiàn)成的X－ETFE電纜料，尚無自行開發(fā)X－ETFE絕緣料的能力。
2、電子束輻照交聯(lián)
X－ETFE絕緣電線輻照劑量在15Mrad左右，但并非經(jīng)過15Mrad輻照后，X－ETFE絕緣都可能通過交聯(lián)度驗證試驗，這表明交聯(lián)度不夠，國外現(xiàn)成的X－ETFE絕緣料也存在這個問題。所以對交聯(lián)度驗證試驗有時通過，有時通不過，存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。另一個問題是，輻照后絕緣的顏色有時會發(fā)黃。
為解決上述問題，采取了一些措施，包括采用一定溫度下和在惰性氣體保護下輻照，采用一定溫度下輻照，即輻照設備的束下裝置在電線通過部分的溫度較環(huán)境溫度高，這樣非常有利于交聯(lián)過程的完成，甚至在較低的輻照劑量下也能達到要求。無論是一定溫度下或惰性氣體保護下輻照，這都需要研制專門的裝置，而且該裝置因不同輻照設備而不同。
3、后處理
經(jīng)輻照交聯(lián)后的X－ETFE絕緣電線中存在氟化氫（HF），且絕緣內(nèi)有累積電荷，會影響電線壽命，因此要除去氟化氫和累積電荷，這就需后處理。有人對X－ETFE絕緣電線的后處理作了非常細致的研究，主要結論是在真空或氮氣保護下，在一定溫度條件下，對消除X－ETFE中氟化氫和累積電荷非常有利。氟化氫的產(chǎn)生與輻照劑量有關，在自然狀況下，氟化氫等可長時間存在，而加熱狀態(tài)下，絕緣中的氟化氫濃度僅在幾十秒到幾分鐘可下降一半，這主要原因是隨著溫度升高，自由基能量增加，超過活化能的自由基數(shù)目增加，因而衰減速率加快。
X－ETFE高性能導線用量相當大，目前主要生產(chǎn)廠商是美國Tyco－Raychem公司，我國每年從該公司進口量以億元計算。在國內(nèi)雖有極少數(shù)企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)這種導線，但限于用進口X－ETFE電纜料，且性能不穩(wěn)定，因此在國內(nèi)開展從X－ETFE電纜料開發(fā)到生產(chǎn)高質(zhì)量X－ETFE絕緣電線的研究開發(fā)工作意義非常深遠。
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