全氟乙丙烯樹脂研究范文

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《化工生產與技術雜志》2015年第一期

1實驗部分

1.1原料TFE，自產，質量分數大于99.9999%；HFP，自產，質量分數大于99.99%。PMVE，外購，質量分數大于99%；PEVE，外購，質量分數大于99%；PPVE，外購，質量分數大于99%。

1.2聚合及后處理在50L不銹鋼臥式高壓反應釜內加入無離子水、分散劑，充氮氣試壓不漏，抽空分析氧含量合格后自初始槽加入定量的初始單體，并加熱升溫，達到規定的反應溫度時，用計量泵加入引發劑開始反應，并用膜壓機將補加單體加入高壓釜，維持壓力不變。當補加單體到規定量后，停止反應，回收釜內單體，抽空，放出反應乳液。采用機械破乳凝聚、洗滌、烘箱干燥、雙螺桿擠出機造粒而得到產品。

2結果及討論

2.1臨界剪切速率為了滿足更高的線芯速度下FEP樹脂包覆擠出效率，需要提高FEP臨界剪切速率。提高臨界剪切速率方法包括加寬FEP相對分子質量分布，采用第3單體和引入長支鏈的方式對FEP改性。加寬相對分子質量分布雖然適應成型時高速加工的要求，但熔體張力過高，成型過程變得不穩定，結果發生線徑不均勻。本研究采用PPVE、PEVE對TFE-HFP進行改性。根據ASTMD-3835-96，使用Goettfert毛細管流變儀，在372℃測定了TFE-HFP、TFE-HFP-PPVE和TFE-HFP-PEVE的臨界剪切速率。以升序使用多種柱塞速度（從10s-1開始，隨后以1.4的倍數增加），通過幾何形狀為直徑1mm、長30mm、入口角為90°的毛細管來擠出熔融物。當通過50MPa壓力傳感器監測出達到恒定的流動條件時，取出擠得的單絲進行目視檢查。記錄目視檢查到熔體破壞時的最終切變速率以及目視可檢查到熔體破壞時的第1個切變速率。通過引入第3單體（PPVE和PEVE）獲得長支鏈可以使臨界剪切速率提高2～3倍，獲得了良好的加工性能。PEVE改善TFE-HFP共聚物熔體破裂的臨界剪切速率的效果最佳，在剪切速率達到104s-1時，擠出物平滑無變形，未出現鯊魚狀表面熔體破壞。

2.2抗撓壽命分別采用PPVE、PEVE和PMVE對TFE-HFP共聚物進行了改性，檢測結果見表1。由表1可知，PEVE改性FEP樹脂效果最佳，其MIT抗撓壽命為11900次循環；其次是PPVE，MIT抗撓壽命為8650次循環；最差是PMVE，MIT抗撓壽命只有910次循環。此實驗證明了全氟烷基的重要性，因為它們會直接影響到三元共聚物的韌性，可見全氟乙基的韌性最好。MIT抗撓壽命檢測結果也證明了PPVE和PEVE有很高的韌性。如果改性TFE-HFP共聚物中PMVE含量越高，此共聚物的韌性越差。進一步通過實驗研究了PEVE含量對樹脂MIT抗撓壽命的影響，結果見圖1。由圖1可知，隨著PEVE含量增加，FEP樹脂的抗撓壽命也不斷提高。當PEVE的質量分數大于1.4%以后，樹脂抗撓壽命的增長速度也迅速變慢。

2.3高溫拉伸性能對比了TFE-HFP、TFE-HFP-PPVE、TFE-HFP-PEVE3種共聚物在高溫條件下力學性能，結果見表2。由表2可知，在250℃條件下，TFE-HFP共聚物的極限拉伸強度和極限伸長率均小于三元共聚，TFE-HFP-PEVE三元共聚物的高溫拉伸性能最佳。

2.4熱收縮性能對比了TFE-HFP、TFE-PPVE和TFE-HFP-PEVE三元共聚物薄片的熱收縮性能，薄片以模壓的方式加工而成，其長100mm、寬25mm、厚0.51mm。實驗結果見表3。由表3可知，在130℃和150℃的測試溫度下，TFE-HFP共聚物和三元共聚物均具有很好的熱收縮性能，且遠比TFE-PPVE共聚物好。表3中最后一列數據也能說明TFE-HFP和TFE-HFP-PEVE熱收縮性能更佳。三元共聚物和TFE-HFP共聚物的熱收縮率比TFE-PPVE共聚物高40%～50%。因此，與TFE-PPVE共聚物相比，三元共聚物或FEP制造熱收縮管性能更好，運用尺寸范圍更大。

2.5擠出速率采用熔體拉伸擠出技術中Nokia-Maillefer60mm擠出導線生產線。將TFE-HFP-PEVE和TFE-HFP-PPVE共聚物樹脂擠出絕緣在AWG24固體銅導線（0.51mm）上。TFE-HFP-PEVE和TFE-HFP-PPVE共聚物擠出條件及其結果見表4和表5。由表4可知，電線擠出速率由400m/min增加到1000m/min，火花中斷也不斷增加。由此可知，TFE-HFP-PEVE共聚物的擠出速率達900m/min。由表5可知，TFE-HFP-PPVE共聚物的擠出速率低于600m/min，即TFE-HFP-PEVE共聚物的擠出速率是TFE-HFP-PPVE共聚物的擠出速率的1.5倍。

3結論

綜上所述，PPVE、PEVE能有效提高改善FEP樹脂的臨界剪切速率，提高其電線電纜擠出速率。通過對比，PEVE改性FEP樹脂的臨界剪切速率、抗撓壽命、高溫拉伸強度和擠出速率均比PPVE優異。TFE-HFP-PEVE共聚物的擠出速率能達900m/min。

作者：蘭軍張建新李斌劉斌徐厚紅單位：中昊晨光化工研究院有限公司