专利名称：用于电导体的多层绝缘系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于电导体的多层绝缘系统、绝缘电导体、制备绝缘导体的方法和通过该方法制备的绝缘导体。本发明的绝缘导体重量轻，能够承受最大至约230℃的温度等级，表现出良好的机械耐久性和耐水解性。同样，这些绝缘线特别适用于飞机电线和电缆。
背景技术：
电绝缘必须满足各种结构和工作需要。这些需要对用于飞机和类似设备中的电缆来说是特别严格的。应用于这些方面的电缆必须表现出电、热和机械性能的平衡，具有通过例如耐磨损性和耐切割性、耐化学和流体性、干和湿电弧痕迹、可燃性和烟产生等的性能评定的整体工作表现。同时，这些电缆必须符合严格的重量限制。
公知地，飞机电线结构包括聚酰亚胺内层和聚四氟乙烯(PTFE)外层。在该结构中，通过在导体周围以重叠的方式螺旋卷绕涂覆有粘合剂(例如PTFE、氟化乙烯丙烯(FEP)或全氟烷氧基(PFA))的聚酰亚胺带形成聚酰亚胺内层。在螺旋卷绕带的接缝处热密封螺旋卷绕的聚酰亚胺带。通过在热密封的聚酰亚胺内层周围螺旋卷绕未烧结的PTFE带形成PTFE外层。通过在螺旋卷绕接缝处烧结卷绕的带热密封未烧结的PTFE外层。
上面提及的飞机电线结构具有大约260℃的温度等级，同时表现出良好的机械耐久性，这些电线结构仅提供了由低至中级的长期耐湿性和激光可标记性能。另外，PTFE外层可容易地被剥离，于是暴露出内层而使其在潮湿环境中容易水解。
本领域技术人员可以容易地了解到，上述飞机电线结构不能使用辐射交联的外层，其中将例如PTFE、FEP和PFA的全氟化聚合物置于辐射中能使这些材料降解。
包括一层或多层挤出的乙烯四氟乙烯(ETFE)共聚物的飞机电线结构也是公知的。在这些结构中，一般通过辐射将ETFE共聚物层交联而达到超过150至200℃的使用温度等级。使用温度等级的减少部分地由这些电线结构表现出的机械耐久性、长时间耐湿性和激光可标记性补偿，这些性能优于上述那些聚酰亚胺/PTFE电线结构。
于是对于飞机电线结构来说存在一种需求，使其具有更高的使用温度，同时表现出改进的机械耐久性、长期耐湿性和激光可标记性。
因此，本发明的目的是提供这样一种绝缘的电线结构。
本发明更具体的目的是提供一种用于电导体的多层绝缘系统。
本发明另一更具体的目的是提供一种使用上面提及的多层绝缘系统制备的重量轻的绝缘电导体，其具有最大至约230℃的温度等级，而且表现出改进的机械耐久性和耐水解性。
本发明另一更具体的目的是提供一种进一步表现出耐火性和激光可标记性的绝缘电导体。
本发明进一步的目的是提供一种此类绝缘体的制备方法，和通过该方法制备的绝缘导体。
发明概述因此，本发明提供一种用于电导体的多层绝缘系统，其包括(a)聚酰亚胺或含氟聚合物内层，其中，当内层为聚酰亚胺内层时，通过以重叠的方式、在沿电导体的部分或全部长度上卷绕聚酰亚胺膜形成该层，该聚酰亚胺膜已涂覆了密封组分，其中在沿导体长度上的重叠区域中基本上均匀地将聚酰亚胺膜自身密封，从而形成了防水的有效密封，其中密封组分包括全氟聚合物、交联的含氟聚合物或聚酰亚胺粘合剂，其中，当内层为含氟聚合物时，或通过在沿电导体的部分或全部长度上挤出含氟聚合物材料，或通过以重叠的方式、在沿导体的部分或全部长度上卷绕含氟聚合物膜形成该层，
(b)任选的聚酰亚胺中间层，其中通过以重叠的方式、沿形成于电导体上内层的部分或全部长度上，卷绕任选涂覆的聚酰亚胺膜形成聚酰亚胺中间层，(c)挤出的、交联的含氟聚合物外层，其中的含氟聚合物选自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物、以及它们的混合物，其中，当内层为含氟聚合物内层时，多层绝缘系统包括聚酰亚胺中间层。
本发明还提供绝缘电导体，其包括用上述多层绝缘系统绝缘的电导体。
本发明进一步提供一种用于制备绝缘电导体的方法，其包括(a)在电导体上形成聚酰亚胺或含氟聚合物内层，其中，当内层为聚酰亚胺内层时，通过以重叠的方式、在沿电导体的部分或全部长度上卷绕聚酰亚胺膜形成该层，该聚酰亚胺膜已涂覆了密封组分，其中密封组分包括全氟聚合物、交联的含氟聚合物或聚酰亚胺粘合剂，其中，当内层为含氟聚合物时，形成该层通过或者i)通过在电导体的部分或全部长度上挤出含氟聚合物材料，或者ii)通过以重叠的方式、在电导体部分或全部长度上卷绕含氟聚合物膜，(b)任选地，通过以重叠的方式、在沿内层的部分或全部长度上卷绕任选涂覆的聚酰亚胺膜，从而在聚酰亚胺或含氟聚合物内层上形成聚酰亚胺中间层，(c)当内层为聚酰亚胺内层或当中间层是使用涂覆的聚酰亚胺膜而形成时，加热聚酰亚胺单层膜或多层膜至温度为约240℃至约350℃，以使涂覆的单层膜或多层膜重叠的区域粘结，从而形成了在导体长度上防水的有效密封，(d)通过在其部分或全部长度上挤出含氟聚合物材料，在内层或中间层上形成含氟聚合物外层，(e)交联含氟聚合物外层，其中当内层或密封组分包括全氟聚合物(举例来说聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、全氟烷氧基树脂)时，通过将其曝露于小于60兆拉德的辐射下、施加约50至约120千伏的电压，而交联含氟聚合物外层，
其中，当内层为含氟聚合物内层时，用于制备绝缘电导体的方法包括在含氟聚合物内层上形成聚酰亚胺中间层。
本发明还提供一种通过上述方法制备的绝缘电导体。
通过下面的描述和所附的附图，本发明的前述和其它特征和优点将更加清晰。
附图简述
图1是绞合电缆的立面侧视图，该绞合电缆使用本发明多层绝缘系统的一个优选实施方案绝缘，其外部绝缘层被切去用于图解说明；图2是绞合电缆的立面侧视图，该绞合电缆在进行热密封操作前用聚酰亚胺膜或带螺旋卷绕；图3是绞合电缆的立面侧视图，该绞合电缆在进行热密封操作前用聚酰亚胺膜或带轴向卷绕；图4是绞合电缆的立面侧视图，该绞合电缆使用本发明多层绝缘系统的更优选实施方案绝缘，其中间和外部的绝缘层被切去用于图解说明。
实现本发明的最佳方式本发明的多层绝缘系统具有或表现出在传统绝缘材料中未发现的特性或性能的组合。所需性能的独特组合使本发明的绝缘导体在例如飞机、导弹、卫星等的应用中最有价值。
下面将更详细地描述，由本发明优选实施方案的内层表现出的高等级的高温粘合剂粘合强度已被发现特别令人惊奇。
现在详细参照图1，一般地已使用附图标记10表示本发明绝缘电导体的一个优选实施方案。绝缘电导体10基本上包括使用多层绝缘系统14绝缘的导体12，所述多层绝缘系统14包括(1)聚酰亚胺膜内层16，其中，通过以重叠的方式、在沿电导体12的部分或全部长度上卷绕已涂覆有密封组分的膜而形成聚酰亚胺膜内层16，其中在沿导体12的长度上、在重叠区域内基本上均匀地将聚酰亚胺膜自身密封，从而形成了防水的有效密封，和其中密封组分包括全氟聚合物、交联含氟聚合物或聚酰亚胺粘合剂；和(2)挤出的、交联的含氟聚合物外层18。
本发明的电导体12可以具有各种形式(如金属导线、绞合电缆)，且可使用任何适宜的导电材料制备，包括铜、铜合金、镍、覆盖镍层的铜、镀镍铜、锡、银和镀银铜。在优选的实施方案中，电导体是绞合电缆的形式，而且是使用铜或镀镍铜制备的。
任何成膜的聚酰亚胺可以用于本发明的实践中，优选的聚酰亚胺是芳香聚酰亚胺膜。在更优选的实施方案中，聚酰亚胺膜是衍生自芳香四羧酸二酐组分和芳香二胺组分反应得到的聚酰亚胺共聚物膜，所述芳香四羧酸二酐组分包括0至95mol％、优选10至95mol％的3，3’，4，4’-二苯基四羧酸二酐和5至100mol％、优选5至90mol％的苯均四酸二酐，而所述芳香二酰胺组分包括25至99mol％、优选40至98mol％的对苯二胺和1至75mol％、优选2至60mol％例如4，4’-二氨基二苯醚、3，3’-二氨基二苯醚或3，4’-二氨基二苯醚的二氨基二苯醚。这些膜在Philip R.La Court的美国专利No.5731088中描述，其内容在此引入作为参考。
适用于本发明的内层16的聚酰亚胺膜是在其至少一个表面上涂覆或层压有密封组分(例如热密封粘合剂)的膜。可以注意到，典型地可以购买到在其至少一个表面上涂覆着热密封粘合剂的这种膜，这些膜的涂层或叠层构成了仅有几个公司能够进行的专业化的加工领域。
可以用于本发明的热密封粘合剂包括全氟聚合物、可交联的含氟聚合物和聚酰亚胺粘合剂。
可用于本发明的全氟聚合物粘合剂包括PTFE、FEP、PFA和四氟乙烯与全氟甲基乙烯基醚(MFA)共聚物粘合剂，而适宜的可交联含氟聚合物粘合剂包括ETFE和三氟氯乙烯(CTFE)共聚物和包含少量的一种或多种氟化共聚单体(如HFP、HFIB、PFBE、VDF和VF)的三元共聚物粘合剂。
适用于本发明的聚酰亚胺粘合剂包括热塑性聚酰亚胺粘合剂，其在200℃或超过200℃时变软且变成液体。
优选的热密封膜为使用热密封聚酰亚胺粘合剂涂覆或层压的聚酰亚胺膜。这些材料可从E.I.DuPont de Nemours和Company(“DuPont”)，Wilmington，DE处、以KAPTON HKJ、KAPTON EKJ和ELJ热密封聚酰亚胺膜为商标名购得。
通过在导体12周围或螺旋卷绕或轴向卷绕，优选将热密封膜以带状施加在电导体12上。
对于螺旋卷绕来说，优选带具有约0.30至约0.95厘米(cm)的宽度和约0.01至约0.04毫米(mm)的厚度。最好如图2所示，该图描述了在进行热密封操作前螺旋卷绕了聚酰亚胺带20的电导体12，优选将绝缘带20卷绕成可达到约10至约70％的重叠范围的水平。
对于通常用于飞机电线的轴向卷绕应用，优选绝缘带20具有约0.15至约0.50cm的宽度和约0.01至约0.04mm的厚度。对较大的导体，如飞机上的主电力线，带20优选具有约115到约150％的导体圆周，约0.01到约0.04mm的厚度。最好如图3所示，该图描述了在进行热密封操作前轴向卷绕了聚酰亚胺带20的导体12，优选将带20卷绕成可达到约15至约50％重叠范围的水平。
在将带20施加在导体12上后，将得到的组件加热至约240至约350℃、优选约260至约280℃。加热操作的目的是粘结或融合聚酰亚胺带20的重叠区域，从而在沿导体12的长度上形成防水的有效密封。结果，将可保护导体12的电整体性。
优选本发明绝缘电导体10的内层16的厚度在约0.01至约0.08mm范围内，更优选在约0.02至约0.05mm的范围内。
内层16表现出高温(如150℃)粘合剂的粘合强度，其范围在约100至约250克每英寸-宽度(gm/inch-width)。当使用涂覆或层压有热密封聚酰亚胺粘合剂的聚酰亚胺膜制备内层16时，它表现出超过1000gm/inch-width、优选超过1500gm/inch-width的高温(如150℃)粘合剂的粘合强度。这种粘合剂的粘合强度明显高于现有技术中热密封电线绝缘所表现出的粘合强度。根据用于粘合剂的耐剥离性(T-Peel Test)的ASTM#1876-00-标准测试方法测量高温粘合剂的粘合强度。
如上所述，当使用优选的热密封膜制备该内层时，已特别惊奇地发现，内层16表现出更高等级的高温粘合剂的粘合强度。
可有益地用于本发明绝缘电导体10的外层18的含氟聚合物包括，例如乙烯-四氟乙烯(ETFE)的共聚物和三元共聚物、以及它们的混合物。
据记载，挤出的含氟聚合物外层改变颜色作为热老化的结果。而聚酰亚胺表现出比含氟聚合物更高的热稳定性，所提到的外层中颜色改变可作为绝缘电导体将需要被替换的早期警示信号。这一特征在飞机电线和电缆的应用中特别有用。
在一个优选的实施方案中，外层18的含氟聚合物为ETFE共聚物，其中包括35至60mol％(优选40至50mol％)源自乙烯的单元、35至60mol％(优选50至55mol％)源自四氟乙烯的单元和最高至10mol％(优选2mol％)源自一个或多个氟化共聚单体(如HFP、HFIB、PFBE、VDF和VF)的单元。这些共聚物可以从DuPont公司以TEFZEL HT 200为商品名、及从Daikin America，Inc.(“Daikin”)，Orangeburg，NY，以NEOFLONEP-541为商品名购得。
含氟聚合物优选包含(挤出的)约4至约16重量％的交联剂。优选的交联剂是包含多个碳-碳双键的辐射交联剂。
在一个更优选的实施方案中，使用包含至少两个烯丙基基团、更优选三个或四个烯丙基基团的交联剂。特别优选的交联剂为异氰脲酸三烯丙酯(TAIC)、氰脲酸三烯丙酯(TAC)和三甲基异氰脲酸烯丙酯(TMAIC)。
在另一个更优选的实施方案中，含氟聚合物包含光敏物质(如二氧化钛)，该物质使外层18可接受激光标记。这里使用的术语“激光标记”是指使用紫外线或可见辐射的强烈源、优选使用激光源标记绝缘导体的方法。根据该方法，将含氟聚合物外层18曝露于这种强烈的辐射下，将使辐射入射的部位产生变黑。通过控制入射的图案，能够形成例如字母和数字的标记。
在另一个更优选的实施方案中，含氟聚合物包含约1至约4重量％的二氧化钛。
除了上述组分以外，含氟聚合物可有益地包含其它添加剂，例如染料(如二氧化钛)、润滑剂(如PTFE粉末)、抗氧化剂、稳定剂、阻燃剂(如氧化锑)、纤维、矿物纤维、染料、增塑剂等。但是，一些这类添加剂可能会对本发明绝缘电导体所需的性能产生不利影响。
外层的组分可以利用任何常规的方法掺混在一起直至得到均匀的混合物。在一个优选的实施方案中，使用双螺杆挤出机用于混合。优选通过熔融挤出形成外层18，接着使用或者包括β和γ辐射交联方法的各种技术、或者“表层辐射”技术进行交联。下面将更详细描述“表层辐射”技术。
本发明绝缘电导体10的外层18的厚度优选约0.05至约0.25mm，更优选约0.10至约0.13mm。
现在详细参照图4，一般地已用附图标记110表示本发明绝缘电导体的一个更优选的实施方案。在该更优选实施方案中，绝缘电导体110表现出改进的柔韧性，且包括使用多层绝缘系统114绝缘的电导体112，所述多层绝缘系统114包括(1)含氟聚合物内层116，其中，或通过在沿电导体112的部分或全部长度挤出含氟聚合物材料，或以重叠的方式、在沿导体112的长度卷绕含氟聚合物膜，而形成含氟聚合物内层116，(2)聚酰亚胺膜中间层117，其中通过以重叠的方式、在沿内层116的部分或全部长度卷绕任选涂覆的聚酰亚胺膜形成聚酰亚胺中间层117；和(3)挤出的、交联的含氟聚合物外层118。
可有益地用于本发明绝缘电导体110的内层116的含氟聚合物包括，例如MFA、PFA、PTFE、乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)共聚物、乙烯-四氟乙烯(ETFE)共聚物、聚偏1，1-二氟乙烯(PVDF)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏1，1-二氟乙烯(THV)、聚氟乙烯(PVF)树脂，以及它们的混合物。
在一个优选的实施方案中，内层116是挤出的，含氟聚合物包括ETFE的共聚物和三元共聚物。在一个更优选的实施方案中，该聚合物是已与TAIC交联剂混合的ETFE三元共聚物。这些聚合物可分别从DuPont和Daikin处、以TEFZEL HT200含氟聚合物树脂和NEOFLONEP-541含氟聚合物为产品名购买。
在另一个优选的实施方案中，挤出并交联内层116，且挤出的内层116的含氟聚合物材料基本上与用于制备外层118的材料相同，但含的交联剂较少。
在另一个优选的实施方案中，卷绕内层116同时含氟聚合物为PTFE带。在更优选的实施方案中，PTFE为切成薄层的带，这种带可以从位于Four Coliseum Centre，2730 West Tyvola Road，Charlotte，NC28217-4578的Goodrich Corporation处、以PTFE Skived Tapes为产品名购得。
含氟聚合物膜内层116可以是热密封或非热密封的含氟聚合物膜内层。可以注意到，在含氟聚合物熔点或超过该熔点的温度下，在重叠区域卷绕的含氟聚合物带或膜将熔化或与其自身粘合，由此省去了使用与该膜粘合的热密封粘合剂的需求。
通过在内层116周围螺旋卷绕带，优选将中间层117的聚酰亚胺膜以带的形状施加在内层116上，于是得到了约10至约70％的重叠程度。在一个实施方案中，中间层117的聚酰亚胺膜不使用热密封粘合剂也不进行热密封。在另一个实施方案中，聚酰亚胺膜使用热密封粘合剂且沿内层116的长度上在重叠区域将其自身基本上均匀地密封。在该实施方案中，使用含氟聚合物带形成内层116，而且将含氟聚合物带与涂覆的聚酰亚胺膜一起加热，但不密封。
优选的非热密封聚酰亚胺膜具有约0.01至约0.04mm的厚度，且可以从DuPont公司处以KAPTON H和KEPTON E聚酰亚胺膜为商标名购得。优选的热密封聚酰亚胺膜与前述用于内层16的那些相同。
使用非热密封聚酰亚胺膜中间层的上述优选绝缘电导体110，表现出基本上超过现有技术的电线结构的一定程度弯曲。测量弯曲或电线柔韧性是通过选择0.9米的绝缘电线(即绝缘多股镀镍铜导体(20American Wire Age(AWG)，19股，镀镍铜)直径为0.95mm)，其基本没有扭结和弯曲；该导体的每一端上连接环形连接体；在每一个环形连接体上连接100克砝码；将绝缘电线仔细地悬挂在具有0.48cm直径的静止的心轴上；等待1分钟；接着在沿电线长度的三个不同点上测量平行绝缘电线部分之间的的宽度。弯曲或电线柔韧性的数值是三个宽度测量值的平均数。
在一个最优选的实施方案中，绝缘电导体110包括用多层绝缘系统114绝缘的电导体112，该多层绝缘系统114包括(1)挤出的、交联的ETFE内层116；(2)非热密封聚酰亚胺膜中间层117；和(3)挤出的、交联的ETFE外层118。
在另一个最优选的实施方案中，绝缘电导体110包括用多层绝缘系统114绝缘的电导体112，该多层绝缘系统114包括(1)非热密封PTFE内层116；(2)热密封聚酰亚胺膜中间层117；和(3)挤出的、交联的ETFE外层118。
可以注意到，尽管在上文中已经将本发明的绝缘电导体10、110描述为绝缘绞合电缆，但并不是要限制本发明。绝缘导体10、110可以包括覆盖着本发明多层绝缘系统14、114的单一电线，或可包括许多拧成一束、缠绕或扎成束的电线，每一根电线分别覆盖着多层绝缘系统14、114。绝缘导体10、110也可包括许多单层或双层绝缘电线，该电线涂覆有聚酰亚胺或含氟聚合物内层16、116，且任选地涂覆着聚酰亚胺膜中间层117。在该实施方案中，许多单层或双层绝缘电线覆盖着由交联含氟聚合物外层18、118组成的外壳。
本发明用于制备绝缘电导体10、110的方法基本上包括(a)在电导体12、112上形成聚酰亚胺或含氟聚合物内层16、116，其中，当内层为聚酰亚胺内层时，通过以重叠的方式、在沿电导体12、112的部分或全部长度上卷绕聚酰亚胺膜形成该内层16、116，该聚酰亚胺膜已涂覆了密封组分，其中密封组分包括全氟聚合物、交联的含氟聚合物或聚酰亚胺粘合剂，其中，当内层为含氟聚合物时，形成该层16、116是通过或者i)在电导体12、112的部分或全部长度上挤出含氟聚合物材料，或者ii)以重叠的方式、在电导体12、112的部分或全部长度上卷绕含氟聚合物膜，(b)任选地，通过以重叠的方式、在内层16、116的部分或全部长度上卷绕任选涂覆的聚酰亚胺膜，从而在聚酰亚胺或含氟聚合物内层16、116上形成聚酰亚胺中间层117，(c)当内层16、116为聚酰亚胺内层或当中间层117是使用涂覆的聚酰亚胺膜而形成时，加热聚酰亚胺单层膜或多层膜至温度为约240°至约350℃，以使涂覆的单层膜或多层膜重叠区域粘结，从而形成了在沿导体12、112的长度上防水的有效密封，(d)通过在内层16、116或中间层117的部分或全部长度上挤出含氟聚合物材料，而在内层16、116或中间层117上形成含氟聚合物外层18、118，(e)交联含氟聚合物外层18、118，其中当内层16、116或密封组分包括全氟聚合物(例如聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、全氟烷氧基树脂)，通过将其曝露于小于60兆拉德的辐射下、施加约50至约120千伏的电压，交联含氟聚合物外层18、118，其中，当内层16、116为含氟聚合物内层时，用于制备绝缘电导体的方法包括在聚酰亚胺或含氟聚合物内层16、116上形成聚酰亚胺中间层117。
不使用全氟聚合物的绝缘电导体10、110优选进行辐射步骤而在含氟聚合物外层18、118中完成交联。在一个更优选的实施方案中，辐射步骤中使用的电离辐射(如加速的电子或伽马射线)的用量低于50兆拉德(Mrads)，更优选5至25 Mrads，最优选15至25Mrads，而所施加的电压范围是约0.25至约3.0兆伏(MV)，优选约0.5至约1.0MV。优选在室温下进行辐射步骤。
使用包括全氟聚合物的内层或密封组分的绝缘电导体10、110，进行所谓的“表层辐射”方法而在含氟聚合物外层18、118中完成交联。该方法使用加速电子形式的电离辐射，且基本上包括使用加速电压从而使加速带电粒子的最大到达距离小于或等于外层18、118的厚度。更具体地，利用所施加的120KV电压，大多数电子将穿过外层18、118达到约0.13mm的最大深度。
在日本专利申请JP4-52570中简要地描述了这种技术或方法，该申请涉及涂覆着如柔软氯乙烯树脂的汽车低压电线。日本专利申请JP4-52570在此引入并作为参考。
在一个优选实施方案中，在辐射步骤中使用的电离辐射(如加速的电子)的用量小于60Mrads，更优选在20至50Mrads之间，最优选30至40Mrads，而所施加电压的范围是约50至约120千伏(KV)，优选约100至约120KV。优选在室温下进行“表层辐射”技术或方法。
可以注意到，在上述的“表层辐射”技术中，在电子束辐射过程中电子没有到达导体，电子可在绝缘层中累积因此增加了溢流(flooding)和/或沟道效应(channeling)可能性。本领域技术人员可以容易地了解，电子溢流和通道效应通过形成微小针孔而破坏绝缘层。
本申请的发明人已经发现，通过将“表层辐射的”绝缘电导体10、110曝露于约150至约220℃高温中，可有效地逐渐减少累积的电子而不破坏绝缘层。
本发明的绝缘电导体10、110重量轻，且可在超过230℃的环境中使用。另外，本发明的导体10、110表现出机械耐久性和耐水解性。
优选，绝缘导体10、110的重量为约1.9至约2.0千克(kg)每305米(m)，可满足下述军方规范-M22759/92-20、M22759/86-20、M22759/32-20和M22759/34-20中最大重量限制的要求。
根据军方规范MIL-DTL-22759/87A-加速老化测试，确定绝缘导体10、110的230℃的温度额定值。需要在温度保持于290℃的空气循环烘箱中老化电线样品500小时进行的这一测试，被修改成烘箱温度降低至260℃的程度。
绝缘电导体10、110通过下面的测试的能力证明其机械耐久性(1)线-线耐磨损性-波音规格支持标准(boeing specification supportstandard)BSS 7324，名称为“测试电线和电缆的程序”，颁布于1998年12月2日(“Boeing BSS 7324”)；(2)动态耐切割性(在最高至260℃高温下)-ASTM D 3032，第22节，和军方规范MIL-DTL-22759/87A；和(3)耐砂纸磨损性-汽车工程学会(society of automotive engineers)(SAE)测试方法J1128，第5.10节。
绝缘电导体10、110表现出的耐水解性是根据SAE测试方法AS4373，Section 4.6.2，方法602测定的。
在一个更优选的实施方案中，本发明多层绝缘系统和绝缘电导体10、100表现出其它令人期望的性能，包括优异的阻燃性、使用紫外线或可见辐射的可标记能力、电阻、防潮性能、低烟产生性能、防刻痕增加性、耐气候性、耐湿和干电弧痕迹性以及耐在飞机工业中使用的普通溶剂和其它液体的性能。
参考下述说明性实施例将描述本发明的主题。然而，这些实施例并不是要限制本发明的范围。
操作实施例使用的组分在下面的操作实施例中，使用下述组分和材料导体 绞合的镀镍铜导体(20 America Wire Gage(AWG)，19股，镀镍铜)，测量直径为0.95mm。
聚酰亚胺膜I 热密封聚酰亚胺膜，在其两边涂覆或层压着热活化的高温聚酰亚胺粘合剂，可以KAPTON HKJ热密封聚酰亚胺膜为商标名购买，由DuPont公司制造。
聚酰亚胺膜II 热密封聚酰亚胺膜，在其两边涂覆或层压着热活化的高温聚酰亚胺粘合剂，可以KAPTON EKJ热密封聚酰亚胺膜为商标名购买，由DuPont公司制造。
聚酰亚胺膜III 热密封聚酰亚胺膜，在其两边涂覆或层压着热活化的中等温度聚酰亚胺粘合剂，可以KAPTON ELJ热密封聚酰亚胺膜为商标名购买，由DuPont公司制造。
聚酰亚胺膜IV 热密封聚酰亚胺膜，在其两边涂覆或层压着热活化的全氟聚合物粘合剂，可以KAPTON XP热密封聚酰亚胺膜为商标名购买，由DuPont公司制造。
聚酰亚胺膜V 热密封聚酰亚胺膜，在其两边涂覆或层压着热活化的全氟聚合物粘合剂，可以OASIS TWT561热密封聚酰亚胺膜为商标名购买，由DuPont公司制造。
ETFE 一种共聚物，其中包括35至60mol％的乙烯、60至35mol％的四氟乙烯和最高至10mol％的氟化三单体(termonomer)，可以TEFZEL HT 200含氟聚合物树脂为商标名购买，由DuPont公司制造。含氟聚合物树脂的熔点为约270℃。
ETFE(I) 一种共聚物，其包括30至50mol％的乙烯、70至50mol％的四氟乙烯和最高至10mol％的氟化三单体，可以TEFZEL HT 2127含氟聚合物树脂为商标名购买，由DuPont公司制造。含氟聚合物树脂的熔点为约243℃。
PTFE 切成薄层的聚四氟乙烯膜，可以TEFLON TFE含氟聚合物树脂为商标名购买，由DuPont公司制造。
TAIC 异氰脲酸三烯丙酯交联剂，可以TAIC异氰脲酸三烯丙酯为商标名购买，由Nippon Kasei ChemicalCo.，Ltd.，Tokyo，Japan制造。
TiO2 粉末状二氧化钛颜料(纯度≥96％)，可以TIPURE二氧化钛颜料为商标名购买，由DuPont公司制造。
样品制备实施例1A至1E将连续的聚酰亚胺膜I窄条，其宽度为0.64cm且厚度为0.03mm，在导体周围以53％的重叠率螺旋卷绕。接着在连续的方法中将被螺旋卷绕的导体加热约5秒钟至温度超过300℃，来热密封聚酰亚胺膜I窄条的重叠部分，接着将其冷却。热密封的、螺旋卷绕的聚酰亚胺膜I内层的厚度为0.05mm。
将一定量的ETFE与8wt％的TAIC和2wt％的TiO2混合，接着使用单螺杆挤出机将其挤出覆盖聚酰亚胺膜I内层，该单螺杆挤出机具有四个加热区域，每一区域的温度分别设定在200℃、240℃、275℃和290℃。挤出的ETFE层的厚度为0.13mm。
接着使用电子束辐射照射测试样品，用空气冷却。电子束总用量为10、15、20或30兆拉德，而所施加的电压为120KV、150KV或0.5MEV。
在下面的表1中描述了受测试的电线结构。
实施例2、3A至3C、4A和4B除了使用不同的聚酰亚胺膜制备用于每一个实施例的测试样品以外，基本上根据相同于上面实施例1的方法制备四个标注着实施例2的电线结构测试样品、十个实施例3的测试样品和六个实施例4的测试样品。如上所述，电子束总用量为10、15、20或30兆拉德，而所施加的电压为120KV、150KV或0.5MEV。
在下面的表1中更全面地描述了受测试的电线结构。
实施例5
除了电子束总用量为18兆拉德、且所施加的电压为0.5兆电子伏特以外，基本上根据相同于上述实施例1A至1E的方法制备标注实施例5的一千英尺长的电线结构。
在下面的表1中更全面地描述了受测试的电线结构。
实施例6至9将连续的PTFE窄条，其宽度为0.63cm且厚度为0.025mm，在导体周围以54％的重叠率(实施例6)或15％的重叠率(实施例7-9)螺旋卷绕。接着将或宽度为0.63cm且厚度为0.025mm的连续的聚酰亚胺膜III窄条(实施例6和7)、或宽度为0.63cm且厚度为0.018mm的连续的聚酰亚胺膜II窄条(实施例8和9)，在螺旋卷绕的PTFE内层周围以54％的重叠率螺旋卷绕。接着在连续的方法中将被螺旋卷绕的导体加热约5秒钟至温度超过300℃，来热密封聚酰亚胺膜层的重叠部分，接着将其冷却。内层和中间层的厚度为0.076mm(实施例6和7)和0.061mm(实施例8和9)。
将一定量的ETFE或ETFE(I)与8wt％的TAIC和2wt％的TiO2混合，接着使用单螺杆挤出机将其挤出覆盖聚酰亚胺膜I中间层，该单螺杆挤出机具有四个加热区域，每一区域的温度分别设定在200℃、240℃、275℃和290℃。挤出的ETFE或ETFE(I)层的厚度为0.13mm(实施例6和7)和0.14mm(实施例8和9)。
接着使用电子束辐射照射五百英尺长的每一个测试样品电线结构，用空气冷却。用于实施例6和7的电子束总用量为18兆拉德，用于实施例8和9的为36兆拉德，而所施加的电压为0.5MEV。
在下面的表1中更全面地描述了受测试的电线结构。
实施例C-1和C-2根据下述内容制备现有技术中的电线结构C-1和C-2，每一种制备四个测试样品。
除了在热密封前在螺旋卷绕的聚酰亚胺膜IV上以53％的重叠率螺旋卷绕0.06mm厚的PTFE带以外，基本上根据相同于上面实施例1的方法制备C-1。接着将所得到的电线结构曝露于超过330℃的温度下而在其两个层上进行热密封。
通过将ETFE与1.5wt％的TAIC混合，接着使用前述的单螺杆挤出机在导体上挤出混合的材料来制备C-2。接着将已与8wt％TAIC混合的一定量的混合ETFE材料在ETFE内层上挤出，使用电子束辐射照射得到的电线结构，用空气冷却。电子束总用量为30兆拉德，而所施加的电压为0.5MEV。
在下面的表1中更全面地描述了现有技术的电线结构。
表1实施例1A至1E、2、3A至3C、4A、4B、5至9、C-1和C-2的总结
1PI＝聚酰亚胺粘合剂2FP＝全氟聚合物粘合剂接着，对制备的测试样品进行下面的测试过程。除了剥离容易性以外，其它的测试过程在下述出版物中全都有所描述(1)波音规格支持标准BSS 7324，名称为“测试电线和电缆的程序”，颁布于1998年12月2日(“Boeing BSS 7324”)；(2)军方规范MIL-DTL-22759/87A，名称为“电线、电的、聚四氟乙烯/聚酰亚胺绝缘的、常规重量、涂覆镍的铜导体、260℃、600V”，颁布于1998年2月23日；(3)军方规范MIL-STD-2233，名称为“绝缘电线的测试方法”，颁布于1992年8月31日；(4)汽车工程学会(SAE)测试方法AS4374，名称为“绝缘电线的测试方法”，颁布于1994年8月；和(5)SAE测试方法J1128，名称为“表面车辆标准，低张力初级电缆”，颁布于2000年5月，上述所有的内容在此引入作为参考。
测试方法耐加速老化或 波音BSS 7324，第12至14页第7.1a段，在280℃收缩性(P，F)下进行。
电流过载容量波音BSS 7324，第48至50页第7.16段，在室温下进行。
通过从1.5m长的电线上去除13mm的绝缘层，评估绝缘电线测试样品的电流过载容量。接着，将样品水平悬挂在目测没有下陷的测试装置上。随后，对每一个测试样品施加33安培(amps)的电流5分钟，并将它们冷却至室温。在电流施加过程中和在样品冷却至室温后，目测每一个测试样品。接着，对测试样品进行干介电测试，该测试在波音BSS7324规格中描述。如果6个样品中的至少5个通过了测试，可以认为通过了重复进行了6次测试。
耐切割性MIL-DTL-22759/87波音BSS 7324，第58页第7.23段，动态切割使用下述方法测试绝缘电线样品的耐切割性。切过测试测量电线的绝缘层抵抗切割表面的穿透性能，同时模拟在电线抵靠锋利的刀刃而施加机械载荷时的破损。该测试在室温(23℃)、150℃、200℃和260℃下进行，来评估高温对绝缘层工作性能的影响。
所使用的标准切割边为不锈钢且其半径为0.406mm。
在每一次测试中，将600mm(长)的测试样品固定在刀片和在INSTRON压缩测试仪中的平板之间，且导体的端部连接18VDC的电流回路。在垂直于样品的轴向固定刀片的刃口。接着，以1.27mm每分钟的恒定速率对切割边施加压力而穿过绝缘层，直到与导体接触。检测回路检测切割边与导体的接触并记录测试过程中的最大压力。接着再重复进行四次该测试并在测试之间旋转样品来抵消偏心绝缘的影响。得出的耐切割性是对每一个样品进行的五次测试的算术平均值。
耐干电弧扩散MIL-STD-2223方法3007性(arc 波音BSS 7324，第16至30页第7.4段，在室温下propagation 进行。
resistance)(P，F， 使用下述方法测试绝缘电线样品的耐干电弧扩散或通过的电线性。将每一个测试样品切割成7片，每一片长度为数量) 35cm。从7片样品中的5片的每一片端部上剥掉其绝缘层，露出约5mm的导体，并将其命名为“主动电线”。剩下2片样品的绝缘层是完整的并命名为“被动电线”。
接着，将7根电线片扎成一束，使一根主动电线位于束的中心而其余6根电线片围绕中心主动电线。
两根被动电线并肩地位于该束中。在四个位置将7根电线的电线束用带系在一起，以便在电线束的整个长度上使所有7根电线紧密地接触。中间两根带之间的距离约为2.5cm，而中间两根带与外侧两根带的距离约为1.25cm。
接着，将电线束置于与波音BSS 7324规格中所示的相同的夹具中。两根被动电线位于夹具底部，而被剥离的电线各自与一电流回路连接。更具体地，五根主动电线连接三相400Hz电源。接着，将加载250gm的刀片置于电线束上垂直于每一根电线并开始移动刀片。刀片以0.75圈/秒的速度来回移动。当顶部两根电线短路时，使该系统断电。每一根电线进行1000伏湿介质抗电测试来检查剩余的绝缘层是否能承受该电压。当绝缘层承受了1000伏电压时，将电压升高至2500伏。当电线承受了1000伏的电压时，就认为它已通过了该测试。
在下述情况下，可以确认通过了该测试，当(1)最少64根电线通过了介电测试；(2)在任一束中的3根或更少的电线没有通过介电测试；(3)在任何的测试束中电线的实际损坏不超过3英寸。
剥离容易性对使用双层绝缘系统且长度为0.9米的测试样品进行剥离容易性测试，通过(1)去除外绝缘层，(2)用手抓住内绝缘层(即聚酰亚胺带)的前沿，(3)从导体或电线上缓慢剥离该带。如果能够连续从电线的至少5圈上剥离带的整个宽度而不断开，就可认为内绝缘层是“可连续地可剥离”。
耐水解性(P，F)MIL-DTL-22759/87A和SAE AS 4373，方法602测试(无约束的电线AS4373，4.6.2.4.2节)将具有绝缘层厚度为约0.20mm和长度为约762mm的测试样品分别固定并缠绕在8mm的心轴上，置于盛放在2升烧杯内的盐溶液(5％(m/m)NaCl水溶液)
中。每一根缠绕的测试样品的端部位于烧杯内盐溶液的外部或上面。接着在70℃±2℃下将测试样品在盐溶液中进行672至大于10000小时的老化。从672小时开始，目测测试样品同时定期地进行下述的耐电压测试。
如果样品在经过耐电压测试后没有表现出任何的电学的损坏，就可认为其“通过”了水解测试。
耐电压测试(P.F.)对于这种测试来说，将每一个测试样品的端部拧在一起形成一个环。接着将成环的测试样品浸入在盛放于烧杯中的盐溶液中。每一个测试样品的端部位于溶液的上面。接着利用在导体和溶液间的电极施加2.5kV(rms)的测试电压五(5)分钟。
循环寿命(P，F)MIL-DTL-22759/87A。在230℃至290±2℃下五(5)小时。介电测试，2.5kV(rms)、五(5)分钟。
通过老化测试样品接着将老化的样品进行上述的耐电压测试，而对测试样品进行循环寿命测试。通过分别将测试样品固定在具有1.5英寸直径的心轴上，随后将心轴和测试样品置于空气循环烘箱中500小时，该烘箱设定在测试产品所需温度额定值的30℃以上，来使产品老化。
激光可标记性 波音BSS 7324，第82至83页，段号7.36，在室温下进行。
利用光谱技术PLC，Western Avenue，Bridgend CF313RT，UK，进行测试，使用CMS II对衬测微计(contrastmeter)。
砂纸磨损(mm) SAE J1128，6.10节。
通过从每一个测试样品的端部去除25mm的绝缘层，
接着将每一个测试样品(拉紧但不拉伸)水平固定在位于一个装置中的磨蚀带连续窄条上，而对具有约0.20mm厚度和1000mm长度的测试样品进行耐砂纸磨损性测试。所述装置由Glowe-SmithIndustrial，Inc.(G.S.I.型号No.CAT-3)根据军方规范MIL-T-5438制造，适用于在恒定速率下在样品下拖拉磨蚀带时在样品上施加力。对于每一个测试来说，用1500±75mm的速率拖拉测试样品下面的150J石榴石砂纸(具有垂直于砂纸边缘、并距每一边最大距离为75mm的10mm导电条)，同时在测试样品上施加2.16±0.05N的力。砂纸接近并从低于与测试样品轴线成29±2°的角度下出来，并利用直径为6.9mm的杆支撑。记录下露出中心或电线所需的砂纸长度，将测试样品移动约50mm并顺时针旋转90°。重复进行上述过程总共记录4次。4次记录的平均值构成了进行测试样品的耐砂纸磨损性。
注意由于测试样品有非常薄的绝缘层，该测试需要不断地停下来观察失效点。
可剥离性 ASTM D3032，27节波音BSS 7324，第96至97页第7.48段，在室温下进行。
通过从76mm长的测试样品上仔细去除70mm的绝缘层而测试样品的可剥离性。接着将测试样品露出导体的部分穿过松弛地固定在夹具上的孔，以使未剥离的绝缘层位于夹具的一侧而剥离的电线位于另一侧。使用INSTRON拉力测试仪，拉扯露出的导体而将夹具固定不动。从测试样品中拉扯出剩余的6mm绝缘层内的导体芯所需的力记录为剥离力。
如果剥离力是在1/4至6磅(lbs)的范围内，可以认为测试合格。
耐湿电弧扩散MIL-STD-2223，方法3006。
性(P，F，或通过的 波音BSS 7324，第26至29页第7.4.6&7段，在室电线数量) 温下进行。
通过从3m长的绝缘线样品中制备7个35cm长的测试样品而对样品进行耐湿电弧扩散性测试。将7个电线段中的5个在其两端部剥离绝缘层露出约5mm的导体。这些被剥离的电线段命名为“主动电线”。
剩余的两个未剥离的电线段称为“被动电线”。
接着，将7根电线片扎成一束，使一根主动电线位于束的中心而其余6根电线片围绕该中心主动电线。
两根被动电线并肩地位于该束中。在四个位置将7根电线的电线束用带系在一起，以便在电线束的整个长度上使所有7根电线紧密地接触。中间两根带之间的距离约为2.5cm，而中间两根带与外侧两根带的距离为1.25cm。
位于7电线束上面的两根电线具有0.5至1.0mm宽、垂直于电线轴线的裂口。裂口距离6mm。根据波音BSS 73244标准中的方案，将剥离的电线与三相电源连接。对电线束提供电能并将5％盐水溶液滴加在电线束两个裂口露出的位置上。盐溶液的滴加速度为每分钟8至10滴。持续进行8小时直到断开断路器使电线束断电。
在通电条件下将电线暴露于滴加盐溶液8小时后，取出电线束。首先将每一根电线置于1000伏湿介质抗电(dielectric withstand)测试，接着是2500伏。
当电线承受了1000伏湿介质抗电测试，它就通过了该测试。
可以认为测试合格，当(1)最少64根电线通过了介电测试；(2)在任何一个电线束中的三根或更少的电线没有通过介电测试；和(3)在任何测试电线束中电线的实际损坏不超过3英寸。
线-线耐磨损性 波音BSS 7324，第108页第7.57段。
(失效循环数，最 根据下述方法进行测试样品的线-线耐磨损性测试。
小6150000次循 如波音BSS 7324标准所示，将约28cm长的一根电环) 线测试样品与约40cm长的另一根电线测试样品在较短电线的中间处交叉。将一个电线样品的一端固定在上面的板上，而将同一电线的另一端固定在下面的板上。将另一根电线的一端固定在下面的板上而同一电线的另一端加载1.13Kg重量的载荷。上面和下面的板距离45mm。
在每秒10圈下、以6.35mm的双振幅前后移动下面的板。电线的固定端连接电源，以便在两根电线样品在将绝缘层磨破后实现电连通时停止循环计数器。如果在停止点循环计数值超过6150000，可以认为结果合格。
工作实施例1A在这个实施例中，对制备的电线结构或测试样品进行耐收缩性、机械耐久性、耐水解性和耐湿电弧痕迹的测试，同时确保温度额定值为230℃。其结果在下面表2中示出。
表2工作实施例1A的总结
1满足2000小时需求，测试继续。
如表2所示，本发明的绝缘导体可以用于最高至230℃的温度，同时表现出包括耐收缩性、机械耐久性、耐水解性和耐湿电弧扩散性的性能平衡。
工作实施例1B、2、3A、C-1和C-2在这些实施例中，对制备的电线结构或测试样品进行耐砂纸磨损性测试。测试结果在下面表3中示出。
表3实施例1B、2、3A、C-1和C-2的总结
如表3中实施例1B、2和3A所示，本发明的绝缘导体表现出耐砂纸磨损性，该性能被大大地改进而优于由实施例C-1表示、使用PTFE外层的现有电线结构。
工作实施例1C、1D、1E、3B、3C、4A和4B在这些实施例中，对制备的电线结构或测试样品进行剥离容易性测试。其结果在下面表4中示出。
表4实施例1C、1D、1E、3B、3C、4A和4B的总结
实施例3B和4A表明，使用辐射可降解的全氟聚合物粘合剂的绝缘导体可以利用“表层照射”技术制备，该技术使用小于或等于120KV的低电子束电压能够实现外层的交联。如实施例3C和4B所示，将这些样品曝露于150KV电子电压中，会使粘合剂降解产生样品，其外层在沿着测试样品的长度上可连续剥离。
使用聚酰亚胺粘合剂的实施例1C、1D和1E，不管其样品是在120、150或500KV下受辐射，都不能容易地剥离，这表示更高的电子束电压不能用于使聚酰亚胺粘合剂降解。
工作实施例5至9、C-1和C-2在这些实施例中，对制备的电线结构或测试样品进行水解、砂纸磨损、切割、湿和干电弧扩散、线-线耐磨损性、激光可标记性、可剥离性、循环寿命和电流负载能力的测试。其结果在下面的表5中示出。
表5实施例5至9、C-1和C-2的总结
1持续测试，期待合格。
表5(续)实施例5至9、C-1和C-2的总结
如表5所示，本发明的绝缘导体表现出包括机械耐久性和耐水解性的平衡性能。更明确地，实施例5至7表现出良好的耐水解性，而目前进行测试的实施例8和9却表现出相同的耐水解性。关于耐砂纸磨损性，实施例5至7进行的结果与对比实施例C-2相同。在该性能上实施例8和9表现出轻微的下降，而对比实施例C-1表现较差据推测是由于PTFE外层的性质造成的。在耐切割性和线-线耐磨损性上，本发明绝缘的导体表现出在所有测试温度下都明显超过对比实施例C-1和C-2的耐切割性，同时实施例5、7和8表现出相当高的线-线耐磨损性水平。关于湿耐电弧扩散性，实施例6、7和9通过了各项测试，而实施例5通过了大部分的测试。对于耐干电弧扩散性测试得到了相似的结果，即每一个实施例通过了所有的或大部分的测试。另外，实施例8和9都表现出超过对比实施例C-1的改进激光可标记性，而所有本发明的绝缘导体都成功地通过可剥离性的工业标准，即1/4至6磅(lbs)之间的剥离力。关于循环寿命和温度额定值，实施例8符合230℃的温度额定值。最后，所有的测试样品都满足电流过载容量阈值的要求。
尽管通过参考详细的实施方案已经表示和描述了本发明，本领域技术人员可以理解的是，在不背离本发明的精神和所要求保护的范围的情况下，可以作出各种形式和详细的变化。
如此已经描述了本发明，其权利要求为
权利要求
1.一种用于电导体的多层绝缘系统，其包括(a)一个内层，其选自聚酰亚胺内层和含氟聚合物内层，其中，当内层为聚酰亚胺内层时，通过以重叠的方式、在沿电导体的部分或全部长度上卷绕聚酰亚胺膜形成所述层，所述聚酰亚胺膜已涂覆了密封组分，其中所述聚酰亚胺膜在沿所述导体长度上的重叠区域中基本上均匀地将其自身密封，从而形成了防水的有效密封，其中密封组分选自全氟聚合物、交联的含氟聚合物和聚酰亚胺粘合剂，其中，当内层为含氟聚合物内层时，或通过在沿电导体的部分或全部长度上挤出含氟聚合物材料，或通过以重叠的方式、在沿导体的部分或全部长度上卷绕含氟聚合物膜形成所述层，(b)任选的聚酰亚胺中间层，其中通过以重叠的方式、沿形成于所述电导体上的内层的部分或全部长度上，卷绕任选涂覆的聚酰亚胺膜形成所述聚酰亚胺中间层，(c)挤出的、交联的含氟聚合物外层，其中所述含氟聚合物选自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物、以及它们的混合物，其中，当内层为含氟聚合物内层时，所述多层绝缘系统包括聚酰亚胺中间层。
2.根据权利要求1所述的多层绝缘系统，其中所述内层是聚酰亚胺内层。
3.根据权利要求2所述的多层绝缘系统，其中所述聚酰亚胺内层表现出约100至约250克每英寸宽度的高温(150℃)粘合剂粘合强度(ASTM#1876-00)。
4.根据权利要求2所述的多层绝缘系统，其中所述涂覆在聚酰亚胺膜上的密封组分为全氟聚合物密封组分，其选自聚四氟乙烯、氟化乙烯-丙烯、全氟烷氧基、四氟乙烯与全氟甲基乙烯基醚共聚物，以及它们的混合物。
5.根据权利要求2所述的多层绝缘系统，其中所述涂覆在聚酰亚胺膜上的密封组分为交联含氟聚合物密封组分，其选自乙烯-四氟乙烯共聚物、三氟氯乙烯共聚物和包含少量一种或多种氟化共聚单体的三元共聚物，以及它们的混合物。
6.根据权利要求2所述的多层绝缘系统，其中所述涂覆在聚酰亚胺膜上的密封组分为聚酰亚胺密封组分，其选自在高于或等于200℃下变软和成为液体的热塑性聚酰亚胺。
7.根据权利要求6所述的多层绝缘系统，其中所述聚酰亚胺内层表现出大于1000克每英寸宽度的高温(150℃)粘合剂粘合强度(ASTM#1876-00)。
8.根据权利要求1所述的多层绝缘系统，其中所述内层是含氟聚合物内层，而其中所述含氟聚合物选自四氟乙烯和全氟甲基乙烯基醚的共聚物、全氟烷氧基、聚四氟乙烯、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯四氟乙烯共聚物、聚偏1，1-二氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙稀-1，1-偏二氟乙烯、聚氟乙烯树脂，以及它们的混合物。
9.根据权利要求1所述的多层绝缘系统，其中所述内层是非热密封的含氟聚合物膜内层。
10.根据权利要求1所述的多层绝缘系统，其中所述内层是热密封含氟聚合物膜内层，其中所述含氟聚合物膜在沿导体长度上重叠的区域中基本上均匀地密封其自身，因此形成了防水的有效密封。
11.根据权利要求1所述的多层绝缘系统，其中所述系统包括非热密封的聚酰亚胺中间层。
12.根据权利要求1所述的多层绝缘系统，其中所述系统包括由涂覆有密封组分的聚酰亚胺膜形成的聚酰亚胺中间层，其中所述聚酰亚胺膜在沿内层长度上重叠的区域中基本上均匀地密封其自身，因此形成了防水的有效密封，其中密封组分选自全氟聚合物、交联的含氟聚合物和聚酰亚胺粘合剂。
13.根据权利要求1所述的多层绝缘系统，其中所述含氟聚合物外层的含氟聚合物是乙烯-四氟乙烯共聚物，其包括35至60mol％衍生自乙烯的单元、35至60mol％衍生自四氟乙烯的单元和最高达10mol％衍生自一种或多种氟化共聚单体的单元。
14.根据权利要求1所述的多层绝缘系统，其中所述含氟聚合物外层的含氟聚合物包含光敏物质使外层可接受激光标记。
15.一种用于电导体的多层绝缘系统，其包括(a)聚酰亚胺内层，其中所述聚酰亚胺内层是通过以重叠的方式、在沿电导体的部分或全部长度上卷绕已涂覆有密封组分的聚酰亚胺膜形成的，其中，所述聚酰亚胺膜在沿导体长度上重叠的区域中基本上均匀地密封其自身，因此形成了有效防水密封，和其中，所述密封组分选自全氟聚合物、交联的含氟聚合物和聚酰亚胺粘合剂；和(b)挤出的、交联的含氟聚合物外层，其中所述含氟聚合物选自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物，以及它们的混合物。
16.一种用于电导体的多层绝缘系统，其包括(a)聚酰亚胺内层，其中所述聚酰亚胺内层是通过以重叠的方式、在沿电导体的部分或全部长度上卷绕已涂覆有密封组分的聚酰亚胺膜形成的，其中，所述聚酰亚胺膜在沿导体长度上重叠的区域中基本上均匀地密封其自身，因此形成了有效防水密封，和其中，密封组分选自全氟聚合物、交联的含氟聚合物和聚酰亚胺粘合剂，(b)聚酰亚胺中间层，其中通过以重叠的方式、在沿形成于电导体上的内层的部分或全部长度上卷绕聚酰亚胺膜形成所述聚酰亚胺中间层，(c)挤出的、交联的含氟聚合物外层，其中所述含氟聚合物选自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物，以及它们的混合物。
17.一种用于电导体的多层绝缘系统，其包括(a)含氟聚合物内层，其中，所述内层是通过以重叠的方式、在沿电导体的部分或全部长度上卷绕含氟聚合物膜形成的，(b)聚酰亚胺中间层，其中通过以重叠的方式、在沿形成于电导体上的内层的部分或全部长度上卷绕聚酰亚胺膜形成所述聚酰亚胺中间层，(c)挤出的、交联的含氟聚合物外层，其中所述含氟聚合物选自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物，以及它们的混合物。
18.根据权利要求17所述的多层绝缘系统，其中所述含氟聚合物内层是非热密封含氟聚合物膜内层。
19.根据权利要求18所述的多层绝缘系统，其中所述含氟聚合物膜是聚四氟乙烯膜。
20.根据权利要求17所述的多层绝缘系统，其中所述含氟聚合物内层是热密封含氟聚合物内层，其中所述含氟聚合物膜在沿导体的长度上重叠的区域中基本上均匀地密封其自身，从而形成了防水的有效密封。
21.根据权利要求17所述的多层绝缘系统，其中所述聚酰亚胺膜中间层的聚酰亚胺膜涂覆有密封组分，且在沿内层的长度上重叠的区域中基本上均匀地密封其自身，从而形成了防水的有效密封，其中所述密封组分选自全氟聚合物、交联的含氟聚合物和聚酰亚胺粘合剂。
22.一种用于电导体的多层绝缘系统，其包括(a)含氟聚合物内层，其中，所述内层是通过在沿电导体的部分或全部长度上挤出含氟聚合物材料形成的，(b)聚酰亚胺中间层，其中通过以重叠的方式、在沿形成于电导体上的内层的部分或全部长度上卷绕聚酰亚胺膜形成所述聚酰亚胺中间层，(c)挤出的、交联的含氟聚合物外层，其中所述含氟聚合物选自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物，以及它们的混合物。
23.根据权利要求22所述的多层绝缘系统，其中所述挤出的含氟聚合物内层是交联的挤出含氟聚合物内层。
24.一种包括电导体和多层绝缘系统的绝缘电导体，其中所述多层绝缘系统包括(a)一个内层，其选自聚酰亚胺内层和含氟聚合物内层，其中，当内层为聚酰亚胺内层时，通过以重叠的方式、在沿电导体的部分或全部长度上卷绕聚酰亚胺膜形成所述层，所述聚酰亚胺膜已涂覆了密封组分，其中，所述聚酰亚胺膜在沿导体长度上重叠的区域中基本上均匀地密封其自身，因此形成了有效防水密封，和其中，密封组分选自全氟聚合物、交联的含氟聚合物和聚酰亚胺粘合剂，其中，当内层为含氟聚合物内层时，或通过在沿电导体的部分或全部长度上挤出含氟聚合物材料，或通过以重叠的方式、在沿导体的部分或全部长度上卷绕含氟聚合物膜形成所述层，(b)任选的聚酰亚胺中间层，其中通过以重叠的方式、沿形成于电导体上的内层的部分或全部长度上，卷绕任选涂覆的聚酰亚胺膜形成聚酰亚胺中间层，(c)挤出的、交联的含氟聚合物外层，其中所述含氟聚合物选自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物、以及它们的混合物，其中，当内层为含氟聚合物内层时，所述多层绝缘系统包括聚酰亚胺中间层。
25.一种包括电导体和多层绝缘系统的绝缘电导体，其中所述多层绝缘系统包括(a)含氟聚合物内层，其中，所述内层是通过以重叠的方式、在沿导体的部分或全部长度上卷绕含氟聚合物膜形成的，(b)聚酰亚胺中间层，其中通过以重叠的方式、在沿形成于电导体上的内层的部分或全部长度上卷绕聚酰亚胺膜形成所述聚酰亚胺中间层，(c)挤出的、交联的含氟聚合物外层，其中所述含氟聚合物选自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物，以及它们的混合物。
26.一种绝缘电导体的制备方法，其包括(a)在电导体上形成内层，其中所述内层选自聚酰亚胺和含氟聚合物内层，其中，当内层为聚酰亚胺内层时，通过以重叠的方式、在沿电导体的部分或全部长度上卷绕聚酰亚胺膜形成所述层，所述聚酰亚胺膜已涂覆了密封组分，其中所述密封组分选自全氟聚合物、交联的含氟聚合物或聚酰亚胺粘合剂，其中，当内层为含氟聚合物内层时，形成该层通过或者i)通过在电导体的部分或全部长度上挤出含氟聚合物材料，或者ii)通过以重叠的方式、在沿电导体部分或全部长度上卷绕含氟聚合物膜，(b)任选地，通过以重叠的方式、在沿内层的部分或全部长度上卷绕任选涂覆的聚酰亚胺膜，从而在内层上形成聚酰亚胺中间层，(c)当内层为聚酰亚胺内层或当中间层是使用涂覆的聚酰亚胺膜而形成时，加热聚酰亚胺单层膜或多层膜至温度为约240℃至约350℃，以使涂覆的单层膜或多层膜重叠的区域粘合，从而形成了沿在导体长度上防水的有效密封，(d)通过在其部分或全部长度上挤出含氟聚合物材料，在内层或中间层上形成含氟聚合物外层，(e)交联含氟聚合物外层，其中当内层或密封组分包括全氟聚合物时，通过将其曝露于小于60兆拉德的辐射下、施加约50至约120千伏的电压，而交联含氟聚合物外层，其中，当内层为含氟聚合物内层时，用于制备绝缘电导体的方法包括在内层上形成聚酰亚胺中间层。
27.一种绝缘电导体的制备方法，其包括(a)通过以重叠的方式、在沿电导体的部分或全部长度上卷绕含氟聚合物膜而在电导体上形成含氟聚合物内层，(b)通过以重叠的方式、在沿含氟聚合物内层的部分或全部长度上卷绕已涂覆有密封组分的聚酰亚胺膜，从而在含氟聚合物内层上形成聚酰亚胺中间层，其中所述密封组分选自全氟聚合物、交联的含氟聚合物和聚酰亚胺粘合剂，(c)将聚酰亚胺膜加热至约240至约350℃，以使膜的重叠区域粘合，从而在沿所述导体的长度上形成防水的有效密封，(d)通过在沿其部分或全部长度上挤出含氟聚合物材料，从而在聚酰亚胺中间层上形成含氟聚合物外层，和(c)交联含氟聚合物外层，其中当内层或密封组分包括全氟聚合物时，通过将其曝露于小于60兆拉德的辐射、施加约50至约120千伏的电压，而交联含氟聚合物外层。
28.一种包括电导体和多层绝缘系统的绝缘电导体，其中所述多层绝缘系统包括(a)含氟聚合物内层，(b)聚酰亚胺中间层，和(c)挤出的、交联的含氟聚合物外层，其中所述含氟聚合物选自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物，以及它们的混合物，其中，所述绝缘电导体的制备方法包括(i)通过以重叠的方式、在沿所述导体的部分或全部长度上卷绕含氟聚合物膜，从而在电导体上形成含氟聚合物内层，(ii)通过以重叠的方式、在沿所述含氟聚合物内层的部分或全部长度上卷绕已涂覆有密封组分的聚酰亚胺膜，从而在含氟聚合物内层上形成聚酰亚胺中间层，其中所述密封组分选自全氟聚合物、交联的含氟聚合物和聚酰亚胺粘合剂，(iii)将聚酰亚胺膜加热至约240°至约350℃，以使涂敷膜的重叠区域粘合，从而在沿所述导体的长度上形成防水的有效密封，(iv)通过在沿所述中间层的部分或全部长度上挤出含氟聚合物材料，从而在聚酰亚胺中间层上形成含氟聚合物外层，和(v)交联所述含氟聚合物外层，其中当内层或密封组分包括全氟聚合物时，通过将其曝露于小于60兆拉德的辐射、施加约50至约120千伏的电压，而交联含氟聚合物外层。
全文摘要
本发明提供一种用于电导体的多层绝缘系统、一种绝缘电导体、一种制备绝缘导体的方法和由该方法制备的绝缘导体。绝缘电导体重量轻，能够承受最大至约230℃的温度额定值，表现出良好的机械耐久性和耐水解性。同样，这些绝缘导体特别适用于飞机电线和电缆。
文档编号H01B7/28GK1509482SQ02810052
公开日2004年6月30日 申请日期2002年4月17日 优先权日2001年4月17日
发明者Y·J·金, Z·旺, J·H·伊, Y J 金, 伊 申请人:贾德电线公司