XETFE電線電纜絕緣料的研究進(jìn)展-絕緣材料2015
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XETFE電線電纜絕緣料的研究進(jìn)展-絕緣材料2015
XETFE電線電纜絕緣料的研究進(jìn)展-絕緣材料2015.7
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絕緣材料 2015，48(7) 史叢叢等：XETFE電線電纜絕緣料的研究進(jìn)展
9
XETFE電線電纜絕緣料的研究進(jìn)展
史叢叢1，單永東2
（1. 中廣核三角洲（江蘇）塑化有限公司，江蘇 太倉 215400；
2. 中廣核三角洲（蘇州）新材料研發(fā)有限公司，江蘇 太倉 215400)
摘要：輻照交聯(lián)乙烯-四氟乙烯（XETFE）共聚物絕緣電線電纜具有耐高溫、耐輻射、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，是航空航
天線纜的主要品種之一。通過介紹輻照交聯(lián)乙烯-四氟乙烯（XETFE）絕緣料的配方研究、加工工藝、標(biāo)準(zhǔn)等
國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，指出了該絕緣料需要解決的技術(shù)難點(diǎn)，展望了其發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：輻照交聯(lián)乙烯-四氟乙烯(XETFE)；絕緣料；電線電纜
中圖分類號(hào)：TM215；TM249 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-9239（2015）07-0009-04
Research Development of XETFE Wire and
Cable Insulating Materials
Shi Congcong1, Shan Yongdong2
(1. CGN-Delta(Jiangsu) Plastic & Chemical Co., Ltd., Taicang 215400, China;
2. CGN-Delta(Suzhou) New Materials R&D Co., Ltd., Taicang 215400, China)
Abstract: Irradiation crosslinking ethylene-tetrafluoroethylene(XETFE) copolymer insulation wire and cable
has advantages of high temperature resistance, radiation resistance, and light quality, and it is one of the
most important type of aerospace cables. The formula, processing technology, standards, and research
situation of XETFE were introduced, the technical difficulty was pointed out, and the prospect was
proposed.
Key words: irradiation crosslinking ethylene-tetrafluoroethylene(XETFE); insulating material; wire and cable
0 引 言 烯(PTFE)良好的耐熱、耐化學(xué)性能，同時(shí)耐輻照性
輻照交聯(lián)乙烯-四氟乙烯(XETFE)是在乙烯-四 能提高，可以熱塑性加工用于電線電纜絕緣料、電
氟乙烯共聚物中加入輻照交聯(lián)敏化劑、抗氧劑、阻 容器薄膜和防腐涂料等。
燃劑、穩(wěn)定劑等助劑后，經(jīng)輻照交聯(lián)得到的一種可 為了進(jìn)一步提高ETFE線纜的使用溫度，交聯(lián)
耐200℃高溫的高性能絕緣材料。乙烯-四氟乙烯 的ETFE(XETFE)線纜被開發(fā)出來。ETFE樹脂經(jīng)輻
共聚物（ETFE）又稱F40，是乙烯和四氟乙烯交替排 照交聯(lián)后，其耐輻射性能、抗拉強(qiáng)度和抗老化性能
列的共聚物。由于ETFE二元共聚物的各方面性能 得到極大提升，耐高溫性能也大為改善，長期工作
不夠穩(wěn)定和完善，因此現(xiàn)在商用的ETFE都在聚合 溫度從150℃提高到200℃。交聯(lián)ETFE具有優(yōu)異
過程中加入了少量的第三單體，以改善ETFE的性 的介電性能，還具有密度小、強(qiáng)度大、耐輻射、耐老
能。ETFE是一種無色透明的顆粒狀結(jié)晶體，結(jié)晶 化等優(yōu)點(diǎn)，因此在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。ETFE
度為50%～60%，熔點(diǎn)為265～280 ℃，密度僅為 樹脂50%以上的產(chǎn)量都用作電線電纜絕緣料。
1.7 g/cm3，是最強(qiáng)韌和最輕的氟塑料。它是一種良 XETFE絕緣電線電纜是目前飛機(jī)用兩大主要線種
好的電介質(zhì)材料，絕緣性能優(yōu)異，介電常數(shù)為2.6，電 之一。
阻率高，介質(zhì)損耗因數(shù)低。ETFE 的使用溫度
為-65～150 ℃，范圍較廣。ETFE保持了聚四氟乙 1 XETFE絕緣料的配方
—————————————
ETFE的分子鏈中含有乙烯結(jié)構(gòu)，因此在電子
收稿日期：2014-11-05 修回日期：2015-01-05
束輻照下具有交聯(lián)傾向。由于氟化氫（HF）的形
作者簡介：史叢叢（1988-），女（漢族），山東聊城人，工程師，主要從
事電纜料開發(fā)工作；單永東（1970-），男（漢族），江蘇人，高級(jí)工程 成和各種自由基的鏈內(nèi)鏈間反應(yīng)等，使 ETFE
師，主要從事電纜料的研究工作。 在常溫下交聯(lián)需要相當(dāng)大的輻射劑量，需要在高絕緣材料 2015，48(7) 史叢叢等：XETFE電線電纜絕緣料的研究進(jìn)展
11
驗(yàn)如圖1所示，試樣掛在規(guī)定直徑的試棒上，將試樣 300℃。
兩端各剝?nèi)ヒ欢ㄩL度的絕緣層，在露出的導(dǎo)體上掛 XETFE絕緣料的加工最好采用雙螺桿擠出機(jī)，
一定質(zhì)量的砝碼，經(jīng)300℃高溫處理7h后，取下試 該擠出機(jī)混料快、塑化均勻，料在料筒中的停留時(shí)
樣冷卻到室溫，將試樣繞試棒正、反彎曲兩次，要求 間短，減少了交聯(lián)敏化劑的揮發(fā)和自聚。由于ET-
試樣不開裂；再做2500V、5min的浸水耐壓試驗(yàn)， FE在高溫加工過程中會(huì)產(chǎn)生腐蝕性的HF氣體，因
要求試樣不擊穿。 此擠出機(jī)的料筒和螺桿應(yīng)采用耐高溫的防腐蝕材
料制成。
表1 SAE AS 22759與GJB 773A中XETFE的技術(shù)指標(biāo) 鄭偉等[6]先將ETFE樹脂與阻燃劑、抗氧劑等其
Tab.1 The comparison of technical indexes between 他助劑材料共混，用雙螺桿擠出機(jī)熔融造粒，熔融
SAE AS 22759 and GJB 773A for XETFE 擠出溫度為230～300℃，再將造好的粒子與進(jìn)口高
性能項(xiàng)目 SAE AS 22759 GJB 773A 性能交聯(lián)敏化劑共混造粒制得XETFE絕緣料，熔融
抗張強(qiáng)度(23℃)/MPa ≥35 ≥35 擠出溫度為240～290℃，用該材料制得的電線符合
斷裂伸長率/% ≥75 ≥50 MIL-W-22759標(biāo)準(zhǔn)。
介電常數(shù) 2.5～2.7 2.5～2.7
5 XETFE絕緣料的研究進(jìn)展
介質(zhì)損耗角正切 ≤1×10-3 ≤1×10-3
眾所周知，ETFE是最強(qiáng)韌的氟塑料，也是最輕
體積電阻率(23℃)/(Ω cm) ≥1×1015 ≥1×1015
·
的氟塑料。ETFE樹脂最先由美國杜邦公司于20世
紀(jì)70年代研發(fā)成功，隨后日本等國也相繼研發(fā)成
功。主要商品牌號(hào)有美國杜邦公司的Tefzel牌號(hào)和
日本旭硝子公司的Fluon牌號(hào)。商品化的ETFE樹
脂中都加入了第三單體來改善二元共聚物的不足
之處[7]。而且根據(jù)ETFE樹脂的用途和性能不同，加
入的第三單體的種類和數(shù)量也有很大差別。國內(nèi)
從20世紀(jì)60～70年代開始研發(fā)ETFE產(chǎn)品，近兩年
圖1 交聯(lián)度驗(yàn)證試驗(yàn)示意圖
有一些用于涂料、容器、管道內(nèi)襯的ETFE樹脂相繼
Fig.1 The schematic diagram of cross-linking degree
test of XETFE 研發(fā)成功，但是用于電線電纜的ETFE樹脂至今未
能商業(yè)化生產(chǎn)。
4 XETFE絕緣料的加工工藝 在20世紀(jì)70年代前后，Raychem公司、日立電
文獻(xiàn)中對(duì)XETFE絕緣料的線纜擠出工藝報(bào)道 線株式會(huì)社、International Telephone and telegraph
較多，但大部分都是采用國外的XETFE絕緣料做線 公司、住友電氣工業(yè)株式會(huì)社等相繼進(jìn)行XETFE絕
纜工藝的探索，而將ETFE加工成XETFE絕緣料的 緣電線的研制工作，其中以Raychem公司最為成
加工工藝的報(bào)道卻很少。XETFE絕緣料的加工過 功，在70年代末就已形成產(chǎn)業(yè)化，其產(chǎn)品被美國軍
程主要包括以下3個(gè)過程：①混料，將ETFE原料、敏 方認(rèn)可，列入MIL-W-22759標(biāo)準(zhǔn)[8]。
化劑、阻燃劑、抗氧劑及其他助劑混合均勻。一般 雖然經(jīng)過幾十年的發(fā)展，但由于XETFE的研發(fā)
采用高速混合機(jī)；②擠出造粒，將混合好的料用螺 成本高、投入大、技術(shù)含量高，至今成熟的XETFE絕
桿擠出機(jī)在一定加工溫度下擠出造粒；③烘干，包 緣料仍掌握在國外少數(shù)幾家大公司手中，如美國的
裝。其中技術(shù)難度最大的是擠出造粒過程。ETFE Raychem公司、瑞士的Colorant公司、日本的旭硝子
的熔點(diǎn)在260～280℃，結(jié)晶料，吸濕性小，成型收縮 和大金公司等。
率為3.1%～7.7%，流動(dòng)性差，極易分解，分解時(shí)釋放 我國自20世紀(jì)80年代起關(guān)于ETFE輻照的研
出腐蝕性氣體，其加工溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在350℃以 究逐漸增多，90年代前后主要對(duì)ETFE的輻照交聯(lián)
內(nèi)，350℃以上容易引起發(fā)黃或氣泡。由于加入的 行為進(jìn)行了深入的理論研究，為XETFE絕緣料的研
交聯(lián)敏化劑是低分子有機(jī)物，在高溫下易揮發(fā)和分 究奠定了一定的理論基礎(chǔ)。2000年以后關(guān)于XET-
解，因此 XETFE 絕緣料的加工溫度不宜超過 FE絕緣料的配方和加工工藝以及XETFE絕緣線纜
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XETFE電線電纜絕緣料的研究進(jìn)展
史叢叢1，單永東2
（1. 中廣核三角洲（江蘇）塑化有限公司，江蘇 太倉 215400；
2. 中廣核三角洲（蘇州）新材料研發(fā)有限公司，江蘇 太倉 215400)
摘要：輻照交聯(lián)乙烯-四氟乙烯（XETFE）共聚物絕緣電線電纜具有耐高溫、耐輻射、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，是航空航
天線纜的主要品種之一。通過介紹輻照交聯(lián)乙烯-四氟乙烯（XETFE）絕緣料的配方研究、加工工藝、標(biāo)準(zhǔn)等
國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，指出了該絕緣料需要解決的技術(shù)難點(diǎn)，展望了其發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：輻照交聯(lián)乙烯-四氟乙烯(XETFE)；絕緣料；電線電纜
中圖分類號(hào)：TM215；TM249 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-9239（2015）07-0009-04
Research Development of XETFE Wire and
Cable Insulating Materials
Shi Congcong1, Shan Yongdong2
(1. CGN-Delta(Jiangsu) Plastic & Chemical Co., Ltd., Taicang 215400, China;
2. CGN-Delta(Suzhou) New Materials R&D Co., Ltd., Taicang 215400, China)
Abstract: Irradiation crosslinking ethylene-tetrafluoroethylene(XETFE) copolymer insulation wire and cable
has advantages of high temperature resistance, radiation resistance, and light quality, and it is one of the
most important type of aerospace cables. The formula, processing technology, standards, and research
situation of XETFE were introduced, the technical difficulty was pointed out, and the prospect was
proposed.
Key words: irradiation crosslinking ethylene-tetrafluoroethylene(XETFE); insulating material; wire and cable
0 引 言 烯(PTFE)良好的耐熱、耐化學(xué)性能，同時(shí)耐輻照性
輻照交聯(lián)乙烯-四氟乙烯(XETFE)是在乙烯-四 能提高，可以熱塑性加工用于電線電纜絕緣料、電
氟乙烯共聚物中加入輻照交聯(lián)敏化劑、抗氧劑、阻 容器薄膜和防腐涂料等。
燃劑、穩(wěn)定劑等助劑后，經(jīng)輻照交聯(lián)得到的一種可 為了進(jìn)一步提高ETFE線纜的使用溫度，交聯(lián)
耐200℃高溫的高性能絕緣材料。乙烯-四氟乙烯 的ETFE(XETFE)線纜被開發(fā)出來。ETFE樹脂經(jīng)輻
共聚物（ETFE）又稱F40，是乙烯和四氟乙烯交替排 照交聯(lián)后，其耐輻射性能、抗拉強(qiáng)度和抗老化性能
列的共聚物。由于ETFE二元共聚物的各方面性能 得到極大提升，耐高溫性能也大為改善，長期工作
不夠穩(wěn)定和完善，因此現(xiàn)在商用的ETFE都在聚合 溫度從150℃提高到200℃。交聯(lián)ETFE具有優(yōu)異
過程中加入了少量的第三單體，以改善ETFE的性 的介電性能，還具有密度小、強(qiáng)度大、耐輻射、耐老
能。ETFE是一種無色透明的顆粒狀結(jié)晶體，結(jié)晶 化等優(yōu)點(diǎn)，因此在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。ETFE
度為50%～60%，熔點(diǎn)為265～280 ℃，密度僅為 樹脂50%以上的產(chǎn)量都用作電線電纜絕緣料。
1.7 g/cm3，是最強(qiáng)韌和最輕的氟塑料。它是一種良 XETFE絕緣電線電纜是目前飛機(jī)用兩大主要線種
好的電介質(zhì)材料，絕緣性能優(yōu)異，介電常數(shù)為2.6，電 之一。
阻率高，介質(zhì)損耗因數(shù)低。ETFE 的使用溫度
為-65～150 ℃，范圍較廣。ETFE保持了聚四氟乙 1 XETFE絕緣料的配方
—————————————
ETFE的分子鏈中含有乙烯結(jié)構(gòu)，因此在電子
收稿日期：2014-11-05 修回日期：2015-01-05
束輻照下具有交聯(lián)傾向。由于氟化氫（HF）的形
作者簡介：史叢叢（1988-），女（漢族），山東聊城人，工程師，主要從
事電纜料開發(fā)工作；單永東（1970-），男（漢族），江蘇人，高級(jí)工程 成和各種自由基的鏈內(nèi)鏈間反應(yīng)等，使 ETFE
師，主要從事電纜料的研究工作。 在常溫下交聯(lián)需要相當(dāng)大的輻射劑量，需要在高絕緣材料 2015，48(7) 史叢叢等：XETFE電線電纜絕緣料的研究進(jìn)展
11
驗(yàn)如圖1所示，試樣掛在規(guī)定直徑的試棒上，將試樣 300℃。
兩端各剝?nèi)ヒ欢ㄩL度的絕緣層，在露出的導(dǎo)體上掛 XETFE絕緣料的加工最好采用雙螺桿擠出機(jī)，
一定質(zhì)量的砝碼，經(jīng)300℃高溫處理7h后，取下試 該擠出機(jī)混料快、塑化均勻，料在料筒中的停留時(shí)
樣冷卻到室溫，將試樣繞試棒正、反彎曲兩次，要求 間短，減少了交聯(lián)敏化劑的揮發(fā)和自聚。由于ET-
試樣不開裂；再做2500V、5min的浸水耐壓試驗(yàn)， FE在高溫加工過程中會(huì)產(chǎn)生腐蝕性的HF氣體，因
要求試樣不擊穿。 此擠出機(jī)的料筒和螺桿應(yīng)采用耐高溫的防腐蝕材
料制成。
表1 SAE AS 22759與GJB 773A中XETFE的技術(shù)指標(biāo) 鄭偉等[6]先將ETFE樹脂與阻燃劑、抗氧劑等其
Tab.1 The comparison of technical indexes between 他助劑材料共混，用雙螺桿擠出機(jī)熔融造粒，熔融
SAE AS 22759 and GJB 773A for XETFE 擠出溫度為230～300℃，再將造好的粒子與進(jìn)口高
性能項(xiàng)目 SAE AS 22759 GJB 773A 性能交聯(lián)敏化劑共混造粒制得XETFE絕緣料，熔融
抗張強(qiáng)度(23℃)/MPa ≥35 ≥35 擠出溫度為240～290℃，用該材料制得的電線符合
斷裂伸長率/% ≥75 ≥50 MIL-W-22759標(biāo)準(zhǔn)。
介電常數(shù) 2.5～2.7 2.5～2.7
5 XETFE絕緣料的研究進(jìn)展
介質(zhì)損耗角正切 ≤1×10-3 ≤1×10-3
眾所周知，ETFE是最強(qiáng)韌的氟塑料，也是最輕
體積電阻率(23℃)/(Ω cm) ≥1×1015 ≥1×1015
·
的氟塑料。ETFE樹脂最先由美國杜邦公司于20世
紀(jì)70年代研發(fā)成功，隨后日本等國也相繼研發(fā)成
功。主要商品牌號(hào)有美國杜邦公司的Tefzel牌號(hào)和
日本旭硝子公司的Fluon牌號(hào)。商品化的ETFE樹
脂中都加入了第三單體來改善二元共聚物的不足
之處[7]。而且根據(jù)ETFE樹脂的用途和性能不同，加
入的第三單體的種類和數(shù)量也有很大差別。國內(nèi)
從20世紀(jì)60～70年代開始研發(fā)ETFE產(chǎn)品，近兩年
圖1 交聯(lián)度驗(yàn)證試驗(yàn)示意圖
有一些用于涂料、容器、管道內(nèi)襯的ETFE樹脂相繼
Fig.1 The schematic diagram of cross-linking degree
test of XETFE 研發(fā)成功，但是用于電線電纜的ETFE樹脂至今未
能商業(yè)化生產(chǎn)。
4 XETFE絕緣料的加工工藝 在20世紀(jì)70年代前后，Raychem公司、日立電
文獻(xiàn)中對(duì)XETFE絕緣料的線纜擠出工藝報(bào)道 線株式會(huì)社、International Telephone and telegraph
較多，但大部分都是采用國外的XETFE絕緣料做線 公司、住友電氣工業(yè)株式會(huì)社等相繼進(jìn)行XETFE絕
纜工藝的探索，而將ETFE加工成XETFE絕緣料的 緣電線的研制工作，其中以Raychem公司最為成
加工工藝的報(bào)道卻很少。XETFE絕緣料的加工過 功，在70年代末就已形成產(chǎn)業(yè)化，其產(chǎn)品被美國軍
程主要包括以下3個(gè)過程：①混料，將ETFE原料、敏 方認(rèn)可，列入MIL-W-22759標(biāo)準(zhǔn)[8]。
化劑、阻燃劑、抗氧劑及其他助劑混合均勻。一般 雖然經(jīng)過幾十年的發(fā)展，但由于XETFE的研發(fā)
采用高速混合機(jī)；②擠出造粒，將混合好的料用螺 成本高、投入大、技術(shù)含量高，至今成熟的XETFE絕
桿擠出機(jī)在一定加工溫度下擠出造粒；③烘干，包 緣料仍掌握在國外少數(shù)幾家大公司手中，如美國的
裝。其中技術(shù)難度最大的是擠出造粒過程。ETFE Raychem公司、瑞士的Colorant公司、日本的旭硝子
的熔點(diǎn)在260～280℃，結(jié)晶料，吸濕性小，成型收縮 和大金公司等。
率為3.1%～7.7%，流動(dòng)性差，極易分解，分解時(shí)釋放 我國自20世紀(jì)80年代起關(guān)于ETFE輻照的研
出腐蝕性氣體，其加工溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在350℃以 究逐漸增多，90年代前后主要對(duì)ETFE的輻照交聯(lián)
內(nèi)，350℃以上容易引起發(fā)黃或氣泡。由于加入的 行為進(jìn)行了深入的理論研究，為XETFE絕緣料的研
交聯(lián)敏化劑是低分子有機(jī)物，在高溫下易揮發(fā)和分 究奠定了一定的理論基礎(chǔ)。2000年以后關(guān)于XET-
解，因此 XETFE 絕緣料的加工溫度不宜超過 FE絕緣料的配方和加工工藝以及XETFE絕緣線纜
