PEEK材料在電纜上的應(yīng)用資料講解

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。PEEK材料在電纜上的應(yīng)用-聚醚醚酮在電纜上的應(yīng)用【作者姓名;作者單位;作者簡(jiǎn)介;摘要;關(guān)鍵詞;正文和參考文獻(xiàn)等。其中題名、作者姓名、作者單位、摘要、關(guān)鍵詞必須同時(shí)具有中、英文】8000字以內(nèi)簡(jiǎn)介性能擠出設(shè)備擠出及其注意事項(xiàng)總結(jié)0引言聚醚醚酮（英文PolyetheretherKetone，簡(jiǎn)稱PEEK）聚合物是一種線性芳香族半結(jié)晶態(tài)熱塑性材料，是一種可用于制作電線電纜絕緣及護(hù)套的新型特種工程塑料。具有包覆加工性好（可熔融擠出，而不用溶劑）；燃燒時(shí)發(fā)煙量低且產(chǎn)生腐蝕性氣體少；耐剝離性好；耐磨耗性好；耐輻照

2、性強(qiáng)；易著色等特點(diǎn)。PEEK由Victrex公司（早期為ICI）在1977年首先開(kāi)發(fā)，1981年實(shí)現(xiàn)商品化。1987年ICI公司因PEEK而獲得英國(guó)女王獎(jiǎng)榮譽(yù)，后獨(dú)家壟斷生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)了20多年。第一代產(chǎn)品PEEK是由英國(guó)ICI公司在1977年開(kāi)發(fā)出的，在1981年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。其由4,4-二氟二苯基酮(4,4-difluorobenzophenone)與對(duì)本二酚(hydroquinone)的鉀鹽聚合而得，其反應(yīng)式如下：第二代產(chǎn)品PEEK-HT是由Victrex公司于90年代中期推出。其基本力學(xué)性能比PEEK稍高外，其他物性和加工性與PEEK相當(dāng)，只是耐熱性有顯著提高，即由PEEK的343提高到373

3、，其反應(yīng)如下：第三代產(chǎn)品PEEK-ST（第三代聚芳醚酮樹(shù)脂）被稱為聚醚酮醚酮酮，資料報(bào)導(dǎo)是2009年后半期開(kāi)始上市。其化學(xué)式如下除第一代產(chǎn)品PEEK用于電纜外，其余兩代產(chǎn)品未用于電纜方面。未目前國(guó)外國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)研究生產(chǎn)PEEK。如國(guó)外的英國(guó)Victrex、德國(guó)Degussa、比利時(shí)Solvay、美國(guó)LNP、荷蘭DSM、美國(guó)RTP公司、日本住友共混公司等，國(guó)內(nèi)吉林大學(xué)特種工程塑料、金發(fā)科技股份有限公司等，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品穩(wěn)定性較差，不能用于電線電纜。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)電線電纜的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)普通材料已不能滿足現(xiàn)有需求，用于電線電纜的PEEK的國(guó)產(chǎn)化也迫在眉睫。1PEEK主要特性PEEK材

4、料具有優(yōu)良的機(jī)械性能、熱性能、電氣性能、耐環(huán)境性能、阻燃等特性，現(xiàn)就其主要性能做簡(jiǎn)單的介紹：無(wú)鹵材料PEEK材料分子中不含有鹵素原子，材料燃燒后產(chǎn)生的氣體無(wú)酸性氣體和有毒氣體，并完全符合歐盟RoSH等環(huán)保要求，是環(huán)保材料。電氣性能體積電阻在極廣的溫度范圍內(nèi)，普通PEEK聚合物仍能保持很高的體積電阻系數(shù)數(shù)值，如圖1、圖2。圖1PEEK450G的體積電阻對(duì)數(shù)值隨充電時(shí)間的變化曲線圖2PEEK450G的體積電阻對(duì)數(shù)值隨溫度的變化曲線表面電阻PEEK在25C、50%濕度條件下表面電阻系數(shù)達(dá)到2.01016，優(yōu)于氟塑料、聚酰胺、聚酰亞胺等塑料(如圖3)。圖3在25C、50%濕度條件下測(cè)試的各種工程聚合物

5、的表面電阻系數(shù)介電常數(shù)和介電損耗因子介電常數(shù)為只有2.7。在109Hz的作用頻率范圍內(nèi)，普通PEEK聚合物的良好電氣性能。雖然該材料的很多電氣性能符合熱塑材料的典型性能，但是PEEK聚合物在極廣的溫度和頻率范圍內(nèi)也保持這些優(yōu)良的絕緣性能。圖4各種工程熱塑材料的Tan(60Hz條件下)隨溫度變化的比較曲線耐熱性PEEK聚合物具有143C的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度，由于它是一種半結(jié)晶態(tài)熱塑材料，所以在熔點(diǎn)溫度343C附近仍可保持優(yōu)良的機(jī)械性能。耐疲勞及耐蠕變性是熱塑性塑料中最高的。圖5UnderwritersLaboratory制定的PEEK450G抗張強(qiáng)度和斷裂伸張度隨工作時(shí)間的變化曲線阻燃性PEEK有自

6、熄性，不加任何阻燃劑用UL標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定分別達(dá)到94V1（厚度為0.3mm），94V0（厚度為1.5mm）94V5（厚度為3.2mm）。另外燃燒時(shí)的發(fā)煙量也非常少。圖60.320cm厚樣品在燃燒狀態(tài)下測(cè)的各種工程熱塑材料的特定光密度耐環(huán)境PEEK只溶解于濃硫酸，有良好的耐化學(xué)藥品性，特別是在高溫下耐酸堿性方面比聚酰亞胺好得多。同時(shí)PEEK的吸水率很小，23的飽和吸水率只有0.5%。而且耐熱水性好，可以在300的加壓熱水或蒸氣中使用。耐輻照性耐輻照的能力很強(qiáng)，超過(guò)了通用樹(shù)脂中耐輻照性最好的聚苯乙烯?？梢宰龀奢椪談┝窟_(dá)1100Mrad時(shí)仍能保持良好的絕緣能力的高性能電線PEEK擠出設(shè)備2.1擠出設(shè)備因P

7、EEK材料較硬，易磨損設(shè)備，故加工PEEK材料的設(shè)備的螺桿、機(jī)筒、機(jī)頭必須加以硬化（如氮化法），此技術(shù)可提供必需的表面強(qiáng)度，以防止熔融物引起過(guò)度磨損。同時(shí)擠出機(jī)應(yīng)滿足下述基本條件：料筒溫度可升到400，設(shè)定溫度變動(dòng)不超過(guò)2；料筒內(nèi)應(yīng)該沒(méi)有形成熔融料死角的地方。2.2螺桿的選擇擠出時(shí)會(huì)出現(xiàn)出料不均勻性、擠出壓力過(guò)大等問(wèn)題，主要是由于PEEK熔體黏度大、流動(dòng)相對(duì)較慢。如果只通過(guò)調(diào)節(jié)溫度來(lái)改善上述擠出時(shí)發(fā)生的問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)預(yù)交聯(lián)現(xiàn)象，造成塑化不均勻。此時(shí)，應(yīng)對(duì)擠出螺桿進(jìn)行改進(jìn)，采用等距不等深的螺桿擠出，如圖1所示，以避免未熔融的顆粒傳送到螺桿的壓縮段。同時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)螺桿的進(jìn)料段，而為了提高

8、剪切力，應(yīng)增加機(jī)腔內(nèi)塑料的溫度，要求螺桿于機(jī)腔套筒的間隙要小于0.30mm。圖1螺桿2.3模具溫度由于PEEK是結(jié)晶性樹(shù)脂，因此使其充分結(jié)晶可以提高其性能。一般模溫在160以上時(shí)，就可以充分結(jié)晶，即使不熱處理也能得到很好的成型品，如果因?yàn)槟＞呓Y(jié)果所限模溫?zé)o法提高時(shí)，可在200以上熱處理一小時(shí)，也能使結(jié)晶完全，從而使機(jī)械強(qiáng)度和耐藥品性等提高。建議加工PEEK樹(shù)脂的模具溫度范圍175205（這溫度指模具的表面溫度而不是控制裝置的設(shè)定溫度）。PEEK擠出加工及注意事項(xiàng)PEEK的塑化速度慢，在出料口易出現(xiàn)下垂，不能圓整地包覆于線芯上，針對(duì)以上現(xiàn)象，結(jié)合PEEK的本身特性，可以通過(guò)對(duì)導(dǎo)體預(yù)處理和高溫?cái)D出

9、機(jī)的螺桿、模具、水槽等方面進(jìn)行改進(jìn)，保證擠出電纜的均勻一致性，同時(shí)提高電纜的包覆緊密性。導(dǎo)體預(yù)熱PEEK的吸水率很低，飽和吸水率只有0.5%，但是要在高溫下成型，所以加工成型之前有必要在150干燥3小時(shí)以上，或在160干燥2小時(shí)以上3.2擠出成型條件PEEK的標(biāo)準(zhǔn)擠出成型條件如表1所示。表4PEEK的標(biāo)準(zhǔn)擠出成型條件項(xiàng)目條件擠出機(jī)螺桿30，L/D=24，C.R.=3料筒溫度（）喂料壓縮部機(jī)頭350370380模具溫度（）定型輥溫度（）38030螺桿轉(zhuǎn)數(shù)（rmp）線速度（m/min）吐出量（Kg/cm2）30105數(shù)據(jù)來(lái)源：PEEK的標(biāo)準(zhǔn)物性數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)中心）3.3注意事項(xiàng)1）2）不要使用連續(xù)壓縮PVC螺桿，因其實(shí)際上沒(méi)有進(jìn)料部分，使聚合物緊縮，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩過(guò)大。3）先加熱導(dǎo)體在進(jìn)入機(jī)頭生產(chǎn)。PEEK優(yōu)良的物理性能源于半結(jié)晶態(tài)特性，導(dǎo)體的溫度低會(huì)阻礙PEEK結(jié)晶過(guò)程。4）使用過(guò)濾網(wǎng)。PEEK在加工設(shè)備中停留時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生凝膠，最終會(huì)影響線纜表面品質(zhì)，使用過(guò)濾網(wǎng)可有效地分散這些凝膠，且將凝膠留在加工設(shè)備中。5）清洗設(shè)備時(shí)最好使用清洗料，因清洗時(shí)必須保證PEEK沒(méi)有冷卻和固化，反之PEEK將與氮化涂層粘的很牢固，會(huì)將涂層從金屬表面剝落。結(jié)語(yǔ)PEEK絕緣電線突出的耐高