一種電線電纜用鐵氟龍半導(dǎo)體薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚四氟乙烯薄膜，尤其涉及一種電線電纜用鐵氟龍半導(dǎo)體薄膜及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體材料在電線電纜中主要起著均衡電場的作用，此半導(dǎo)體材料最為普通的如 PE、TPE等，但是TO、TPE電線電纜阻燃性能差，隨著市場的發(fā)展和人們對環(huán)保安全意識(shí)及高 性能需求的提高，現(xiàn)有的PE、TPE電線電纜不能滿足要求。
[0003] 鐵氟龍（化學(xué)名稱聚四氟乙烯，英文簡稱PFFE)具有耐高低溫，不燃燒等特點(diǎn)是一 個(gè)很好的絕緣和阻燃的材料。現(xiàn)有國內(nèi)多家企業(yè)具有生產(chǎn)鐵氟龍薄膜的能力，制備方法和 生產(chǎn)工藝大同小異，由于鐵氟龍半導(dǎo)體膜是PTFE樹脂（白色）按照一定比例加入導(dǎo)電材 料（大多為黑色），PTFE作為基材的一種混合體，兩者混合的比例和均勻程度直接影響的產(chǎn) 品的品質(zhì)和使用效果，目前國內(nèi)的混合效果和配方基本上達(dá)不到要求，大部分出現(xiàn)炭黑在 PTFE粉末中分散不均勻，白點(diǎn)現(xiàn)象嚴(yán)重，其中白點(diǎn)就是PTFE顆粒，所以市面上大多數(shù)產(chǎn)品 只適合普通用途領(lǐng)域諸如防腐、絕緣、耐高溫、耐磨等場合的使用，沒有專業(yè)針對電線電纜 所需半導(dǎo)體材料的研發(fā)運(yùn)用。
[0004] 我對鐵氟龍膜做為半導(dǎo)體材料的研發(fā)，通過一定比例的配方加入一些導(dǎo)電材料將 其鐵氟龍具有半導(dǎo)體特性，再經(jīng)過機(jī)械加工成為薄膜，將其薄膜纏繞在電線電纜里面均衡 電場又起到阻燃的效果，替代了 PE、TPE電線電纜在阻燃方面的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種電線電纜用鐵氟龍半導(dǎo)體薄 膜，在具有半導(dǎo)體特性的同時(shí)，具有良好的阻燃性，克服了 PE、TPE電線電纜阻燃性能差的 缺陷，且可達(dá)到超薄厚度。本發(fā)明還提供了所述電線電纜用鐵氟龍半導(dǎo)體薄膜的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種用于半導(dǎo)體的聚四氟乙烯組合物，按照重量百分 比計(jì)，所述聚四氟乙稀組合物由聚四氟乙稀92~98wt%和炭黑2~8wt%組成。
[0007] 進(jìn)一步地，所述聚四氟乙烯的平均粒徑為20~35 μ m，所述炭黑的粒徑為800~ 1000 目。
[0008] 本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供一種電線電纜用鐵氟龍半導(dǎo)體薄膜，采用權(quán)利要求 1~2中任意一項(xiàng)所述的聚四氟乙烯組合物制備而成。
[0009] 本發(fā)明的第三個(gè)方面是提供本發(fā)明第二個(gè)方面所述的電線電纜用鐵氟龍半導(dǎo)體 薄膜的制備方法，包括以下步驟：
[0010] 步驟1，取聚四氟乙烯和炭黑，混合均勻；
[0011] 步驟2,模壓成型；
[0012] 步驟3,高溫?zé)Y(jié)；
[0013] 步驟4,機(jī)械加工成膜，延壓定向即得。
[0014] 進(jìn)一步地，步驟1中，混合經(jīng)過初混、預(yù)混、高速混合和過篩四道工序，混合過程控 制0· 5~3min內(nèi)。
[0015] 進(jìn)一步地，步驟2模壓成型過程中，壓制速度控制在20~50mm/min，排氣次數(shù) 15~30次，至壓力達(dá)到預(yù)定壓力開始保壓5~20min，其中，預(yù)定壓力F =制品截面積S/ 油缸活塞面積sX單位壓力P，P = 250~300kgf。
[0016] 進(jìn)一步地，步驟3高溫?zé)Y(jié)包括升溫、最高保溫溫度下保溫和降溫三個(gè)階段；其 中，升溫過程中升溫速度為30~60°C /h，且升溫過程中有3~5段保溫段，每次保溫30~ 180min ;最高保溫溫度為360~380°C，保溫600~900min ;降溫速度為20~40°C /h，且降 溫過程中有3~5段保溫段，在325±5°C時(shí)保溫至少60min，其余每次保溫30~180min。
[0017] 進(jìn)一步地，步驟4中延壓定向時(shí)，兩輥的溫度在90~180°C，壓延倍數(shù)為1. 2~2. 5 倍。
[0018] 本發(fā)明的第四個(gè)方面是提供本發(fā)明第一個(gè)方面所述的聚四氟乙烯組合物在電線 電纜中的應(yīng)用。
[0019] 本發(fā)明提供優(yōu)化組分配比，選擇合適粒徑大小保證混合均勻，通過一定的混合方 式，解決了炭黑在聚四氟乙烯粉末中混合分散不均的問題，使產(chǎn)品的品質(zhì)高、效果好，在具 有半導(dǎo)體特性的同時(shí)，具有良好的阻燃性，將本發(fā)明薄膜纏繞在電線電纜里面可以均衡電 場又起到阻燃的效果，解決了 PE、TPE電線電纜阻燃性能差的缺陷，且價(jià)格同比進(jìn)口便宜了 30 %以上，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，本發(fā)明的薄膜還可以做到超薄厚度（可達(dá)到0. 02mm)，本發(fā)明 打破了現(xiàn)有市面上流通的填充黑色的鐵氟龍薄膜基本用在其它普通的功能性要求不高的 領(lǐng)域的局面。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 鐵氟龍半導(dǎo)體膜是PTFE樹脂（白色）按照一定比例加入導(dǎo)電材料（大多為黑色）， PTFE作為基材的一種混合體，兩者混合的比例和均勻程度直接影響的產(chǎn)品的品質(zhì)和使用效 果。
[0021] 本發(fā)明優(yōu)化組分和配比，提供了一種用于半導(dǎo)體的聚四氟乙烯組合物，按照重量 百分比計(jì)，所述聚四氟乙烯組合物由聚四氟乙烯92~98wt%和炭黑2~Swt%組成。粒徑 的大小和形態(tài)會(huì)影響到混合均勻程度，優(yōu)選地，在本發(fā)明中所述聚四氟乙烯的平均粒徑為 20~35 μ m，所述炭黑的粒徑為800~1000目。
[0022] 本發(fā)明提供采用上述用于半導(dǎo)體的聚四氟乙烯組合物制備而成的電線電纜用鐵 氟龍半導(dǎo)體薄膜，制備方法如下：
[0023] 步驟1，取聚四氟乙烯和炭黑，混合均勻。
[0024] 鐵氟龍半導(dǎo)體膜的研發(fā)和生產(chǎn)在原材料的選型上是十分重要和考宄，既要考慮 成本有要考慮對其性能的影響，本發(fā)明選用國產(chǎn)細(xì)顆粒聚四氟乙烯樹脂原料，平均粒徑在 20~35 μ m，本發(fā)明導(dǎo)電材料選用導(dǎo)電炭黑，炭黑粒徑要求在800~1000目，粒徑的大小和 形態(tài)會(huì)影響到混合均勻程度。
[0025] 確定好兩者原材料后按照一定比例計(jì)算好兩者材料的重量或份數(shù)進(jìn)行充分混合， 由于兩者材料為一白一黑要混合均勻有一定的難度，混合的方式方法是十非常重要的，本 發(fā)明采用高速混合機(jī)，經(jīng)過初混、預(yù)混、高速混合、過篩四道工序?qū)⑵浠旌暇鶆?，混合過程中 要控制好時(shí)間一般0. 5~3分鐘，混合過程中混合機(jī)轉(zhuǎn)速由慢到快分階段進(jìn)行，時(shí)間不易過 長，由于PTFE樹脂和炭黑具有一定的粘性，在混合過程中由于高速轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生碰撞摩擦產(chǎn)生 大量熱，時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致混合粉結(jié)團(tuán)，一旦發(fā)生結(jié)團(tuán)就很難混合均勻。
[0026] 步驟2,模壓成型。
[0027] 將充分混合好的混合物粉末，準(zhǔn)確稱量（重量數(shù)據(jù)通過計(jì)算而來，計(jì)算公式為：加 料重量G =體積VX預(yù)制品密度d，d = 2. 18)，將稱好的原料均勻的加入一定形狀的預(yù)先 準(zhǔn)備好的模具中，一般模具設(shè)計(jì)為圓柱體，模具由型腔，芯棒，上下壓塊和壓筒組成。本發(fā)明 采用預(yù)制品規(guī)格為：<2 186/40X50~150mm.
[0028] 將裝好混合料的模具置入壓機(jī)上下壓板的中間，一般壓機(jī)為四柱液壓機(jī)，計(jì)算好 壓力，壓力計(jì)算公式為：表壓F =制品截面積S/油缸活塞面積sXP單位壓力，P = 250~ 300kgf。同時(shí)設(shè)定好壓制程序，通過PLD編程輸入相應(yīng)的壓制程序，程序包括壓制速度一般 在20~50mm/分，排氣次數(shù)15~30次，根據(jù)坯體大小增減排氣次數(shù)，坯體越大排氣次數(shù)增 加，壓力達(dá)到設(shè)定壓力開始保壓，保壓時(shí)間5~20分鐘，根據(jù)坯體高度而定，越高的延長保 壓時(shí)間。啟動(dòng)按鈕壓機(jī)進(jìn)行自動(dòng)壓制程序，直到預(yù)制坯體成型結(jié)束，壓制過程也是十分重要 的環(huán)節(jié)，容易產(chǎn)生氣泡，開裂，密度不均等質(zhì)量問題，直接影響產(chǎn)品的性能甚至出現(xiàn)廢品。
[0029] 步驟3,高溫?zé)Y(jié)。
[0030] 將壓制成型好的坯體置入高溫?zé)Y(jié)爐（專用聚四氟乙烯燒結(jié)爐），通過預(yù)先設(shè)定 好的燒結(jié)工藝程序進(jìn)行長達(dá)數(shù)拾小時(shí)的燒結(jié)周期，此燒結(jié)工藝程序非常重要直接影響制品 的密度、硬度、透氣性和機(jī)械性能等。
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