一种使用辐照交联氟橡胶制造电线的方法与流程

本发明涉及一种使用辐照交联氟橡胶制造电线的方法。

背景技术：

目前，电线电缆的应用范围越来越广泛，现有的电线电缆绝缘层通常采用pvc材料制成，但是pvc材料易于老化，阻燃性能不高，耐高低温性能差，绝缘层材料的失效，容易导致电气火灾事故的频繁发生。

氟橡胶(fluorelastomer)是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。由于c－f键能大(每摩尔485kj)，且氟原子共价半径为0.064nm，相当于c－c键长的一半，因此氟原子可以把c－c主链很好地屏蔽起来，保证了c－c链的稳定性，使其具有其他橡胶不可比拟的优异性能，如耐高温、耐油、耐化学药品性能，良好的物理机械性能和耐候性、电绝缘性和抗辐射性等，在所有合成橡胶中其综合性能最佳，俗称“橡胶王”。

现有的氟橡胶加工性能差，在生产加工过程中容易出现撕裂断裂等情况，严重影响使用范围。具体应用时，通常在氟橡胶的基础上加入不同组分的配合剂改变或者重新排列不同的分子组合实现特定的性能。通过该方式制成的氟橡胶已广泛应用于现代航空、导弹、火箭、宇宙航行、舰艇、原子能等尖端技术及汽车、造船、化学、石油、电讯、仪器、机械等工业领域。

传统使用pvc材料制造电线绝缘层时，通常将pvc材料融化后包围在电线周围，其生产工艺简单。但是氟橡胶制品为已成型的固态胶状体，其高温融化后会导致其性能改变，不再具有各项良好的性能。

现已有个别厂商使用氟橡胶加工制作电线绝缘层，其通过过氧化物双酚或多羟基化合物与氟橡胶生胶混炼后制得，然后将氟橡胶电线置入到高温高压力硫化炉中进行硫化成型。采用此方法加工时，硫化炉每硫化一次制成一段电线，每段电线的长度由硫化炉的大小决定，通常每次每段电线长度不大于100米，因此不能进行批量连续生产；并且，其硫化成型的时间长达12￣24小时，耗电耗能大；硫化过程会造成硫化剂等物质残留，容易对人体造成影响和对环境造成污染；使用高温高压硫化炉，安全隐患大，对设备要求比较高，设备体积大，投入成本大。因此，目前还尚未将氟橡胶广泛应用于制造电线电缆中。

因此，如何提供一种能够批量连续生产、生产过程对环境无污染的使用氟橡胶制造电线的方法成为了业界需要解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种使用辐照交联氟橡胶制造电线的方法，其生产过程不会对环境造成污染，易于实现大批量连续生产、生产电线无长度限制；生产制得的电线具有较好的耐老化性能、耐高低温性能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种使用辐照交联氟橡胶制造电线的方法，其包括如下步骤：

s1、将辐照交联氟橡胶所需各组分混炼后加工成型为片材，进行三角包打卷处理，压片切条；

s2、将步骤s1处理后的辐照交联氟橡胶送入到螺筒中熟化；

s3、将步骤s2熟化后的辐照交联氟橡胶通过挤出模具挤出，包围在铜线周围，将其冷却成型；

s4、将步骤s3中挤出的辐照交联氟橡胶绝缘层电线通过高能电子加速器进行辐照，制得辐照交联电线。

本发明提供的使用辐照交联氟橡胶制造电线的方法适用于制造电线绝缘层和电缆绝缘层。

本发明通过在氟橡胶生胶中加入一定组分的交联剂进行混炼，制得的辐照交联氟橡胶，采用突变型螺杆，将辐照交联氟橡胶送入到螺筒中熟化，加强辐照交联氟橡胶的挤压力，增加辐照交联氟橡胶绝缘层的密度，避免生产的电线电线漏电、易击穿的现象，提高电线的安全性能，通过挤出模具挤出包围在铜线周围，冷却成型后再采用高能电子加速器辐照，使交联剂发挥作用，提高电线的电线强度、耐老化性能和耐高低温性能，其耐高温200℃，耐低温－40℃。

本发明提供的辐照交联氟橡胶制造电线的方法解决了工业上难以将氟橡胶应用在生产电线的难题，其氟橡胶交联过程无高温、无水汽，提高电线电气性能的同时对环境无污染，生产设备投入低，对环境无污染，易于实现自动化和数字控制，进行大批量连续生产，生产的电线长度无限制。通过本发明提供的方法制得的辐照交联电线具有电气性能优良、耐高低温、不易老化、离火自熄的特点，大大地提高了电线的安全性能和使用寿命，使得电线的应用范围更广。

根据本发明另一具体实施方式，步骤s1中辐照交联氟橡胶混炼时，依次将中等分子量辐照交联氟橡胶生胶(m：20万以上)、低分子量辐照交联氟橡胶生胶(m：10万以下)、除酸剂、脱模剂、填料吸酸剂、交联剂加入双棍开炼机中，分别打卷薄通3－12次；

基于100重量份的辐照交联氟橡胶，加入的各组分质量份数为：

中等分子量辐照交联氟橡胶生胶，70－100份；

低分子量辐照交联氟橡胶生胶0－0份；

除酸剂4－7份；

脱模剂1－2份；

填料吸酸剂25－35份；

交联剂3－6份。

本发明提供的氟橡胶绝缘层各组分以及质量份数，是通过大量不同质量份数的组分材料加工制备的辐照交联氟橡胶混炼胶，制造电线绝缘层或护套层，对电线绝缘层或护套层进行各项性能实验测试，再根据大量的实验测试数据获取得到。

其实验测试步骤如下：

1、选用1.0mm直径大小的铜线，制得外径为3.0mm±0.05，经辐照交联的辐照交联氟橡胶电线，将制得的辐照交联电线分成若干段，用于不同参数的实验测试。

2、测量一段(5m)电线的重量及体积，再将电线置于柴油、二甲苯各50％的溶液中浸泡24小时，测量其浸泡后的重量及体积，计算其浸泡前后的体积变化和重量损失；体积变化≤10％，质量损失≤0.02％为满足要求。

3、抽取电线的绝缘层，使用拉力仪，测得绝缘层老化前的抗张强度及伸长率；再将电线绝缘层放置于高温老化箱，连续老化168小时，取出老化样品后常温放置24小时测试其伸长率及抗张强度，计算其变化保留率。(根据不同的耐高温等级，调整高温老化箱的老化温度：150℃电线老化温度为200℃±2℃，180℃电线老化温度为215℃±2℃，200℃电线老化温度为232℃±2℃，220℃电线老化温度为250℃±2℃。)

4、取一段5米的电线浸水2小时后，进行耐电压测试，至少18kv/1min不击穿时，符合要求。

5、根据不同的耐低温等级，取5米长电线放置于冷柜中，24小时后取出，观察是否开裂变型。(－50℃电线老化温度为－55℃±5℃；－40℃电线老化温度为－45℃±5℃；－30℃电线老化温度为－35℃±5℃；－20℃电线老化温度为－25℃±5℃。)

6、根据ul线缆耐阻燃性能标准方法进行测试，其阻燃性能符合vw－1要求。

7、测试电线在20℃时的绝缘电阻值，绝缘电阻值≥1x10⁵mω.km。

根据本发明另一具体实施方式，辐照交联氟橡胶混炼时，控制辊温在75°以下。避免由于温度过高导致氟橡胶提前熟化，后续难以继续加工。

根据本发明另一具体实施方式，步骤s1中，辐照交联氟橡胶片材的厚度为3－7mm，宽度为30－50mm。辐照交联氟橡胶为成形的橡胶体，切成长条状方便将辐照交联氟橡胶送入到螺槽中，其材料密度保持一定的均匀性。

根据本发明另一具体实施方式，步骤s2中将辐照交联氟橡胶送入到螺筒熟化时，采用突变型螺杆进行螺旋送料，螺杆压缩比3.0￣4.5，长径比为1：25。突变型螺杆包括多段螺杆直径、螺槽深度、螺距均不相同的螺杆，采用突变型螺杆螺旋送料，可在送料的过程中对辐照交联氟橡胶逐步施以一定的挤压力进行挤压，从而增强电线绝缘层中辐照交联氟橡胶的密度，防止电线使用过程中的漏电和被击穿现象。

根据本发明另一具体实施方式，突变型螺杆的温度采用分段温度控制，突变型螺杆设有三段螺杆直径、螺槽深度、螺距均不相同的三个区，三个区的温度为：一区70－160℃，二区80－170℃，三区100－180℃。

通过分段温度加热，给每一段特定螺槽深度的辐照交联氟橡胶施加所需的温度，保证其熟化成形的同时不会影响辐照交联氟橡胶的性能，确保其性能的稳定。

根据本发明另一具体实施方式，步骤s3中的挤出模具包括模套和模芯，模芯为漏斗形，模套为圆柱形、前端设有平面凸起的外壳，模套内设有能够容纳模芯的空心孔，模套套在模芯外，模芯穿过铜线。辐照交联氟橡胶穿过模芯后再经过圆柱形的模套进行再次挤压，增加辐照交联氟橡胶绝缘层的挤压力，提高绝缘层密度，从而进一步提高电线产品质量。

根据本发明另一具体实施方式，挤出模具的挤出温度为105℃－200℃，挤出速度为20－160m/min，包覆辐照交联氟橡胶绝缘层材料的厚度为0.20－3.5mm。

根据本发明另一具体实施方式，步骤s3完成后进一步包括步骤s31：将包围辐照交联氟橡胶绝缘层的电线进行抽真空操作。将裹有辐照交联氟橡胶绝缘层的电线进一步抽真空处理，有利于绝缘层与铜线之间包裹得更紧，提高电线产品的质量。

根据本发明另一具体实施方式，步骤s4中高能电子加速器进行辐照交联的参数为：束压1.0－1.5mev，束流5－70ma，剂量20－100kgy，速度为40－500m/min。

与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：

1、本发明通过在氟橡胶生胶中，加入除酸剂除去生胶内部的酸性物质；加入填料吸酸剂提高氟橡胶的机械性能、阻燃性能、电器性能和抗老化性能；加入交联剂和脱模剂，后期再进行辐照交联从而增强辐照交联氟橡胶的强度、耐老化性能，耐高低温性能。

2、本发明通过在氟橡胶生胶中加入交联剂，电线成形后再使用高能电子加速器进行辐照进行辐照交联，其交联过程无高温、无水汽，提高电线电气性能的同时对环境无污染，易于实现批量化生产。

3、本发明通过辐照交联氟橡胶制作电线绝缘层，生产得到的电线具有电气性能优良、耐高低温、不易老化、离火自熄的特点，大大地提高了电线的电气性能、安全性能和使用寿命，使得电线的应用范围更广。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是实施例1的辐照交联氟橡胶制造电线的方法流程图；

图2是实施例1的突变型螺杆的结构示意图；

图3是实施例1的挤出模具的模芯结构示意图；

图4是实施例1的挤出模具的模套结构示意图；

图5是实施例1的挤出模具的模套和模芯装配示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种使用辐照交联氟橡胶制造电线的方法，如图1所示，其包括如下步骤：

s1、将辐照交联氟橡胶所需各组分混炼后加工成型为片材，进行三角包打卷处理；

辐照交联氟橡胶混炼时，依次将中等分子量辐照交联氟橡胶生胶(m：20万以上)、低分子量辐照交联氟橡胶生胶(m：10万以下)、除酸剂、脱模剂、填料吸酸剂、交联剂加入双棍开炼机中，分别打卷薄通3－12次；

基于100重量份的辐照交联氟橡胶，加入的各组分质量份数为：

中等分子量辐照交联氟橡胶生胶，70－100份；

低分子量辐照交联氟橡胶生胶，0－30份；

除酸剂4－7份；

脱模剂1－2份；

填料吸酸剂25－35份；

交联剂3－6份。

生胶中加入除酸剂除去生胶内部的酸性物质，加入填料吸酸剂提高氟橡胶的机械性能、阻燃性能、电器性能和抗老化性能，加入交联剂和脱模剂便于氟橡胶产品的后期加工生产。根据实际应用需求，可加入1－3份的染色剂。

本实施例提供的各组分材料及各组分材料的质量份数为通过大量不同质量份数的组分材料加工制备的辐照交联氟橡胶做成电线，对电线进行老化实验测试，得到最优的各组分质量份数配比。其耐老化及安全性能得到验证和保障。

辐照交联氟橡胶混炼时，控制辊温在75°以下。避免由于温度过高导致氟橡胶提前熟化，后续难以继续加工。

辐照交联氟橡胶片材的厚度为3－7mm，宽度为30－50mm。辐照交联氟橡胶为成形的橡胶体，切成长条状方便将辐照交联氟橡胶送入到螺槽中，其材料密度保持一定的均匀性。通过三角包打卷处理减少辐照交联氟橡胶与操作案板之间的接触面积，避免辐照交联氟橡胶粘附在操作案板和螺旋杆上。

s2、将步骤s1处理后的辐照交联氟橡胶送入到螺筒中熟化；

螺筒中设有突变型螺杆，参见图2，螺筒内根据突变型螺杆的突变关节，对其进行分段温度控制，突变型螺杆设有三段螺杆直径和螺槽深度不同的三个区，三个区的温度为：一区70－160℃，二区80－170℃，三区100－180℃。

将辐照交联氟橡胶送入到突变型螺杆的螺槽处，通过突变型螺杆的转动进行螺旋送料，将辐照交联氟橡胶依次输送到不同温度的三个区，进行不同程度的熟化。辐照交联氟橡胶通过突变型的螺杆送料，螺杆压缩比3.0￣4.5，长径比为1：25。其每段螺杆处的螺槽深度不一致，螺槽较深的位置辐照交联氟橡胶的厚度较厚，而螺槽较浅的位置辐照交联氟橡胶的厚度较薄，根据需要熟化的程度以及螺槽深度，设定各个区所需要的温度。避免温度过高导致辐照交联氟橡胶熟化过度，从而影响辐照交联氟橡胶的性能，通过分段温度加热的方式给每一段特定螺槽深度的辐照交联氟橡胶施加所需的温度，保证其熟化的同时不会影响辐照交联氟橡胶的性能，确保氟橡胶性能的稳定。

突变型螺杆的每两段螺杆之间，突变处光滑过渡，不设有死角。辐照交联氟橡胶从突变型螺杆的螺槽之间流线型挤出，如突变处不光滑的话，会导致辐照交联氟橡胶形成尖角或锐棱，使得辐照交联氟橡胶挤出后形成较大气泡或者空洞，导致电线使用时容易被击穿或漏电。

s3、将步骤s2熟化后的辐照交联氟橡胶通过挤出模具挤出，包围在铜线周围，将其冷却成型；

参见图3至图5，挤出模具包括模套2和模芯1，模芯1为漏斗形，模套2为圆柱形、前端设有平面凸起21的外壳，模套内设有能够容纳模芯的空心孔22，模套套在模芯外，模芯穿过铜线。挤出模具安装在机头3内。

挤出模具的挤出温度为105℃－200℃，挤出速度为20－160m/min，包覆绝缘层材料的厚度为0.20－3.5mm。

将包围辐照交联氟橡胶绝缘层的电线进行抽真空操作。将裹有辐照交联氟橡胶绝缘层的电线进一步进行抽真空处理，有利于绝缘层与铜线之间包裹得更紧，提高电线产品的质量。

s4、将步骤s3中挤出的辐照交联氟橡胶绝缘层电线通过高能电子加速器进行辐照，制得辐照交联电线。

高能电子加速器进行辐照交联的参数为：束压1.0－1.5mev，束流5－70ma，剂量20－100kgy，速度为40－500m/min。

本实施例通过在氟橡胶生胶中加入一定组分的交联剂进行混炼，制得的辐照交联氟橡胶，采用突变型螺杆，将辐照交联氟橡胶送入到螺筒中熟化，加强辐照交联氟橡胶的挤压力，增加辐照交联氟橡胶绝缘层的密度，避免生产的电线电线漏电、易击穿的现象，提高电线的安全性能，通过挤出模具挤出包围在铜线周围，冷却成型后再采用高能电子加速器辐照，使交联剂发挥作用，提高电线的电线强度、耐老化性能和耐高低温性能。

生产得到的电线主要技术指标：长期使用温度典型值：－40℃￣200℃(最大应用范围－50℃至230℃)；耐高电压测试≥18kv.ac.50hz/mm；老化前抗张强度≥6n/mm²，伸长率≥150％；老化后抗张强度变化保留率≥50％，伸长变化保留率≥25％；耐油耐老化(柴油+二甲苯常温浸泡24h后)体积变化≤10％，质量损失≤0.02％；阻燃性能符合ulvw－1要求。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。