CN107887056A - 三层绝缘线及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及绝缘线领域，更具体地说，它涉及三层绝缘线及其制备方法，其技术方案要点是：包括最中心的铜芯和包覆铜芯的三层绝缘层，三层绝缘层从内到外第一层绝缘层为乙烯‑四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，第二层绝缘层为乙烯‑四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，第三层绝缘层为乙烯‑四氟乙烯共聚物或聚四氟乙烯。本发明耐腐性性能优异，能够适用于化工、医药、电学等领域。

Description

三层绝缘线及其制备方法
技术领域
本发明涉及绝缘线领域，更具体地说，它涉及三层绝缘线及其制备方法。
背景技术
三层绝缘线是一种特种绝缘线材，主要用于各种电源变压器、通讯变压器、电线圈、马达等电子元器件产品中。
目前，三层绝缘线有三个绝缘层，中间是芯线，第一层是几微米厚的聚酯薄膜，却可承受3KV的脉冲高压，第二层也是聚酯薄膜，第三层是透明的尼龙层，绝缘层的总厚度仅为0.08-0.12mm，其优点是绝缘强度高，任意两层之间均可承受交流3KV的安全电压。
中国发明专利CN102024510B公开了一种阻燃三层绝缘线，包括铜导体、两层阻燃改性聚酯绝缘层以及一层阻燃改性聚酰胺树脂层，所述的两层阻燃改性聚酯绝缘层挤包于铜导体之外，所述的阻燃改性聚酰胺树脂层挤包于两层阻燃改性聚酯绝缘层之外。达到B级(耐温等级130℃)，阻燃等级达到UL V-0标准，与现有B级三层绝缘线相比，绕组线的阻燃性能得到大幅提高。
中国专利CN103426567A公开了一种阻燃型三层绝缘线的制造方法，利用铜线组合得到绝缘线的内芯后，通过单螺杆挤塑机将两层阻燃改性聚酯绝缘层 依次包覆在铜线构成的内芯的外侧，再通过单螺杆挤塑机将阻燃改性聚酰胺树脂层包覆在外层的阻燃改性聚酯绝缘层的外侧。得到的绕组线产品达到B级(耐温等级 130℃)，阻燃等级达到UL V-0标准。
中国专利CN102354551A公开了一种三层绝缘线，在金属芯线外层依次设置有第一PET及PEN混合层，第二PET及PEN混合层心及尼龙 层，其采用绝缘性极好的PET和PEN进行配比后挤压成型制造三层绝缘线的绝缘层，具有耐高温、耐高压，可承受极强外力冲击的性能。
目前，市场上三层绝缘线常用的绝缘材料为PET或PBT，在以往的研究中人们过多的关注的是绝缘线材料的绝缘性和耐热性，关注其承受的电压和电流，对于其它性能关注较少。尤其是对其抗湿耐腐蚀性的研究寥若晨星。而一些化工、造纸、医学等特殊场所空气中难免湿度大或者有腐蚀性气体，会严重影响三层绝缘层的使用寿命。
因此急需提出一种新的方案来解决这个问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种三层绝缘线，绝缘层中含有聚四氟乙烯，具有高度的化学稳定性，耐酸碱和各种有机溶剂，能够广泛应用于化工、纺织、造纸、医学、军工等特殊场所。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种三层绝缘线，包括最中心的铜芯和包覆铜芯的三层绝缘层，三层绝缘层从内到外第一层绝缘层为乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，第二层绝缘层为乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，第三层绝缘层为乙烯-四氟乙烯共聚物或聚四氟乙烯。
通过采用上述技术方案，聚四氟乙烯（简称PTFE）对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂，应用于本发明能够大大增强三层绝缘线的耐腐蚀性能；聚四氟乙烯能耐高温和低温，使用工作温度达250℃，具有良好的机械韧性，便于加工，即使温度下降到-196℃，也可保持5%的伸长率，应用于本发明剥除时易加工。聚四氟乙烯可以抵抗1500伏高压电，电绝缘性好，是理想的C级绝缘材料；聚四氟乙烯还具有无毒害、耐气候、不粘附的特性，安全性更好，而且表面不容易吸附灰尘，生产的三层绝缘线质量更高。可广泛应用于化工、纺织、造纸、医学、军工等特殊场所。
乙烯-四氟乙烯共聚物（简称ETFE）有卓越的耐化学腐蚀性，对所有化学品都耐腐蚀，耐化学药品性优于PTFE，应用于本发明更能够大大增强三层绝缘线的耐腐蚀性能；ETFE在保持了PTFE良好的耐热、耐化学性能和电绝缘性能的同时耐辐射和机械性能有很大程度的改善，拉伸强度可达到50MPa，接近聚四氟乙烯的2倍，应用于本发明能够提高三层绝缘线的机械强度。可广泛应用于化工、纺织、造纸、医学、军工等特殊场所。
本发明进一步设置为：所述乙烯-四氟乙烯共聚物的熔融指数为10-30g/min。
乙烯-四氟乙烯共聚物粘度过大不容易从螺杆挤出机中中挤出，而且包覆的时候也更加困难，还容易包覆的不均匀，而乙烯-四氟乙烯共聚物粘度过小，铜芯外层包覆的绝缘层半径又容易偏小，经试验证明，使用以上熔融指数的乙烯-四氟乙烯共聚物包覆效果更好。
本发明进一步设置为：所述乙烯-四氟乙烯共聚物中四氟乙烯的含量为55-65mol/%。
通过采用上述技术方案，经测试发现，当乙烯-四氟乙烯共聚物中四氟乙烯的含量是以上范围时熔融终温与氧化降解初温差值在100℃以上，在熔融乙烯-四氟乙烯共聚物给铜芯包覆绝缘线的过程中，乙烯-四氟乙烯共聚物不容易发生氧化降解，温度更好控制，而且也不会影响乙烯-四氟乙烯共聚物的包覆性能，进而也不容易影响三层绝缘线的各方面性能。
本发明进一步设置为：所述乙烯-四氟乙烯共聚物在包覆前在230℃下热处理8小时，且处理过程中乙烯-四氟乙烯共聚物一直有氮气保护。
经热处理后，乙烯-四氟乙烯共聚物的拉绳轻度，抗弯曲模量都有很好的提高，氮气保护可以使乙烯-四氟乙烯共聚物不容易被氧化。
本发明进一步设置为：第一层绝缘层内添加了抗氧化剂。
抗氧化剂具有很好的抗氧化能力，有利于延长三层绝缘层的使用寿命。
本发明进一步设置为：所述抗氧剂为抗氧化剂OSP、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和硫代二丙酸双月桂酯中的一种或两种以上的组合。
上述抗氧剂的抗氧化能力强，进一步提高了电缆线的耐候性。
抗氧化剂OSP还具有一定的耐辐射性能，缓解后期三层绝缘线辐照交联后对其断裂伸长率的降低。
四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯，为白色结晶粉末，化学性状稳定，是目前抗氧剂的优秀品种之一；挥发性小，耐抽出性好、热稳定性高、持效性长，不着色，不污染、无毒；是一种高分子量的受阻酚抗氧剂，挥发性很低，而且不易迁移，耐萃取；能够缓解三层绝缘线的氧化，同时也是一种高效的加工稳定剂，能改善聚合物材料在高温加工条件下的耐变色性；
三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯能够缓解三层绝缘线的氧化，具有高效、不变色、不污染、无臭味等优异性能；
硫代二丙酸双月桂酯，简称DLTP，是常用的辅助抗氧剂，缓解三层绝缘线的氧化，而且无毒，绿色环保。
本发明的目的二在于提供一种三层绝缘线的制备方法，生产出来的三层绝缘线具有很好的耐酸碱和各种溶剂的能力。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种制备三层绝缘线的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1 将铜芯线圈放置在放线装置上，将处理过的三层绝缘层分别放入相应的螺杆挤出机内；
S2 预热铜芯和三层绝缘层，并将三层绝缘层分别塑化；
S3将铜芯预热后送入第一层绝缘层进行包覆，包覆完成后冷却进行包覆第二层绝缘层，包覆完成后冷却进行包覆第三层绝缘层。
铜芯分三次包覆密封性和耐压性相对于一次性包覆更好，而且在包覆完绝缘层后对其进行冷却便于绝缘层的成型，便于立即包覆下一层绝缘层，因此通过以上步骤生产处理的三层绝缘线效率高，质量高。
本发明进一步设置为：S2中铜芯的预热温度为95℃，三层绝缘层中乙烯-四氟乙烯共聚物或聚四氟乙烯在螺杆挤出机内搅拌，预热的温度为270℃。
铜芯进行预热对表面温度加温便于增加铜线与胶料之间的附着力包覆效果更好，而且铜芯在包覆第一层绝缘层时也不会温差过大，有利于延长铜芯的使用寿命，预热温度越高，铜线与胶料之间的附着力越大，但是考虑成本和烤箱温度设置问题，95℃更为适宜；螺杆挤出机内预热温度为270℃给乙烯-四氟乙烯共聚物或聚四氟乙烯有一定的分步加热作用，便于后期的包覆，而且节约时间。
本发明进一步设置为：S2三层绝缘层中乙烯-四氟乙烯共聚物或聚四氟乙烯塑化的过程分为三个阶段，第一个阶段温度为320℃，第二个阶段温度为335℃，第三个阶段温度为345℃，机头区温度为350℃，机头出口温度为355℃。
通过采用上述技术方案，每一段的温度控制均不相同，一般来说靠近进料区的温度即第一阶段相对其余部分较低，防止入料口乙烯-四氟乙烯共聚物或聚四氟乙烯融化导致堵塞，也不可过低，如果加料温度过低，使固体输送区延长，减少了塑化区和熔体输送区的长度，会引起塑化不良，影响产品质量，而对于第二个阶段和第三个阶段来说，通过控制温度来控制该段的真空度是一个重要的工艺指标，若真空度较低，会影响排气效果，导致绝缘层空隙量增加，严重降低了绝缘层的力学性能。为了使物料内部的气体容易逸出，应控制物料在该段塑化程度不能过高，同时还要经常清理排气管路以免阻塞料筒，而模头区中应当提高螺杆转速、减小机头阻力及在塑化区提高温度计压力都有利于输送速率的提高，机头出口处挤出乙烯-四氟乙烯共聚物或聚四氟乙烯包覆铜芯形成绝缘层，机头出口温度是挤出聚四氟乙烯的重要部分，355℃时更便于挤出聚四氟乙烯，甚至都不需要添加助挤剂，更加安全环保。
一种制备三层绝缘线的方法，包括以下步骤：
S1 将铜芯线圈放置在放线装置上，将处理过的三层绝缘层分别放入相应的螺杆挤出机内；
S2 预热铜芯和三层绝缘层，并将三层绝缘层分别塑化；
S3 将S2中塑化的三层绝缘层依次注入同一个机头内，依次给铜芯包覆绝缘层。
通过采用上述技术方案，铜芯分三次包覆密封性和耐压性相对于一次性包覆更好，三层绝缘层通过同一个机头挤出依次给铜芯包覆一方面节约仪器和空间，另一方面提高了工作效率，进而降低了生产成本。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
PTFE和ETFE对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂，尤其是ETFE耐化学药品性能比PTFE还优异，应用于本发明能够大大增强三层绝缘线的耐腐蚀性能；
PTFE和ETFE能耐高温和低温，电绝缘性好，具有良好的机械韧性，便于加工，应用于本发明剥除时易加工。而且PTFE和ETFE还无毒害，更加安全环保；
结合上述的制备方法，能够生产出质量更高的三层绝缘线，可广泛应用于化工、纺织、造纸、医学、军工等特殊场所。
附图说明
图1为制备三层绝缘线的大致流程图；
图2为本发明实施例中冷却装置的示意图。
图中：1、抽风机；2、过滤层；3、保温棉层；4、冰层；41、漏水口；42、补冰口；5、保温盖。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1
三层绝缘线，包括最中心的铜芯和包覆铜芯的三层绝缘层，三层绝缘层从内到外第一层绝缘层为聚对苯二甲酸乙二醇酯，第二层绝缘层为聚对苯二甲酸乙二醇酯，第三层绝缘层为聚四氟乙烯（简称PTFE）。三层层绝缘层内均添加了重量份数为千分之一的抗氧化剂OSP。其中聚四氟乙烯的相对分子质量为30×106-40×106，经测试发现，聚四氟乙烯的相对分子质量越高，其拉伸强度就越大，也就有良好的压延延展性和拉伸成孔性，但是相对分子质量相对较低的聚四氟乙烯分子比相对分子质量较高的分子有更高的结晶度和密度，密度越小说明绝缘层内含的空隙量越多，空隙量过多会影响制品的机械性能和耐火学性，因此聚四氟乙烯的相对分子质量不宜过高，经测试发现聚四氟乙烯的相对分子质量为30×106-40×106时，相对密度大概为2.12-2.123，既能满足本发明需要的拉伸强度又不会有过多的空隙量，熔融温度为327-330℃。
在其他实施例中抗氧化剂可以为抗氧化剂OSP、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和硫代二丙酸双月桂酯中的一种或两种以上的组合。
实施例2
三层绝缘线，包括最中心的铜芯和包覆铜芯的三层绝缘层，三层绝缘层从内到外第一层绝缘层为聚四氟乙烯，第二层绝缘层为聚四氟乙烯，第三层绝缘层为聚四氟乙烯。其中聚四氟乙烯的相对分子质量为30×106-40×106，经测试发现，聚四氟乙烯的相对分子质量越高，其拉伸强度就越大，也就有良好的压延延展性和拉伸成孔性，但是相对分子质量相对较低的聚四氟乙烯分子比相对分子质量较高的分子有更高的结晶度和密度，密度越小说明绝缘层内含的空隙量越多，空隙量过多会影响制品的机械性能和耐火学性，因此聚四氟乙烯的相对分子质量不宜过高，经测试发现聚四氟乙烯的相对分子质量为30×106-40×106时，相对密度大概为2.12-2.123，既能满足本发明需要的拉伸强度又不会有过多的空隙量。
实施例3
三层绝缘线，包括最中心的铜芯和包覆铜芯的三层绝缘层，三层绝缘层从内到外第一层绝缘层为乙烯-四氟乙烯共聚物（简称ETFE），第二层绝缘层为乙烯-四氟乙烯共聚物，第三层绝缘层为乙烯-四氟乙烯共聚物。其中乙烯-四氟乙烯共聚物的熔融指数为10-30g/min，乙烯-四氟乙烯共聚物中四氟乙烯的含量为55-65mol/%。
乙烯-四氟乙烯共聚物在包覆前在230℃下热处理8小时，且处理过程中乙烯-四氟乙烯共聚物一直有氮气保护，第一层绝缘层内添加了重量份数为千分之一的抗氧化剂OSP。
抗氧化剂为抗氧化剂OSP、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和硫代二丙酸双月桂酯中的一种或两种以上的组合。
实施例4
三层绝缘线，包括最中心的铜芯和包覆铜芯的三层绝缘层，三层绝缘层从内到外第一层绝缘层为乙烯-四氟乙烯共聚物（简称ETFE），第二层绝缘层为乙烯-四氟乙烯共聚物，第三层绝缘层为乙烯-四氟乙烯共聚物。其中乙烯-四氟乙烯共聚物的熔融指数为10-30g/min，乙烯-四氟乙烯共聚物中四氟乙烯的含量为55-65mol/%。
乙烯-四氟乙烯共聚物在包覆前在230℃下热处理8小时，且处理过程中乙烯-四氟乙烯共聚物一直有氮气保护，第一层绝缘层内添加了重量份数为千分之一的抗氧化剂OSP和质量份数为2%-4%提前被染色的乙烯-四氟乙烯共聚物。
抗氧化剂为抗氧化剂OSP、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和硫代二丙酸双月桂酯中的一种或两种以上的组合。
实施例5
一种制备实施例1中三层绝缘线的方法，包括以下步骤：
S1 将铜芯线圈放置在放线装置上，将处理过的三层绝缘层分别放入相应的螺杆挤出机内。
S2 预热铜芯和三层绝缘层，并将三层绝缘层分别塑化；铜芯的预热温度为95℃，三层绝缘层在螺杆挤出机内搅拌，其中聚对苯二甲酸乙二醇酯预热的温度为100℃，塑化的过程分为三个阶段，第一个阶段温度为230℃，第二个阶段温度为260℃，第三个阶段为280℃，机头区温度为295℃，机头出口温度为300℃。其中聚四氟乙烯预热的温度为270℃。塑化的过程也分为三个阶段，第一个阶段温度为320℃，第二个阶段温度为335℃，第三个阶段温度为345℃，机头区温度为350℃，机头出口温度为355℃。
S3将铜芯预热后送入第一层绝缘层进行包覆，包覆完成后冷却进行包覆第二层绝缘层，包覆完成后冷却进行包覆第三层绝缘层。冷却使用风机冷却，且冷却的风经过净化后吹到待冷却样品上。
大致的流程图如图1所示。
备注：若铜芯表面被氧化，则需要提前进行预处理，预处理的方法是将铜芯放入浓度为3.65%的HCl溶液中浸泡2h，然后放入清水中清洗20s，再浸泡到乙醇中4s，取出铜芯，用风机吹干，即可使用。
实施例6
一种制备实施例1中三层绝缘线的方法，实施例6与实施例5的不同之处在于冷却系统。如图2所示，包覆了每层绝缘层的绝缘线出口处均设有冷却装置，冷却装置包括抽风机1，抽风机1露在空气中的一侧设有过滤层2，过滤层2由孔径小于7微米的分子筛构成，过滤效果更好，抽风机1靠近绝缘线的一侧设有冷却层，冷却层依次包括保温棉层3、冰层4和保温棉层3，经过净化冷却的空气吹到绝缘线上，能够干净快速的冷却绝缘线，吹过绝缘线的风通过管道传送到铜芯卷处进行净化。冷却层顶部设有补冰口42，便于补充冰块，补冰口42上盖设有保温盖5，减少冰层4与外界的热交换；冷却层底部设有漏水口41，融化后的水可由漏水口41流出，流出的水收集后可用于清洗铜芯。
实施例7
一种制备实施例2-4中三层绝缘线的方法，包括以下步骤：
S1 将铜芯线圈放置在放线装置上，将处理过的三层绝缘层分别放入相应的螺杆挤出机内。
S2 预热铜芯和三层绝缘层，并将三层绝缘层分别塑化；铜芯的预热温度为95℃，三层绝缘层在螺杆挤出机内搅拌，预热的温度为270℃。三层绝缘层塑化的过程分为三个阶段，第一个阶段温度为320℃，第二个阶段温度为335℃，绝缘层颗粒在第二个阶段处于熔融状态，且保持熔融状态20-30min，第三个阶段温度为345℃，机头区温度为350℃，机头出口温度为355℃。
S3 将S2中塑化的三层绝缘层依次注入同一个机头内，依次给铜芯包覆绝缘层。
S4 将包覆好的三层绝缘层的三层绝缘线放入室温的水中进行冷却，其中水为循环水进而保持冷却三层绝缘线的水始终保持与室温相同。
S5 检测合格后进行包装。
实施例8
一种制备实施例2-5中三层绝缘线的方法，包括以下步骤：
S1 将铜芯线圈放置在放线装置上，将处理过的三层绝缘层分别放入相应的螺杆挤出机内。
S2 在三个预热桶内分别添加形成三层绝缘层的塑料颗粒，并根据客户需要添加提前被染色的染色塑料颗粒，加入同一个预热桶内的染色塑料颗粒的成分与塑料颗粒成分相同，根据客户对颜色深度的要求添加2%-4%（质量份数）的染色塑料颗粒，并通过预热桶内的搅拌棒搅拌均匀，搅拌速度为200-300转/分钟。
S3 预热铜芯和三层绝缘层，并将三层绝缘层分别塑化；铜芯的预热温度为95℃，三层绝缘层在螺杆挤出机内搅拌，预热的温度为270℃。三层绝缘层塑化的过程分为三个阶段，第一个阶段温度为320℃，第二个阶段温度为335℃，第三个阶段温度为345℃，机头区温度为350℃，机头出口温度为355℃。
S4 将S3中塑化的三层绝缘层依次注入同一个机头内，依次给铜芯包覆绝缘层。
S5 将包覆好的三层绝缘层的三层绝缘线放入室温的水中进行冷却，其中水为循环水进而保持冷却三层绝缘线的水始终保持与室温相同。
结果分析
实施例1中聚对苯二甲酸乙二醇酯的成本比聚四氟乙烯的成本低，而且也具有比较好的力学性能和耐折性能，所以铜芯先用两层苯二甲酸乙二醇酯包覆节约了成本，也保持了三层绝缘线良好的力学性能和耐折性能，而最外层的聚四氟乙烯可以保证三层绝缘线良好的耐腐蚀性能，扩大了三层绝缘线的适用范围。
实施例2中三层绝缘层均为聚四氟乙烯，则聚四氟乙烯的厚度增加，三层绝缘线的耐腐蚀性能进一步增加，进一步扩大了三层绝缘线的适用范围。此外由于聚四氟乙烯的不粘性性能，内层的聚四氟乙烯与铜芯的粘合性较差，这样在后期加工时绝缘层更容易剥除，不会在铜芯表面残留，或者不剥除直接进行锡焊也不会出现明显热缩或串烧的情况。实施例2中的三层绝缘线具有高度的化学稳定性，能承受所有的强酸，包括王水、氢氟酸、浓盐酸、硝酸、发烟硫酸、有机酸等，强碱、强氧化剂。还原剂和各种有机溶剂的作用。实施例2得到的三层绝缘线具有广泛的使用温度，使用温度范围-190~260℃，具有优异的耐老化性，可长期于室外使用。具有优异的电绝缘性能，因为PTEE为高度的非极性材料，具有良好的介电性电阻极大，介电常数为2.0作用，在所有电绝缘材料中是最小的。
实施例3得到的三层绝缘线可以直接用于变压器而不需要层间绝缘带和挡墙。使变压器体积小型化，操作简单化，且节省材料和人工成本。经测试实施例3得到的三层绝缘线耐热等级为F级（155℃），具有耐高电压，耐磨，耐热，耐曲折，耐强酸碱，耐高速卷绕等优良特性，整个制备过程少于1分钟，大大提高了生产效率。而且三层绝缘线还具有优秀的机械强度和韧度，绝缘性及润滑性极佳。绝缘层易剥除，或可以不剥除绝缘层直接进行锡焊，且不热缩不串烧。
实施例4对三层绝缘线进行了染色，丰富了产品的外观，更能满足客户的需求，而且直接添加被提前染色的乙烯-四氟乙烯共聚物，混合的更加充分，不仅能够根据客户要求灵活的调配颜色，而且染色更加均匀，染色质量也越高。不会出现染色剂与塑料融合度差的情况出现。
实施例5的制备方法中铜芯分三次包覆密封性和耐压性相对于一次性包覆更好，而且在包覆完绝缘层后对其进行冷却便于绝缘层的成型，便于立即包覆下一层绝缘层，因此通过以上步骤生产处理的三层绝缘线效率高，质量高。铜芯进行预热对表面温度加温便于增加铜线与胶料之间的附着力包覆效果更好，而且铜芯在包覆第一层绝缘层时也不会温差过大，有利于延长铜芯的使用寿命，预热温度越高，铜线与胶料之间的附着力越大，但是考虑成本和烤箱温度设置问题，95℃更为适宜；螺杆挤出机内预热温度为270℃给聚四氟乙烯有一定的分步加热作用，便于后期的包覆，而且节约时间。冷却的风经过净化后不会将灰尘带到铜芯上，而且还能净化铜芯周围的空气，铜芯上没有灰尘，绝缘层包覆的更加均匀顺利，得到的绝缘线质量更高。而且包覆完绝缘层后的冷却也加快了绝缘层的定型，提高了生产效率。
每一段的温度控制均不相同，一般来说靠近进料区的温度即第一阶段相对其余部分较低，防止入料口聚四氟乙烯融化导致堵塞，也不可过低，如果加料温度过低，使固体输送区延长，减少了塑化区和熔体输送区的长度，会引起塑化不良，影响产品质量，而对于第二个阶段和第三个阶段来说，通过控制温度来控制该段的真空度是一个重要的工艺指标，若真空度较低，会影响排气效果，导致绝缘层空隙量增加，严重降低了绝缘层的力学性能。为了使物料内部的气体容易逸出，应控制物料在该段塑化程度不能过高，同时还要经常清理排气管路以免阻塞料筒，而模头区中应当提高螺杆转速、减小机头阻力及在塑化区提高温度计压力都有利于输送速率的提高，机头出口处挤出聚四氟乙烯包覆铜芯形成绝缘层，机头出口温度是挤出聚四氟乙烯的重要部分，355℃时更便于挤出聚四氟乙烯，甚至都不需要添加助挤剂，更加安全环保。聚对苯二甲酸乙二醇酯的温度设置同理。
制备过程分三步进行包覆有利于分步检测每层包覆的绝缘层的厚度，更有利于确保最后的厚度符合客户的要求。另一方面三层绝缘层第一层为基础绝缘层，第二层加强绝缘，第三层使用过程中提高耐腐蚀性能，第一层包覆后表面可能会有一定的空隙量，冷却后再包覆第二层的时候更容易填充空隙使绝缘层表面更光滑，而且气密性和耐压性能也会提高，最外层的绝缘层也可以更好的填充第二层绝缘层的空隙，进一步提高三层绝缘线的气密性，同时也保证了三层绝缘线的耐腐蚀性能。
实施例6的制备方法相对于实施例5的制备方法改进了冷却的方法，进一步提高了冷却效率，而且对三层绝缘线每步的清洁作用更好，有利于进一步提升三层绝缘线的出厂质量。而且用冰块冷却的成本相对也比较低，水和风的循环使用也节水环保，值得推广。
实施例7的制备方法主要针对实施例2-4，聚四氟乙烯和乙烯-四氟乙烯共聚物的粘附性能相对于其他塑料不是特别优异，尤其是聚四氟乙烯的粘附性很差，如果采用实施例5的制备方法，相邻聚四氟乙烯绝缘层之间容易分层，粘附性不好，会影响气密性和耐压性，而实施例7将三个塑化桶内的聚四氟乙烯依次填入一个机头内挤出，可以在前一层绝缘层还未完全冷却时进行包覆，进而相邻绝缘层粘附的更加紧密，气密性和耐压性更好。而且也更加节约时间，聚四氟乙烯保持熔融状态20-30min，更有利于提高聚四氟乙烯的结晶度，后期固化成型效果更好，力学性能也会有所提高。
实施例8相对于实施例7的制备方法主要是添加了着色过程，根据相似相容原理，相同的塑料颗粒的相容性能更好，因此在预热桶内添加提前被染色的同种染色塑料颗粒，染色效果更好，不仅染色更加均匀，而且不容易褪色，制得的三层绝缘线的质量更好。
性能检测：
将多份实施例1-4产品分组分别在浓盐酸、浓硫酸、氢氧化钾、氢氧化钠、乙醇、乙醚、甲苯、氯仿等有机溶解中浸泡1星期后进行基础性能测试。其中实施例1-4中三层绝缘层的总厚度为0.2mm，检测结果见表1。
表1 实施例1-4的基础性能测试
(一)外观检查
a. 有无伤痕或污损；
b. 表面之光滑度，光泽，颜色是否均匀；
c. 表面绝缘层有无粘连；
d. 是否为指定颜色（除正常黄色外）；
e. 线轴是否完整，有没有损伤。
(二)成品外径：
成品外径的测量需要使用精度为1/1000mm的测量器，如：激光外径测试仪等，成品外径的测量采用下面的方法：截取长约15cm的试样，在与试样垂直的面上，以间隔几乎等角处测三点直径，并以这些测量值的平均值表示成品外径，其检验标准如表2。
表2 本发明基本参数值列表
(三)导体外径：
导体外径的测量需要使用精度为1/1000mm的测量器，如：激光外径测试仪等，以适当不伤及导体的方法去除绝缘层，以测量成品外径的同样方法测定导体直径，并求其平均值为导体外径，其检验标准如表2。
(四)绝缘层厚度
以成品外径与导体直径的差的1/2来表示，但其厚度应均匀披覆在导体上，其检验标准如表2。
(五)导体电阻：
取长1m的试样，采用以下的方法测量：电阻的测量采用双电桥或电位差计，在5℃~35℃范围内，在恒定的温度下测量，电阻的测量，必须不使测量电流对测定结果有所影响，测定值有公式1换算到20℃时线长1KM的值，其检验标准如表2。
公式1 R20=RtXαt / L×103
R20: 换算为20℃下每1千米的导体电阻(Ω/km); Rt: t℃ 下的测定值(Ω); αt: 将测定温度t℃ 下的电阻换算为20℃的电阻的导体电阻温度换算系数（如下表）; L：测定长度(m)。
换算系数表
(六)热冲击试验：
取一根至少305mm的试样，紧密缠绕在如表a所示的光滑圆棒上10圈，其卷绕速度为每秒1~3圈，并施加118Mp/mm2的张力在线上，使其紧密地贴在圆棒上，卷绕过程中需避免试样伸长、重叠、破损，从圆棒上取下试样并放入如表b所示温度的烘箱中30分钟，烘箱温度的误差为5℃，将试样从烘箱中取出试样，使其自然冷却到室温，然后使用表c所规定放大倍数的放大镜观察试样表面是否有开裂现象。
表a 导体和圆棒直径汇总
表b 变压器耐温等级表
表c 导体直径和放大镜倍数对应关系表
(七)破坏耐压试验：
a. 采用对绞法：由同一轴线上截取长约400mm的试样5根，各对折，施加张力（如下表所示）扭绞成麻花状，长度约125±5mm的扭绞数（如下表所示）。去掉张力，切掉扭绞的顶端对折部分，并使两端保持最大间距，在以不伤及导体的方法去除绝缘层，接着在去除绝缘层的两导体间外加适当的50 HZ的交流正弦波电压，电压以约500V/S的上升速度匀速上升，在规定电压不少于3000V（医用电气设备为6000V）下保持测试时间为60S。
b.采用直线法：取一根至少305mm的试样，中间152mm紧密缠绕在导体圆棒上，卷绕过程中需避免试样伸长、重叠、破损，然后将试样的一端以不伤及导体的原则去除绝缘层，在导体与圆棒上加适当的50 Hz的交流正弦波电压，电压以约500V/s的上升速度匀速上升，在规定电压不少于3000V（医用电气设备为6000V）下保持测试时间为60s。
(八)焊锡方法：
a. 本发明产品是直接可以焊接的，但由于绝缘材料是由热塑性树脂材料构成，没有浸在锡炉里的绝缘层由于热传导而熔融或变形，会使绝缘性能降低。直接焊锡温度需要达到420℃~480℃之间；
b. 浸锡时间因导体大小，使用时采用以下焊锡时间管控：
0.40mm以下，浸锡时间为2秒
0.40mm以上，浸锡时间为3秒
c. 取样焊锡时，将线头一端3cm浸入锡炉内，观察铜线表面浸锡部分须完全附着锡且表面光滑。
(九)火花试验：
每一轴线都通过了100%的火花试验，其中试验电压为6000V。
(十)针孔试验：
取约1米的试线一条，放入配置好的盐水溶液中（2%食盐溶剂）约800mm浸入试验液中为正极，试导体为负极，通过以12V直流电压1分钟测试，无针孔发生。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三层绝缘线，其特征在于，包括最中心的铜芯和包覆铜芯的三层绝缘层，三层绝缘层从内到外第一层绝缘层为乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，第二层绝缘层为乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，第三层绝缘层为乙烯-四氟乙烯共聚物或聚四氟乙烯。
2.根据权利要求1所述的三层绝缘线，其特征在于，所述乙烯-四氟乙烯共聚物的熔融指数为10-30g/min。
3.根据权利要求1所述的三层绝缘线，其特征在于，所述乙烯-四氟乙烯共聚物中四氟乙烯的含量为55-65mol/%。
4.根据权利要求1所述的三层绝缘线，其特征在于，所述乙烯-四氟乙烯共聚物在包覆前在230℃下热处理8小时，且处理过程中乙烯-四氟乙烯共聚物一直有氮气保护。
5.根据权利要求1所述的三层绝缘线，其特征在于，第一层绝缘层内添加了抗氧化剂。
6.根据权利要求5所述的三层绝缘线，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧化剂OSP、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和硫代二丙酸双月桂酯中的一种或两种以上的组合。
7.一种制备三层绝缘线的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1 将铜芯线圈放置在放线装置上，将处理过的三层绝缘层分别放入相应的螺杆挤出机内；
S2 预热铜芯和三层绝缘层，并将三层绝缘层分别塑化；
S3将铜芯预热后送入第一层绝缘层进行包覆，包覆完成后冷却进行包覆第二层绝缘层，包覆完成后冷却进行包覆第三层绝缘层。
8.根据权利要求7所述的一种制备三层绝缘线的方法，其特征是，S2中铜芯的预热温度为95℃，三层绝缘层中乙烯-四氟乙烯共聚物或聚四氟乙烯在螺杆挤出机内搅拌，预热的温度为270℃。
9.根据权利要求8所述的一种制备三层绝缘线的方法，其特征是，S2三层绝缘层中乙烯-四氟乙烯共聚物或聚四氟乙烯塑化的过程分为三个阶段，第一个阶段温度为320℃，第二个阶段温度为335℃，第三个阶段温度为345℃，机头区温度为350℃，机头出口温度为355℃。
10.一种制备三层绝缘线的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1 将铜芯线圈放置在放线装置上，将处理过的三层绝缘层分别放入相应的螺杆挤出机内；
S2 预热铜芯和三层绝缘层，并将三层绝缘层分别塑化；
S3 将S2中塑化的三层绝缘层依次注入同一个机头内，依次给铜芯包覆绝缘层。
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