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FEP

(化學物質)

鎖定
FEP全稱為Fluorinated ethylene propylene,翻譯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 [1-2]  ) 英文商品名Teflon* FEP,是一類化學物質。FEP是四氟乙烯六氟丙烯共聚而成的。FEP結晶熔化點為304℃,密度為2.15g/CC(克/立方厘米)。
FEP可應用到軟性塑料,其拉伸強度耐磨性抗蠕變性低於許多工程塑料。它是化學惰性的,在很寬的温度和頻率範圍內具有較低的介電常數(2.1)。
中文名
氟乙烯丙烯共聚物
外文名
Fluorinated ethylene propylene
別    名
聚全氟乙丙烯 [1-2] 
簡    稱
FEP或F46 [1-2] 
全    稱
氟化乙烯丙烯共聚物

FEP屬性

該材料不引燃,可阻止火焰的擴散。它具有優良的耐磨性,摩擦係數較低,從低温到392F均可使用。該材料可製成用於擠塑和模塑的粒狀產品,用作流化牀和靜電塗飾的粉末,也可製成水分散液。半成品有膜、板。棒和單纖維。美國市場經銷的FEP有DuPont公司的 Teflon牌、Daikin公司的Neoflo牌、Hoechst Celanese公司的IHoustaflow牌。其主要的用途是用於製作管和化學設備的內襯、滾筒面層及各種電線和電纜,如飛機掛鈎線、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塗層。
聚全氟乙丙烯FEP或者 F46,是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物,六氟丙烯的含量約15%左右,是聚四氟乙烯的改性材料。
F-46樹脂既具有與聚四氟乙烯相似的特性,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烯加工困難的不足,使其成為代替聚四氟乙烯的材料,在電線電纜生產中廣泛應用於高温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。
根據加工需要,F-46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;漆料供噴塗等用。

FEP結構特點

F-46樹脂和聚四氟乙烯一樣,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,結構式如下:
由此可見,F-46樹脂和聚四乙烯雖都由碳氟元素組成,碳鏈周圍完全被氟原子包圍着,但F-46其大分子的主鏈上有分支和側鏈。這種結構上的差別對於材料在長期應力下的温度範圍上限來看,無很大影響,F-46的上限温度為200℃,而聚四氟乙烯的最高使用温度是260℃。但是,這種結構上的差別,卻使F-46樹脂具有相當確定的熔點,並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。
結構式 結構式

FEP性能

F-46中六氟丙烯的含量對共聚體的性能是有一定的影響。當前生產的F-46樹脂的六氟丙烯的含量,通常在14%-25%(質量分數)左右。

FEP物理性能

F-46樹脂的分子量測定,當前尚無可行的方法。但它在380℃時的熔融粘度要比聚四氟乙烯低,為103-104Pa.s。可見F-46的分子量比聚四氟乙烯低得多。
F-46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F-46樹脂的熔點大多在250-270℃之間,比聚四氟乙烯低。
F-46樹脂是一種結晶性高聚物結晶度比聚四氟乙烯低一些,當F-46熔體緩慢冷卻到晶體熔點以下温度時,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。F-46的晶體結構形態,均為球晶結構,並隨樹脂和加工成型温度及熱處理方式的不同而有一定的差異。

FEP電絕緣性能

F-46的電絕緣性能和聚四氟乙烯十分相近。它的介電係數從深冷到最高工作温度,從50Hz到1010Hz超高頻的廣闊範圍內幾乎不變,並且很低,僅2.1左右。介質損耗角正切隨頻率的變化則有些變化,但隨温度變化不大。
F-46樹脂的體積電阻率很高,一般大於1015Ω·m,且隨温度變化甚微,也不受水和潮氣的影響。耐電弧大於165s。
F-46的擊穿場隨厚度的減少而提高,當厚度大於1mm時,擊穿場強在30kV/mm以上,但不隨温度的變化而變化。

FEP熱性能

F-46樹脂的耐熱性能僅次於聚四氟乙烯,能在-85-+200℃的温度範圍內連續使用。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。
F-46樹脂的熱分解温度高於熔點温度,在400℃以上才發生顯著的熱分解,分解產物主要是四氟乙烯六氟丙烯。由於F-46大分子通常帶有的等端基在熔點以上温度時也會分解,因此300℃以上進行加工時也必須注意適當的通風。F-46在熔點温度以下是相當穩定的,但在200℃高温下機械強度損失較大。圖2是F-46樹脂的熔融指數在恆温下的瞬間變化情況,熔融指數表示F-46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F-46與F-4絕緣電線相比較的壽命曲線。
F-46在-250℃時仍不完全硬脆,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。

FEP耐化學穩定性

F-46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。除與高温下的氟元素、熔融的鹼金屬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。

FEP力學性能

F-46與聚四氟乙烯相比,硬度及抗拉強度略有提高,摩擦係數也比聚四氟乙烯略大。常温下,F-46具有較好的耐蠕變性能;但當温度高於100℃時,耐蠕變性能反而不及聚四氟乙烯。

FEP其他性能

F-46樹脂在大氣中抗氧化性能非常好,耐大氣穩定性高。F-46的耐輻照性要比聚四氟乙烯好,略遜於聚乙烯。在空氣中和室温下,F-46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。

FEP生產要點

F-46具有較好的加工工藝性能。可採用通常的擠出法包覆電線電纜絕緣層。為了正確設計擠出機和模具,控制和掌握F-46樹脂的加工條件,首先應瞭解F-46的流變性能。F-46在390℃温度下剪切應力剪切速率的關係。其粘度μA隨剪切速率加而下降。 F-46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,結果使製品表面粗糙,無光澤和起層。F-46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。
F-46樹脂在加工中有兩個特徵,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儘量消除或改善熔融破裂和提高生產率,通常採取以下措施:第一,採用擠管式模具,擴大模子的開口,以減慢聚合物在模口的流速,使之在低於臨界剪切速率的適中擠出速度下擠出樹脂,並提高生產率;第二,在不致使樹脂分解的前提下,儘可能提高熔融樹脂的温度,以降低樹脂粘度,從而提高其臨界剪切速率。

FEP主要參數

F-46的擠出機,一般採用單頭全螺紋、等距、突變壓縮型螺桿。為保證F-46樹脂的充分塑化,螺桿的均化區長度,通常佔螺桿全長的25%左右;螺桿頂端呈圓錐形,以防止樹脂的停滯和分解。
螺桿的主要技術參數如下:
加料區長度 15.5D 壓縮區長度0.5D
均化區長度難關 4D 螺紋寬帶0.1D
加料區螺紋槽深 ?h1 1/6D
均化區螺紋槽深?h2 1/18D
壓縮比 ?h1/h2 3

FEP工藝要點

(1)供料:F-46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F-46絕緣層內外温度均一,導電線芯應預熱至300-350℃。
(3)擠出機的温度分佈:擠出機一般以280℃(進料口)至380℃(機頭)直線上升的温度分佈為好;機頭温度波動範圍不大於±5℃,並應在不致使樹脂分解的前提下,儘量提高機頭温度,以降低樹脂的熔融粘度。擠出機機身(自進料口至機頭)、機頭、模套的參考温度如下:
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範圍內。
(5)螺桿的轉速:協同温度將螺桿轉速調好後,在F-46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)模具模口保温:保温區應佈滿整個拉伸區,保温温度在350-380℃,以避免F-46的錐體至成型之前,由於表面驟冷而形成應力,從而導致絕緣開裂。
(7)絕緣電線冷卻:從擠出機擠出後的電線採用水冷。模口與水槽距離以較近為宜,建議不大於20cm。
(8)設置濾網。為改善F-46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F-46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,有利於質量分析
F-46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繫分子鏈少,或球晶過大、脆弱
(c)不穩定基團產生的大分子斷鏈
(d)樹脂分子量過小或分佈過寬,使材料承受強度降低。
(e)六氟丙烯含量過低,組成分佈不均勻。

FEP加工指標

原材料
[size=-2]MATERIALS
收縮率
SHRINK %
乾燥温度
DRYING
[size=-1]TEMP, ℃
乾燥時間
DRYING
TIME, hr.
加工温度
[size=-1]PROCESSING
TEMP, ℃
模具温度
MOLD
TEMP, ℃
PCT, GF
PEEK, GF
PEI, GF
PES, GF
PPS, GF
PSU, GF
PAR, GF
LCP, GF
0.1 - 0.3
0.1 - 0.2
0.1 - 0.3
0.1 - 0.2
0.1 - 0.2
0.1 - 0.2
0.1 - 0.2
0.1 - 0.2
80 - 130
130 - 150
120 - 150
130 - 150
130 - 150
100 - 120
130 - 150
130 - 150
4 - 6
2 - 4
2 - 4
2 - 4
2 - 4
2 - 4
2 - 4
4 - 6
285 - 310
370 - 400
370 - 450
330 - 380
320 - 370
340 - 400
330 - 390
320 - 390
100 - 125
150 - 200
80 - 150
120 - 160
150 - 160
100 - 160
80 - 130
120 - 150

FEP應用

聚全氟乙丙烯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。F-46在電線電纜生產中廣泛應用於高温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。
FEP:(front-end-processor)前端處理機。設置在中心計算機與通信線路之間,專門負責通信控制。
FEP FEP
從計算機中,FEP是按包接受數據。包的頭位部分是不參於加/解密的。前端處理會將加密後的信息傳輸網絡層,或者接受網絡層傳來的信息。Forefront Endpoint Protection(FEP)
FEP 2010的前身是Forefront Client Security,這是一款付費產品,不過微軟已經提供了免費試用版本。FEP 2010可以簡化並改善端點保護,同時顯着降低基礎結構成本。它基於System Center Configuration Manager 2007 R2和R3,允許客户使用自己現有的客户端管理基礎結構來部署和管理端點保護。這種共享的基礎結構可降低擁有成本,同時提高可見性並對端點管理與安全進行更有效的控制。
FEP 2010適用於各類企業,無論是小企業還是還是大型企業。
參考資料
  • 1.    卓昌明.塑料應用技術手冊.北京市:機械工業出版社,2013:482
  • 2.    張書華,劉偉軍.高性能電纜材料及其應用技術.上海市:上海交通大學出版社,2015:166