CN112071517B - 一种低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法及应用和产品 - Google Patents

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Abstract

本发明一种低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法及应用和产品，先挤塑成PTFE绝缘，再对PTFE绝缘进行高温加热，挥发掉推挤助剂油，再于高温下轴向拉伸，使其密度减小、外径收缩，紧包于中心导体上，形成材质柔软、具有一定发泡度和微孔结构的低密度PTFE绝缘产品。本发明提供的低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法及应用和产品，解决了目前实芯聚四氟乙烯绝缘传输损耗大、温度相位变化大、材料用量多、柔软度差等问题，可用于绝缘为聚四氟乙烯材料的各类高温电缆，满足绝缘在高频、超高频信号对驻波、相位(温度&机械)稳定性要求，绝缘介电常数、介质损耗更低，绝缘结构一致性更好，电缆的柔软度好，弯曲性能优越，强度好，可实现大长度生产。

Description

一种低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法及应用和产品
技术领域
本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法及应用和产品。
背景技术
目前PTFE绝缘的工艺方案主要是以上两种方法，第一种采用糊状PTFE推挤成型并高温烧结的方法，制造的线芯具有机械强度好、传输速率稳定的优点，但也存在传输损耗大、温度相位波动大、材料用量多、柔软度差的缺点；另一种是采用PTFE微孔带同心绕包在内导体上的方法，电缆具有柔软性好、传输速率高、损耗低的优点，但此种生产工艺难度大、制造成本高，且难控制电缆绝缘结构一致性，无法实现大长度生产。
因此，为解决上述问题，亟需发明一种绝缘介电常数及介质损耗更低、绝缘结构一致性更好、弯曲性能更优越、强度好、可实现大长度生产的绝缘制备方法。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法及应用和产品。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：
一种低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料
将分散PTFE树脂与推挤助剂油均匀混合，装在密闭的容器内，于20～40℃恒温条件下熟化24h以上，得到熟化PTFE粉料；
(2)制坯
将步骤(1)所得熟化PTFE粉料过筛，倒入压料机进行制坯，制坯压力控制在300～500PSI，控制倒料、压料、取料坯的速度；
(3)挤出
将步骤(2)所得料坯装入挤出机中，加温至40～70℃，在压缩比200～600工艺条件下挤出PTFE绝缘，线芯的中心导体位于PTFE绝缘内，通过第一道牵引作用，PTFE绝缘管与中心导体同步走线，PTFE绝缘管松包于中心导体上；
(4)高温处理
对步骤(3)所得产物进行两步高温处理：第一步为调节温度至150～250℃，使推挤助剂油完全挥发；第二步为引入300～400℃的高温炉内，利用高温炉两端的牵引速差对PTFE绝缘进行轴向拉伸，PTFE绝缘外径收缩并紧包于中心导体外部，在此过程中控制好牵引速差和温度设定，避免中心导体产生轴向拉伸变形，得到所需低密度聚四氟乙烯绝缘产品。
进一步的，步骤(2)中，步骤(1)所得熟化PTFE粉料通过目数为10～20的筛网后倒入压料机进行制坯。
本发明公开了一种低密度聚四氟乙烯绝缘，采用权利要求1或2所述的一种低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法制备得到。
本发明公开了一种低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法在制备低损耗高温电缆中的应用。
进一步的，所述低损耗高温电缆包括中心导体和由内至外依次包覆于中心导体外部的PTFE绝缘、绕包屏蔽层、粘结层、编织层和外护套层，所述PTFE绝缘采用权利要求1或2所述的一种低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法制备得到，PTFE绝缘上包括若干个0.1～0.4μm的微孔。
进一步的，所述中心导体采用镀银铜或镀银铜绞线制成。
进一步的，所述绕包屏蔽层采用金属铜扁线或镀银铜扁线制成。
进一步的，所述粘结层采用PTFE生料带。
进一步的，所述编织层采用镀锡铜丝或镀银铜丝制成。
进一步的，所述外护套层采用FEP或PU制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开了一种低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法及应用和产品，制备方法包括：突破传统的糊状挤出、烧结的PTFE绝缘生产工艺，改为将糊状PTFE挤塑成PTFE绝缘管管状结构，再对PTFE绝缘管进行高温加热，挥发掉推挤助剂油，于高温下轴向拉伸，使其密度减小，PTFE绝缘管上形成微孔结构，柔软度优于实芯烧结PTFE绝缘，在同等尺寸的条件下可以减少PTFE材料用量、提高PTFE材料的利用率、降低电缆的介电常数和高频传输时介质损耗，有利于改善电缆的柔性，同时，PTFE绝缘管在拉伸后直径缩小，外径收缩，消除PTFE绝缘管与中心导体之间的缝隙，PTFE绝缘管紧包于中心导体上，形成材质柔软、具有一定发泡度的低密度PTFE绝缘，介电常数可以控制在1.3～2.0之间，在此过程中，中心导体无轴向拉伸变形，经高温处理后PTFE绝缘横向和纵向的撕裂强度得到提升，满足绝缘电缆的物理性能要求，利用该产品可制成低损耗超柔稳相高温电缆，满足绝缘、高频、超高频信号对驻波、相位(温度&机械)稳定性要求。本发明提供的一种低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法及应用和产品，解决了目前实芯聚四氟乙烯绝缘传输损耗大、温度相位变化大、材料用量多、柔软度差等问题，此方法生产的低密度聚四氟乙烯耐温等级不受影响，电缆的柔软度改善明显，可广泛应用于绝缘为聚四氟乙烯材料的各类高温电缆，可制备性能优异的低损耗高温电缆；所得产品降低了电缆传输损耗和相位波动，提高了电缆弯曲性能、机械强度以及材料利用率；绝缘介电常数、介质损耗更低，绝缘结构一致性更好，弯曲性能更优越，强度好，可实现大长度生产。
附图说明
图1为本发明实施例1的低损耗高温电缆的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
一种低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料
将分散PTFE树脂与推挤助剂油均匀混合，装在密闭的容器内，于20～40℃恒温条件下静置熟化24h以上，得到熟化PTFE粉料；根据产品的结构、尺寸和生产时的推挤压力，推挤助剂油的添加量控制在分散PTFE树脂与推挤助剂油总量的16～20％；
(2)制坯
将步骤(1)所得熟化PTFE粉料过筛，确保粉料颗粒的均匀性，随后将筛好的PTFE粉料倒入压料机进行制坯，制坯压力控制在300～500PSI，控制倒料、压料、取料坯的速度；
(3)挤出
将步骤(2)所得料坯装入挤出机中，加温至40～70℃，在压缩比200～600工艺条件下挤出PTFE绝缘2，此时PTFE绝缘2松包于中心导体1外部，中心导体1与PTFE绝缘2同步走线；
(4)高温处理
对步骤(3)所得产物进行两步高温处理：第一步为调节温度至150～250℃，使推挤助剂油完全挥发；第二步为引入300～400℃的高温炉内，利用高温炉两端的牵引速差对PTFE绝缘2进行轴向拉伸，消除PTFE绝缘2与中心导体之间的缝隙，此时PTFE绝缘2的密度减小，绝缘收缩后紧包于中心导体1上，得到材质柔软、具有一定发泡度的低密度聚四氟乙烯绝缘(PTFE绝缘)产品，在此过程中，中心导体1无轴向拉伸变形。
经此处理后得到的PTFE绝缘产品耐温等级不受影响，线芯的柔软度改善明显，可广泛应用于绝缘为聚四氟乙烯材料的各类高温电缆，横向和纵向的撕裂强度得到提升，满足电缆绝缘线芯的物理性能要求；PTFE绝缘2在经过高温拉伸处理后其介电常数可以控制在1.3～2.0之间；PTFE绝缘2内形成0.1～0.4μm的微孔，带微孔结构的PTFE绝缘2的结构柔软度优于实芯烧结PTFE绝缘，在同等尺寸的条件下可以减少PTFE材料用量、提高PTFE材料的利用率、降低电缆的介电常数和高频传输时介质损耗，有利于改善电缆的柔性。
步骤(2)中，步骤(1)所得熟化PTFE粉料通过目数为10～20的筛网后倒入压料机进行制坯。
本发明还公开了一种低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法制备得到的低密度聚四氟乙烯绝缘在制备低损耗高温电缆中的应用。
低损耗高温电缆包括中心导体1和由内至外依次包覆于中心导体1外部的PTFE绝缘2、绕包屏蔽层3、粘结层4、编织层5和外护套层6，如图1所示。
中心导体1采用镀银铜或镀银铜绞线制成。
PTFE绝缘2采用本发明前述的低密度聚四氟乙烯绝缘的制备方法制备得到，PTFE绝缘2上包括若干个0.1～0.4μm的微孔，该微孔结构有助于提高电缆的柔软度。
绕包屏蔽层3采用金属铜扁线或镀银铜扁线制成。
粘结层4采用PTFE生料带。
编织层5采用镀锡铜丝或铜银铜丝制成。
外护套层6采用FEP或PU制成。
本发明未具体描述的部分采用现有技术，未详细描述的部件采用现有产品即可，在此不做赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种低密度聚四氟乙烯绝缘产品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混料
将分散PTFE树脂与推挤助剂油均匀混合，装在密闭的容器内，于20～40℃恒温条件下熟化24h以上，得到熟化PTFE粉料；
(2)制坯
将步骤(1)所得熟化PTFE粉料过筛，倒入压料机进行制坯，制坯压力控制在300～500PSI，控制倒料、压料、取料坯的速度；
(3)挤出
将步骤(2)所得料坯装入挤出机中，加温至40～70℃，在压缩比200～600工艺条件下挤出PTFE绝缘管，线芯的中心导体位于PTFE绝缘管内，通过第一道牵引作用，PTFE绝缘管与中心导体同步走线，PTFE绝缘管松包于中心导体上；
(4)高温处理
对步骤(3)所得产物进行两步高温处理：第一步为调节温度至150～250℃，使推挤助剂油完全挥发；第二步为引入300～400℃的高温炉内，利用高温炉两端的牵引速差对PTFE绝缘管进行轴向拉伸，PTFE绝缘管外径收缩并紧包于中心导体外部，在此过程中控制好牵引速差和温度设定，避免中心导体产生轴向拉伸变形，得到所需低密度聚四氟乙烯绝缘产品；
糊状熟化PTFE粉料挤塑成PTFE绝缘管管状结构，再对PTFE绝缘管进行高温加热，挥发掉推挤助剂油，于高温下轴向拉伸，使其密度减小，PTFE绝缘管上形成微孔结构，柔软度优于实芯烧结PTFE绝缘，在同等尺寸的条件下减少PTFE材料用量、提高PTFE材料的利用率、降低电缆的介电常数和高频传输时介质损耗，PTFE绝缘管在拉伸后直径缩小，外径收缩，消除PTFE绝缘管与中心导体之间的缝隙，PTFE绝缘管紧包于中心导体上，形成材质柔软、具有一定发泡度的低密度PTFE绝缘产品，介电常数控制在1.3～2.0。
2.根据权利要求1所述的一种低密度聚四氟乙烯绝缘产品的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，步骤(1)所得熟化PTFE粉料通过目数为10～20的筛网后倒入压料机进行制坯。
3.一种低密度聚四氟乙烯绝缘产品，其特征在于，采用权利要求1或2所述的一种低密度聚四氟乙烯绝缘产品的制备方法制备得到。
4.根据权利要求1或2所述的一种低密度聚四氟乙烯绝缘产品的制备方法在制备低损耗高温电缆中的应用。
5.根据权利要求4所述的一种低密度聚四氟乙烯绝缘产品的制备方法在制备低损耗高温电缆中的应用，其特征在于，所述低损耗高温电缆包括中心导体和由内至外依次包覆于中心导体外部的PTFE绝缘管、绕包屏蔽层、粘结层、编织层和外护套层，所述PTFE绝缘管采用权利要求1或2所述的一种低密度聚四氟乙烯绝缘产品的制备方法制备得到，PTFE绝缘管上包括若干个0.1～0.4μm的微孔。
6.根据权利要求5所述的一种低密度聚四氟乙烯绝缘产品的制备方法在制备低损耗高温电缆中的应用，其特征在于，所述中心导体采用镀银铜或镀银铜绞线制成。
7.根据权利要求5所述的一种低密度聚四氟乙烯绝缘产品的制备方法在制备低损耗高温电缆中的应用，其特征在于，所述绕包屏蔽层采用金属铜扁线或镀银铜扁线制成。
8.根据权利要求5所述的一种低密度聚四氟乙烯绝缘产品的制备方法在制备低损耗高温电缆中的应用，其特征在于，所述粘结层采用PTFE生料带。
9.根据权利要求5所述的一种低密度聚四氟乙烯绝缘产品的制备方法在制备低损耗高温电缆中的应用，其特征在于，所述编织层采用镀锡铜丝或镀银铜丝制成。
10.根据权利要求5所述的一种低密度聚四氟乙烯绝缘产品的制备方法在制备低损耗高温电缆中的应用，其特征在于，所述外护套层采用FEP或PU制成。
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