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航空航天用線纜的新要求及氟塑料絕緣電線新品種

作者:admin日期:2018-09-25 11:12點擊:

1 序 言

科學技(ji)術(shu)的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan),促(cu)進了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)線(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)(lan)的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan);電(dian)(dian)(dian)(dian)線(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)(lan)的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan),推動(dong)并(bing)保(bao)證了(le)科學技(ji)術(shu)的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan),周(zhou)而復始,永無(wu)止境。以含氟(fu)塑料為代表的(de)(de)新(xin)絕(jue)緣材料的(de)(de)出現和發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan),讓電(dian)(dian)(dian)(dian)線(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)(lan)的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)譜寫了(le)新(xin)的(de)(de)一(yi)頁(ye),尤其(qi)是它們的(de)(de)耐高(gao)溫、耐環境特性促(cu)進了(le)軍品(pin)線(xian)纜(lan)(lan)的(de)(de)高(gao)速發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)。可以毫不(bu)夸張地(di)說,含氟(fu)塑料促(cu)成了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)線(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)(lan)從(cong)民(min)用(yong)到(dao)軍用(yong),從(cong)地(di)面到(dao)空中(zhong)的(de)(de)飛(fei)躍。隨(sui)(sui)著(zhu)空間技(ji)術(shu)的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan),隨(sui)(sui)著(zhu)對宇(yu)宙(zhou)環境研(yan)究的(de)(de)深入,發(fa)(fa)現原有絕(jue)緣材料、絕(jue)緣結構的(de)(de)不(bu)足(zu)也是順理(li)成章的(de)(de)事情。作(zuo)為電(dian)(dian)(dian)(dian)線(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)(lan)的(de)(de)研(yan)究者、生產(chan)者,就(jiu)是要提(ti)出新(xin)的(de)(de)設想,設法克服(fu)這些不(bu)足(zu),滿(man)足(zu)新(xin)的(de)(de)要求(qiu)。為空間技(ji)術(shu)的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan),提(ti)供更完善(shan)、更可靠的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)線(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)(lan)新(xin)品(pin)種,把電(dian)(dian)(dian)(dian)線(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)(lan)從(cong)滿(man)足(zu)一(yi)般軍用(yong)標準(zhun),發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)到(dao)滿(man)足(zu)宇(yu)航標準(zhun)。

2 對航空(kong)航天線纜的新(xin)要求

眾所(suo)周知(zhi),所(suo)謂(wei)電(dian)(dian)(dian)氣(qi)(qi)絕(jue)緣(yuan),就必(bi)(bi)須滿(man)足各(ge)種(zhong)結(jie)構(gou)和(he)各(ge)種(zhong)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求。作為(wei)電(dian)(dian)(dian)氣(qi)(qi)絕(jue)緣(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)形式之一(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)纜(lan),實(shi)際上(shang)是追求電(dian)(dian)(dian)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)、熱(re)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)和(he)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)綜合平(ping)衡。具體(ti)來說(shuo),包括(kuo)諸如耐(nai)(nai)磨性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)、耐(nai)(nai)切割性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)、耐(nai)(nai)化(hua)學(xue)介質(zhi)、阻燃性(xing)(xing)(xing)(xing)、發(fa)煙量、工(gong)作溫度等(deng)(deng)級、介電(dian)(dian)(dian)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)等(deng)(deng)等(deng)(deng)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)綜合平(ping)衡。航(hang)空航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)線(xian)(xian)(xian)纜(lan)比(bi)一(yi)般地面用線(xian)(xian)(xian),無疑有(you)更(geng)多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)、實(shi)際的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)、特(te)殊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求,例(li)如必(bi)(bi)須考慮絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)量、真空逸氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing),對(dui)原子(zi)氧、紫外線(xian)(xian)(xian)、高(gao)(gao)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)輻照的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抵御(yu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)力,以及(ji)(ji)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)阻燃性(xing)(xing)(xing)(xing)、機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),甚至線(xian)(xian)(xian)纜(lan)生產時絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。在(zai)航(hang)空航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)史上(shang),由于(yu)電(dian)(dian)(dian)氣(qi)(qi)絕(jue)緣(yuan)和(he)線(xian)(xian)(xian)纜(lan)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)失效、事故不(bu)(bu)在(zai)少(shao)數(shu)。航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)器(qi)(qi)耐(nai)(nai)用性(xing)(xing)(xing)(xing)(壽命)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)足,以及(ji)(ji)隨(sui)著對(dui)宇(yu)宙(zhou)環境的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)嚴(yan)酷性(xing)(xing)(xing)(xing)認(ren)識(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷深化(hua),都對(dui)航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)布線(xian)(xian)(xian)及(ji)(ji)布線(xian)(xian)(xian)系(xi)統提(ti)出(chu)了更(geng)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)可靠(kao)性(xing)(xing)(xing)(xing)要(yao)求。對(dui)于(yu)像衛星(xing)這樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)設計(ji)者而(er)言,所(suo)面臨的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)首要(yao)問題莫過于(yu)航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)器(qi)(qi)自身重(zhong)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)低。對(dui)于(yu)衛星(xing)星(xing)體(ti)中數(shu)百公(gong)(gong)斤(jin)重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)子(zi)線(xian)(xian)(xian)路系(xi)統以及(ji)(ji)構(gou)成(cheng)有(you)效載荷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)子(zi)元(yuan)件,包括(kuo)電(dian)(dian)(dian)線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)纜(lan),都必(bi)(bi)須設法減(jian)輕(qing)它們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)量。重(zhong)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)輕(qing)固然為(wei)了減(jian)少(shao)每公(gong)(gong)斤(jin)數(shu)百美元(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)射費用,更(geng)主要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是因為(wei)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)騰出(chu)更(geng)多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)量和(he)空間位置,使衛星(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)攜帶(dai)更(geng)多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)燃料(liao),從而(er)可以大大提(ti)高(gao)(gao)衛星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效運行壽命。空間技術的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展(zhan),對(dui)宇(yu)宙(zhou)環境認(ren)識(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)深入,總會對(dui)航(hang)空航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)線(xian)(xian)(xian)纜(lan)不(bu)(bu)斷地提(ti)出(chu)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求。例(li)如被稱為(wei)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“耐(nai)(nai)串弧性(xing)(xing)(xing)(xing)”(Arc tracking 現(xian)在(zai)已成(cheng)為(wei)航(hang)空航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)線(xian)(xian)(xian)纜(lan)驗收的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)必(bi)(bi)要(yao)準則(ze)之一(yi),也已作為(wei)宇(yu)航(hang)材(cai)料(liao)選用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原則(ze)之一(yi)。隨(sui)著美國(guo)航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)局(NASA)、歐洲航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)局(ESA)等(deng)(deng)制訂了宇(yu)航(hang)級電(dian)(dian)(dian)子(zi)元(yuan)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)規范(fan),中國(guo)航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)科學(xue)技術研究(jiu)院也制訂了宇(yu)航(hang)級電(dian)(dian)(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)(qi)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)采購規范(fan)(CAST B 、CAST C)確(que)保宇(yu)航(hang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效、安全(quan)和(he)可靠(kao)。

那么,近年(nian)來(lai)提出了甚么樣的(de)新(xin)要求呢?下面將涉及幾(ji)個主要新(xin)要求,并作(zuo)些簡單的(de)解(jie)釋。

2.1 串弧性(Arc tracking ,Arc propagation)

所謂(wei)“串弧性(xing)”,是指存在于(yu)(yu)兩根或多根導線(xian)(xian)間的(de)(de)一(yi)種(zhong)電擊(ji)穿擴展(zhan)現象,表(biao)現為(wei)一(yi)旦一(yi)個(ge)線(xian)(xian)路(lu)(lu)產生一(yi)個(ge)電氣失(shi)效(xiao),這個(ge)失(shi)效(xiao)會向另外(wai)的(de)(de)線(xian)(xian)路(lu)(lu)擴展(zhan),導致線(xian)(xian)路(lu)(lu)嚴重失(shi)效(xiao),甚至快(kuai)速燃燒。研究表(biao)明(ming),由(you)“串弧”引起的(de)(de)失(shi)效(xiao)與線(xian)(xian)路(lu)(lu)的(de)(de)連接、環境及電纜(lan)(lan)設計有(you)關(guan),而“串弧”發生的(de)(de)靈敏度則取決于(yu)(yu)絕緣(yuan)材料(liao)自(zi)身的(de)(de)分子結構和化學(xue)特性(xing)。現已(yi)查明(ming),由(you)純粹的(de)(de)聚酰亞胺(an)薄膜繞包的(de)(de)絕緣(yuan)電線(xian)(xian)組成的(de)(de)線(xian)(xian)路(lu)(lu)系統比較容易(yi)發生,并導致令(ling)人吃驚的(de)(de)失(shi)效(xiao)。據(ju)此,NASA 已(yi)迅(xun)速做出反應,宇航電氣絕緣(yuan)禁止使用單(dan)純的(de)(de)聚酰亞胺(an)或單(dan)純由(you)其它芳香族聚合物構成的(de)(de)絕緣(yuan)材料(liao)。波(bo)音公(gong)司在 1998 年 12 月頒(ban)發的(de)(de)“電線(xian)(xian)電纜(lan)(lan)試(shi)驗(yan)過程” BSS7324)中規定(ding)了(le)干法和濕法 Arc propagation 的(de)(de)具體(ti)試(shi)驗(yan)方法,更早有(you) McDonnel Douglas 公(gong)司研究過 270V,DC 時的(de)(de) Arc tracking試(shi)驗(yan)。

2.2 真空逸氣(qi)性(xing)(out gassing)

真(zhen)空(kong)逸(yi)氣性是(shi)(shi)在高真(zhen)空(kong)下物質的(de)揮發(氣化),是(shi)(shi)宇航用(yong)線的(de)一個要求(qiu),隨著航天技術的(de)發展,現今已明確量化了(le)。

地球表面(mian)的(de)大氣壓為(wei) 760mmHg,這也就是(shi)地面(mian)的(de)真(zhen)空度(du)(du)。而(er)(er)在高(gao)(gao)度(du)(du)為(wei) 250Km 的(de)高(gao)(gao)空,其真(zhen)空度(du)(du)會(hui)(hui)達(da)到 10 mmHg,高(gao)(gao)度(du)(du)在650km 的(de)高(gao)(gao)空,真(zhen)空度(du)(du)達(da)到 10  mmHg,最現代的(de)定(ding)位衛星(xing),飛行(xing)軌道高(gao)(gao)度(du)(du)達(da)到 8000km 左右,真(zhen)空度(du)(du)還(huan)要(yao)高(gao)(gao),在這樣的(de)高(gao)(gao)真(zhen)空下(xia)很多(duo)物(wu)質很容易直接(jie)從固態揮發(fa)。一(yi)(yi)(yi)方(fang)面(mian)物(wu)質的(de)揮發(fa)是(shi)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)損害,另一(yi)(yi)(yi)方(fang)面(mian)更令人不能接(jie)受(shou)的(de)是(shi)揮發(fa)物(wu)質會(hui)(hui)沉降,遇冷會(hui)(hui)凝集,這樣會(hui)(hui)污染(ran)電氣設(she)備(bei),減損光學(xue)棱鏡(jing)的(de)光學(xue)表面(mian)及鏡(jing)面(mian)的(de)光學(xue)靈敏度(du)(du),使衛星(xing)不能正(zheng)常工作,嚴重(zhong)的(de)甚至會(hui)(hui)發(fa)生腐蝕(shi)。據此(ci),NASA 及 CAST 都對(dui)高(gao)(gao)真(zhen)空下(xia)的(de)總逸氣量(liang)(總失重(zhong),TML)規定(ding)了≦1﹪的(de)要(yao)求(qiu),而(er)(er)對(dui)總凝集量(liang)(CVCM)規定(ding)了≦0.1﹪的(de)要(yao)求(qiu)。TML、CVCM 可用 ASTM E595 描述的(de)方(fang)法測定(ding),而(er)(er)更完整的(de)可用 NASA SP-R-0022 規定(ding)方(fang)法測定(ding)。

2.3 原(yuan)子氧(atom oxygen)

由返回的(de)(de)飛行(xing)(xing)器帶(dai)回的(de)(de)數據表明,除了宇宙線、紫外線輻照外,在(zai)高空還存(cun)在(zai)著(zhu)高流量的(de)(de)原子氧(yang)群體(ti),原子氧(yang)對(dui)飛行(xing)(xing)器表面材料產生(sheng)侵(qin)蝕,使其嚴(yan)重降解和破壞。研究表明,氧(yang)原子濃度(du)與高度(du)有關,在(zai)低(di)軌道(dao)衛星(LED)飛行(xing)(xing)高度(du),原子氧(yang)群體(ti)產生(sheng)的(de)(de)沖擊(ji)能量達到 5eV。曾經進行(xing)(xing)過試驗,外涂 0.0508mm 的(de)(de) PI,在(zai)低(di)軌道(dao)上飛行(xing)(xing),只需(xu) 5-7 天(tian)使它全散發至低(di)軌道(dao)所處環境中(zhong)。

關(guan)于原(yuan)子氧(yang),目前尚未(wei)規定(ding)統一的測定(ding)方法,都只能參(can)照實際(ji)數據(ju)(ju)作為材料選用的依(yi)據(ju)(ju)。

3 氟塑料絕緣(yuan)電(dian)線電(dian)纜新品種

眾所周知,含氟(fu)(fu)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)和(he)聚(ju)(ju)酰(xian)亞胺是非(fei)常優良的(de)(de)電線(xian)(xian)電纜(lan)絕緣材料(liao)(liao)(liao),到(dao)目前為(wei)止(zhi),在(zai)(zai)航(hang)空航(hang)天(tian)線(xian)(xian)纜(lan)中(zhong)(zhong)占有(you)(you)(you)十分(fen)重(zhong)要的(de)(de)地位,然而隨(sui)著航(hang)空航(hang)天(tian)技(ji)術的(de)(de)發(fa)展,它們的(de)(de)不足之處(chu)也越發(fa)明顯。最有(you)(you)(you)代表性(xing)的(de)(de)典型(xing)的(de)(de)氟(fu)(fu)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao),包括 PTFE、PFA、FEP,除機械強(qiang)度(du)不足、比(bi)重(zhong)大之外(wai),最薄弱一點是耐(nai)(nai)輻(fu)照(zhao)(zhao)性(xing)能(neng)(neng)差(cha),所有(you)(you)(you)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)在(zai)(zai)高能(neng)(neng)輻(fu)照(zhao)(zhao)下都會產生斷鏈。至于(yu)在(zai)(zai)何種(zhong)劑量下斷鏈、斷鏈程度(du)怎樣(yang)等(deng)等(deng),各種(zhong)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)表現各不相(xiang)同(tong),PTFE 在(zai)(zai)輻(fu)照(zhao)(zhao)條件下,劑量在(zai)(zai)達(da)幾(ji)個(ge) Mrad 便迅 速(su)分(fen)解了。氟(fu)(fu)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)品(pin)種(zhong)中(zhong)(zhong),ETFE、PVDF機械強(qiang)度(du)大、比(bi)重(zhong)小(xiao)、耐(nai)(nai)輻(fu)照(zhao)(zhao),但使用溫(wen)(wen)度(du)低(di)。曾(ceng)經在(zai)(zai)航(hang)空導線(xian)(xian)中(zhong)(zhong)廣泛應用的(de)(de) PI,由于(yu)不耐(nai)(nai) Arc tracking、不耐(nai)(nai)原子(zi)氧(yang)、不耐(nai)(nai)潮、不耐(nai)(nai)水解、低(di)溫(wen)(wen)彎曲性(xing)能(neng)(neng)差(cha)而不能(neng)(neng)用于(yu)航(hang)天(tian)。在(zai)(zai)研究開發(fa)氟(fu)(fu)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)新品(pin)種(zhong)的(de)(de)同(tong)時,對各種(zhong)已有(you)(you)(you)氟(fu)(fu)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)進行物性(xing)、化性(xing)的(de)(de)改性(xing),或改進線(xian)(xian)纜(lan)絕緣結(jie)構(gou),例(li)(li)如采用 PTFE 與(yu) PI 薄膜的(de)(de)復(fu)合絕緣結(jie)構(gou),讓它們性(xing)能(neng)(neng)互(hu)補是近年來航(hang)空航(hang)天(tian)線(xian)(xian)纜(lan)發(fa)展的(de)(de)總趨(qu)勢。在(zai)(zai)航(hang)空航(hang)天(tian)線(xian)(xian)纜(lan)中(zhong)(zhong),以 Raychem spec55 為(wei)代表的(de)(de)輻(fu)照(zhao)(zhao)交(jiao)聯 ETFE 絕緣線(xian)(xian)及帶有(you)(you)(you)交(jiao)聯 ETFE 外(wai)層絕緣的(de)(de)氟(fu)(fu)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)聚(ju)(ju)酰(xian)亞胺復(fu)合安(an)裝線(xian)(xian)是兩(liang)個(ge)典型(xing)的(de)(de)例(li)(li)子(zi)。

3.1 新型輻照交聯 ETFE 絕(jue)緣(yuan)安裝線

ETFE 是乙烯(xi)、四氟乙烯(xi)的(de)(de)(de)共(gong)聚物(wu),真(zhen)正獲得廣泛應用(yong)(yong)的(de)(de)(de)是含少量(liang)第三(san)單體的(de)(de)(de)乙烯(xi)—四氟乙烯(xi)共(gong)聚物(wu)。ETFE 具有比(bi)重小(xiao)、強度(du)大、耐(nai)輻照的(de)(de)(de)特點,但(dan)使用(yong)(yong)溫(wen)度(du)為(wei) 150℃,早期改性后可達 180℃,而 Raychem 公司(si)開(kai)發的(de)(de)(de)交聯 ETFE 使用(yong)(yong)溫(wen)度(du)可達 200℃,滿足了宇(yu)航(hang)衛星用(yong)(yong)線的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。Spec55 線通過 MIL-W-22759 規(gui)定的(de)(de)(de)各項性能指(zhi)標要(yao)求(qiu)及 Raychem 公司(si)規(gui)定的(de)(de)(de)其它要(yao)求(qiu),已被 NASA 用(yong)(yong)在很多衛星上,將由 66 顆低軌道衛星組成的(de)(de)(de)能直接提(ti)供到個(ge)人的(de)(de)(de)全(quan)球通訊  系統(銥星計(ji)劃)也采用(yong)(yong)這(zhe)類線。Spec55線比(bi)原來輻照交聯 ETFE 絕緣線有明顯降(jiang)低。

3.1.1 絕(jue)緣材料

可(ke)交聯 ETFE 是用(yong)乙烯—四氟乙烯含第(di)三單(dan)體一起的共聚物(wu),加(jia)入適(shi)量(liang)的合適(shi)的交聯劑(ji)以及適(shi)量(liang)的顏料、潤(run)滑劑(ji)、抗(kang)氧劑(ji)、阻燃(ran)劑(ji)、纖維或礦物(wu)纖維、染料、增塑劑(ji)等(deng)混成一體,為了(le)方便電(dian)線(xian)表(biao)面做標識,可(ke)加(jia)入少量(liang)的光敏化劑(ji)。Tefzel HT200,Tefzel HT2171,Neoflon EP541 是典型的牌號(hao)。

3.1.2 擠出

交(jiao)聯(lian) ETFE 絕緣(yuan)(yuan)電線可(ke)以是單層(ceng)(ceng)絕緣(yuan)(yuan)的(de)(de),但更多的(de)(de)是雙(shuang)(shuang)(shuang)層(ceng)(ceng)絕緣(yuan)(yuan)的(de)(de)。雙(shuang)(shuang)(shuang)層(ceng)(ceng)絕緣(yuan)(yuan)可(ke)以用雙(shuang)(shuang)(shuang)層(ceng)(ceng)擠出(chu)機一次(ci)擠成,也可(ke)分兩(liang)層(ceng)(ceng)擠得(de)。也有內層(ceng)(ceng)用 PVDF 的(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)層(ceng)(ceng)絕緣(yuan)(yuan)。擠出(chu)溫度分布大體為(wei) 200℃、240℃、275℃、290℃,在合理配模(mo)下,可(ke)擠得(de)絕緣(yuan)(yuan)厚度為(wei)0.13mm 的(de)(de)絕緣(yuan)(yuan)層(ceng)(ceng)。

3.1.3 交聯

可(ke)采用#≈  射線在(zai)適當劑(ji)量率下進行(xing)輻照交聯,或可(ke)以(yi)采用所謂(wei)“表皮輻照”技術(shu)(skin irradiation),控制加速粒(li)子的(de)電壓(ya)及劑(ji)量,以(yi)獲得滿意的(de)結(jie)果。

3.2 新型復合安(an)裝線

為(wei)了讓電(dian)線有更高的可(ke)(ke)靠性(xing),為(wei)了合理(li)發揮不(bu)同(tong)絕緣(yuan)(yuan)材料(liao)的優點,實現絕緣(yuan)(yuan)材料(liao)性(xing)能上互補,采用了雙(shuang)層(ceng)或(huo)多(duo)層(ceng)絕緣(yuan)(yuan)的所謂(wei)“復合安(an)裝線”。“復合安(an)裝線”本身已不(bu)是一個新命(ming)題,例如(ru)早就(jiu)出現的聚(ju)氯乙(yi)(yi)烯`~尼龍(long)絕緣(yuan)(yuan)線,聚(ju)氯乙(yi)(yi)烯~聚(ju)偏(pian)氟乙(yi)(yi)烯絕緣(yuan)(yuan)線,PTFE 和 PI 的復合安(an)裝線等(deng)等(deng),這類安(an)裝線,尤(you)其像復合安(an)裝線在航空航天安(an)裝線也曾(ceng)有過廣泛的應用。但絕緣(yuan)(yuan)層(ceng)與(yu)層(ceng)之間是可(ke)(ke)以(yi)分(fen)開的(可(ke)(ke)剝(bo)離的)。所謂(wei)新型復合安(an)裝線是電(dian)線電(dian)纜中不(bu)同(tong)絕緣(yuan)(yuan)層(ceng)是不(bu)可(ke)(ke)分(fen)的(不(bu)可(ke)(ke)剝(bo)離的,或(huo)剝(bo)離力(li)特別(bie)大的)。

 在(zai) PI 絕(jue)緣外(wai)繞(rao)包(bao)有 PTFE 絕(jue)緣的(de)(de)安裝(zhuang)線結構廣泛使(shi)用(yong)(yong)(yong)過(guo),但它(ta)的(de)(de)缺(que)點也是(shi)很明顯的(de)(de)。首先,只具(ju)有低的(de)(de),最(zui)多算是(shi)中(zhong)等的(de)(de)防潮性(xing)不(bu)能用(yong)(yong)(yong)激(ji)光標設,更(geng)嚴重的(de)(de)還在(zai)于(yu)不(bu)耐磨,一旦受到刮擦,PTFE 很容(rong)易(yi)(yi)被刮掉,也暴露出 PI,其耐潮性(xing)能差,易(yi)(yi)水解(jie),降(jiang)低了(le)其絕(jue)緣性(xing)。此外(wai),PTFE 不(bu)耐氟照,用(yong)(yong)(yong)于(yu)航天(tian)顯然不(bu)適(shi)合。新的(de)(de)安裝(zhuang)線采用(yong)(yong)(yong)涂復熱熔封物(wu)質,外(wai)層采用(yong)(yong)(yong)交聯 ETFE,這樣就克(ke)服了(le)以上(shang)缺(que)點。

新型復合安裝線(xian)主要有兩種結構(gou)形(xing)式:第一種,內層為涂(tu)有熱熔封物質的(de) PI,外(wai)層是(shi)(shi)交(jiao)聯 ETFE;第二種 內層是(shi)(shi)含(han)氟(fu)塑料,中間層是(shi)(shi)涂(tu)有熱熔封物質的(de) PI,外(wai)層是(shi)(shi)交(jiao)聯 ETFE。

單面或雙面涂了(le)熱熔封(feng)物質(PTFE,PFA,FEP 或 PI 粘結劑)的 PI 薄膜(mo)搭蓋繞包(bao)以后在(zai) 240℃~350℃進行熱熔封(feng),再(zai)擠(ji)上 ETFE 并使它交聯,便完成了(le)新型安(an)裝線。

這種安裝線能在(zai) 230℃下使用(yong),比 Spec55 提(ti)高(gao)了 30℃,且(qie)耐潮、耐水(shui)解(jie)、耐磨、耐輻(fu)照,也具(ju)有阻燃性(xing),且(qie)克服(fu)了單純(chun) PI 絕(jue)(jue)緣(yuan)不耐串弧、不耐氧原子的(de)性(xing)能,絕(jue)(jue)緣(yuan)層之間(jian)粘(zhan)結力強(qiang)、不能剝離。內層絕(jue)(jue)緣(yuan)材料為 Kapton XP 或 OAsis TWT561,外層用(yong) Tefzel 2171 生(sheng)產的(de)電線,按 ASTM 進行剝離試(shi)驗(T-Peel test)測得的(de)粘(zhan)結力(剝離力)達到了 100~250g/in-width,高(gao)的(de)可達 1000 g/in-width,甚至 1500 g/in-width。正因為這一切性(xing)能使該產品適用(yong)于航(hang)空航(hang)天。

所(suo)采用的主(zhu)要試(shi)驗方法

4 結束語

采用(yong)了(le)交聯 ETFE 及其(qi)復(fu)合絕(jue)緣,生產(chan)了(le)滿足當代航(hang)空航(hang)天技術(shu)需要(yao)的(de)新型安裝線(xian)(xian),其(qi)重(zhong)量(liang)進(jin)一步降(jiang)低,如果采用(yong)高強度導(dao)體,絕(jue)緣及電線(xian)(xian)重(zhong)量(liang)還有可能進(jin)一步降(jiang)低。因此國(guo)內科研(yan)、生產(chan)廠家從(cong)原材(cai)料到產(chan)品都是(shi)迎(ying)頭趕(gan)上,爭取(qu)早(zao)日用(yong)國(guo)產(chan)線(xian)(xian)纜代替進(jin)口線(xian)(xian)。

氟塑料(liao)(liao)發泡(pao)或微孔技術以及(ji)以上新(xin)型安裝線是(shi)現(xian)階段塑料(liao)(liao)絕緣技術發展的主(zhu)要表現(xian)形式,對氟塑料(liao)(liao)在線纜中(zhong)的應用(yong)起到了積極推動作用(yong),也一定會推動氟塑料(liao)(liao)生(sheng)產技術規(gui)模的新(xin)發展。

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