氟塑料顆粒系列：PFA FEP PVDF ETFE ECTFE 顆粒 注塑 擠出 擠壓 模壓 等級別

一、什么是FEP？

      FEP的英文為：Teflon* FEP (Fluorinated ethylene propylene) FEP，中文名稱為：氟化乙烯丙烯共聚物（全氟乙烯丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯），俗稱F46，是四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的，六氟丙烯的含量約15％左右，是聚四氟乙烯的改性材料。

      根據加工需要，FEP可分為粒料、分散液和漆料三種。其中，粒料按其熔融指數的不同，可供模壓、擠出和注射成型用；分散液供浸漬燒結用；漆料供噴涂等用。

      聚全氟乙丙烯具有優良的耐腐蝕性介質，其襯里閥門是為石油、化工、染化、農藥等行業中各種強腐蝕介質的啟閉控制而研制的。聚全氟乙丙烯襯里閥門，殼體鑄件采用熔模精鑄，外觀光潔，強度提高。與腐蝕介質接觸處采用襯里或外包和外表金屬的多種結合，故產品在各種酸、堿、鹽類強腐蝕性介質中能完好工作。

      美國市場經銷的FEP有DUIPont公司的Teflon牌、Daikin公司的Neoflo牌、Hoechst Celanese公司的IHoustaflow牌。

二、FEP特性

      FEP中六氟丙烯的含量對共聚體的性能是有一定的影響。目前生產的FEP樹脂的六氟丙烯的含量，通常在14%－25%（質量分數）左右。

      FEP樹脂和聚四氟乙丙烯一樣，也是完全氟化的結構，不同的是聚四氟乙烯主鏈的部分氟原子被三氟甲基（－CF3）所取代。F46樹脂和聚四氟乙烯雖都由碳氟元素組成，碳鏈周圍完全被氟原子包圍著，但FEP其大分子的主鏈上有分支和側鏈。這種結構上的差別對于材料在長期應力下的溫度范圍上限來看，無很大影響，FEP的上限溫度為200℃，而聚四氟乙烯的最高使用溫度是260℃。但是，這種結構上的差別，卻使F46樹脂具有相當確定的熔點，并可用一般的熱塑性加工方法成型加工，使加工工藝大為簡化。這是聚四氟乙烯所不具備的。這便是用六氟丙烯改性聚四氟乙烯的主要目的。

1、物理性能

      FEP樹脂的分子量測定，目前尚無可行的方法。但它在380℃時的熔融粘度要比聚四氟乙烯低，為103－104Pa．s。可見F46的分子量比聚四氟乙烯低得多。

      FEP的熔點隨共聚體的組分不同而有一定的差異，共聚體中六氟丙烯的含量的增加時，熔點變低。按差熱分析法所測得的結果，國產F46樹脂的熔點大多在250－270℃之間，比聚四氟乙烯低。

      FEP樹脂是一種結晶性高聚物，結晶度比聚四氟乙烯低一些，當F46熔體緩慢冷卻到晶體熔點以下溫度時，大分子重行結晶，結晶度在50%－60%之間；當熔體以淬火方式迅速冷卻時，結晶度較小，在40%－50%之間。F46的晶體結構形態，均為球晶結構，并隨樹脂和加工成型溫度及熱處理方式的不同而有一定的差異。

2、電絕緣性能

      FEP的電絕緣性能和聚四氟乙烯十分相近。它的介電系數從深冷到最高工作溫度，從50Hz到1010Hz超高頻的廣闊范圍內幾乎不變，并且很低，僅2.1左右。介質損耗角正切隨頻率的變化則有些變化，但隨溫度變化不大。

      FEP樹脂的體積電阻率很高，一般大于1015Ω·m，且隨溫度變化甚微，也不受水和潮氣的影響。耐電弧大于165s。

      FEP的擊穿場隨厚度的減少而提高，當厚度大于1mm時，擊穿場強在30kV/mm以上，但不隨溫度的變化而變化。

3、熱性能

      FEP樹脂的耐熱性能僅次于聚四氟乙烯，能在-85－+200℃的溫度范圍內連續使用。即使在－200℃和+260℃的極限情況下，其性能也不惡化，可以短時間使用。 FEP樹脂的熱分解溫度高于熔點溫度，在400℃以上才發生顯著的熱分解，分解產物主要是四氟乙烯和六氟丙烯。由于FEP大分子通常帶有的等端基在熔點以上溫度時也會分解，因此300℃以上進行加工時也必須注意適當的通風。F46在熔點溫度以下是相當穩定的，但在200℃高溫下機械強度損失較大。圖2是F46樹脂的熔融指數在恒溫下的瞬間變化情況，熔融指數表示F46在372℃，5000g重力下，10min內流過規定孔徑的克數，因此，可用熔融指數的增加來分析熔體粘度的減少及共聚物發生熱分解的情況。圖3是F46與F－4絕緣電線相比較的壽命曲線。

      FEP在－250℃時仍不定期完硬脆，還保持有很小的伸長率和一定的曲撓性，比聚四氟乙烯甚至更好些，是其他所有各類塑料所不及的。

4、耐化學穩定性

      FEP的耐化學穩定性與聚四氟化乙烯相似，具有優異的耐化學穩定性。除與高溫下的氟元素、熔融的堿金屬和三氟化氯等發生反應外，與其他化學藥品接觸時均不被腐蝕。

5、力學性能

      FEP與聚四氟乙烯相比，硬度及抗拉強度略有提高，摩擦系數也比聚四氟乙烯略大。常溫下，FEP具有較好的耐蠕變性能；但當溫度高于100℃時，耐蠕變性能反而不及聚四氟乙烯。

6、其他性能

      FEP樹脂在大氣中抗氧化性能非常好，耐大氣穩定性高。FEP的耐輻照性要比聚四氟乙烯好，略遜于聚乙烯。在空氣中和室溫下，F46開始出現性能變化的最小吸收劑量為105－106rad?既103－104Gy，故可作耐輻照材料使用。

三、FEP用途：

      FEP樹脂既具有與聚四氟乙丙烯相似的特性，又具有熱塑性塑料的良好加工性能。因而它彌補了聚四氟乙丙烯加工困難的不足，使其成為代替聚四氟乙丙烯的材料，在電線電纜生產中廣泛應用于高溫高頻下使用的電子設備傳輸電線、電子計算機內部的連接線、航空宇宙用電線及其特種用途安裝線、油泵電纜和潛油電機繞組線的絕緣層。

      其主要的用途是用于制作管和化學設備的內村、滾筒的面層及各種電線和電纜，如飛機掛鉤線、增壓電纜、報警電纜、扁形電纜和油井測井電纜。FEP膜已見用作太陽能收集器的薄涂層。主要應用于通訊電纜、電線、半導體、化工防腐、醫用材料、汽車、工業涂料等領域。

四、FEP擠出工藝要點

     FEP具有較好的加工工藝性能。可采用通常的擠出法包覆電線電纜的絕緣層。為了正確設計擠出機和模具，控制和掌握FEP樹脂的加工條件，首先應了解FEP的流變性能。FEP在390℃溫度下剪切應力與剪切速率的關系。其粘度μＡ隨剪切速率加而下降。 FEP的臨界剪切速率，如果剪切速率超過此數值，就會引起塑料流動的下均勻，結果使制品表面粗糙，無光澤和起層。FEP的臨界剪切速率值與聚乙烯，尼龍相比相差懸殊，因而熔融破裂問題尤為嚴重。

  FEP樹脂在加工中有兩個特征，即具有熔融破裂的傾向和熔融狀態時有特高的可拉伸性。為了在電線電纜生產中盡量消除或改善熔融破裂和提高生產率，通常采取以下措施：第一，采用擠管式模具，擴大模子的開口，以減慢聚合物在模口的流速，使之在低于臨界剪切速率的適中擠出速度下擠出樹脂，并提高生產率；第二，在不致使樹脂分解的前提下，盡可能提高熔融樹脂的溫度，以降低樹脂粘度，從而提高其臨界剪切速率。

     （1） 擠出機螺桿的主要參數

     FEP的擠出機，一般采用單頭全螺紋、等距、突變壓縮型螺桿。為保證FEP樹脂的充分塑化，螺桿的均化區長度，通常占螺桿全長的２５％左右；螺桿頂端呈圓錐形，以防止樹脂的停滯和分解。

     （2） FEP絕緣電線擠出工藝要點

     ①.供料：FEP擠出前，先在１２０℃下預烘３ｈ左右為宜。

     ②.導電線芯預熱：為保證擠出的FEP絕緣層內外溫度均一，導電線芯應預熱至３００－３５０℃。

     ③.擠出機的溫度分布：擠出機一般以２８０℃（進料口）至３８０℃（機頭）直線上升的溫度分布為好；機頭溫度波動范圍不大于±５℃，并應在不致使樹脂分解的前提下，盡量提高機頭溫度，以降低樹脂的熔融粘度。擠出機機身（自進料口至機頭）、機頭、模套的參考溫度如下：  

 機身 第一段 ２８０－３１０℃ 第二段 ３１５－３３０℃

      第三段 ３４０－３６０℃ 第四段 ３６０－３８０℃

      機頭 ３８０℃ 模套 ３８０－４１０℃

      ④.模套的拉伸比：宜選擇在50－200范圍內。

     ⑤.螺桿的轉速：協同溫度將螺桿轉速調好后，在FEP樹脂擠出加工過程中不要變動頻繁，如有必要可稍加調整。螺桿轉速應隨導電線芯截面的大小而有所不同，一般可取5－15ｒ／ｍｉｎ。

     ⑥.模具模口保溫：保溫區應布滿整個拉伸區，保溫溫度在350－380℃，以避免FEP的錐體至成型之前，由于表面驟冷而形成應力，從而導致絕緣開裂。

     ⑦.絕緣電線冷卻：從擠出機擠出后的電線采用水冷。模口與水槽距離以較近為宜，建議不大于20ｃｍ。

     ⑧.設置濾網。為改善FEP樹脂的塑化和混合質量，增加反壓力，擠出機螺桿端部應加2－3層濾網為宜。

     ⑨.每批FEP材料應力求以最佳情況擠出，保證塑化良好，錐體透亮，無氣泡，表面光滑，錐體與模套間無“眼屎”。每批料要做好工藝記錄，以便積累資料和工藝數據，有利于質量分析。  FEP絕緣電線在樹脂質量不佳和擠出工藝不當時，絕緣層會發生開裂現象，其主要原因是：

      （ａ）絕緣層有內應力。生產內應力的原因很多，例如加工過程中樹脂組成不均所引起的塑化不良和加工工藝不當等。

     （ｂ）絕緣中大球晶、片晶交界面聯系分子鏈少，或球晶過大、脆弱

     （ｃ）不穩定基團產生的大分子的斷鏈

     （ｄ）樹脂分子量過小或分布過寬，使材料承受強度降低。

     （ｅ）六氟丙烯含量過低，組成分布不均勻。

  五、FEP在電線電纜中的應用

     FEP樹脂具有與聚四氟乙烯相似的特性，又有熱塑塑料的良好加工工藝，因而使之成為代替聚四氟乙烯的重要材料。FEP在電線電纜生產中廣泛應用于高溫高頻下使用的電子設備傳輸線，電子計算機內部的連接線，航空宇宙用電線，及其他特種用途安裝線、油礦測井電纜、潛油電機繞組線、微電機引出線等等。