Таблица 2.9. Осиовиые

технические данные иолиамидов, применяемых в кабельной промышленности

Показатель

Молекулярная масса

Плотность, кг/м Температура плавления,

°С

Разрушающее напряжение при растяжении, МПа

Относительное удлинение при разрыве, % Твердость по Бринеллю, Па

Электрическая прочность (толщина 2 мм), МВ/м: сухой образец предельно увлажненный образец Удельное объемное электрическое сопротивление. Ом см:

сухой образец предельно увлажненный образец Диэлектрическая проницаемость при 50 Гц Тангенс угла диэлектрических потерь при 50 Гц Предельное водопогло-щение, %

* Толщина образца 0,1 мм

полиамидов: алифатические в виде гранул, перерабатываемых экструзией или по технологии эмалирования, а также в виде пленок и ароматические, применяемые в виде волокон, например волокно фенилон. Здесь будут рассмотрены только материалы, перерабатываемые методом экструзии. Строение их молекул может быть представлено общей формулой:

[-HN(CH2)„CONH(CH2)„CO-]p.

Молекулы этих полиамидов в твердом состоянии обычно имеют конформацию плоского зигзага и благодаря наличию амидных групп связаны между собой водородными связями С увеличением симметрии звеньев и частоты и регулярностя расположения амидных групп происходит увеличение числа водородных связей, степени кристалличности и температуры плавления, что оказывает существенное влияние на важнейшие свойства. Все полиамиды обладают высокой прочностью, тве-

рдостью и стойкостью к истиранию, стойки к воздействию многих химических реагентов, в том числе углеводородов й масел. Полиамиды способны в значительных количествах поглощать влагу с соответствующим изменением характеристик, причем водопоглощение снижается с увеличен1?ем числа мети-леновых групп между амидными. Важнейшие свойства полиамидов приведены в табл. 2.У.

Свойства полиамидов в значительной cieii«™ зависят от количества поглощенной влаги, степени ориентащ1И и кристсэпичности, которая достигает 60%. Для повышения устойчивости к окислению и деструкции под воздействием кислорода воздуха, особенно при повышенных температурах, в полиамиды вводят стабилизаторы. В качестве последних часто применяют дибетанаф-тилпарафенилендиамин и соли меди. Полиамиды можно окрашивать в массе с использованием фталоцианиновых красителей.

В кабельной промышленности полиамиды используют для создания механически прочных тонких оболочек монтажных и бортовых проводов. Высокие технологические свойства позволяют легко получать тонкие оболочки толщиной до 0,05-0,1 мм.

В отечественной кабельной промышленности применяют капрон (ПА-6, марка 210-15, ОСТ 6-06-09-83) и полиамид 610 (ОСТ 6-05-408-85).

Полиамиды обладают рядом специфических технологических свойств, которые следует учитывать при переработке. Прежде всего, это высокое влагопоглощение, что обычно требует предварительной подсушки материала до содержания влаги не более 0,1%. При содержании влаги свыше 0,2% происходит ее выделение при температурах переработки с образованием пузырей в изоляции. Следующая особенность обуатовлена резкой зависимостью вязкости от температуры и высокой текучестью при температурах переработки. Поэтому конструкция червяка и профиль кривой роста температуры в цилиндре должны быть такими, чтобы сжатие начиналось после полного

/>,кг/мЗ 990

с. 2.9. Вязкость полиамидов ц при различных скоростях сдвига v: / -ПЛ-6; 2-ПА-бЮ

300 Т,%

Рис. 2.J0. Зависимости плотности расплава полиамида р от температуры т при разных давлениях; Па: /-400; 2-300; 5-150; 4-1

пасплавления материала. Из-за высокой вязкости расплав под действием противодавления, особенно при остановке экструдера, может перетекать по направИюнию от головки к загрузочной зоне и при соприкосновении с гранулами застывать с образованием «пробок». При длительном пребывании в экструдере при температуре переработки возможно разложение материала с образованием газообразных продукюв - оксида и диоксида углерода и амм1«»ка. наложение покрытий обычно производят с вытя«**й методом трубки. Кривые течения приведены рис. 2.9. Критическая скорость сдвига составляет примерно 2,5-10* с Плотность расплава при температуре переработки 970-990 кг/м; ее температурные зависимости при различных давлениях приведены на рис. 2.10.

2.6. ПЛЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

В производстве кабелей и проводов широкое применение находят пленочные материалы, которые используются в основном в качестве электрической изоляции. Кроме того, пленк используются для скрепления сердечников кабелей или в защитных покровах кабелей в качестве разделительного слоя между антикоррозионным битумным покрытием и слоем пластмассы. В кабельной промышленности наиболее широко используются гюлиэтилентерефталатные, фторопластовые, полиамидные и по-лиамидно-фторопластовые пленки, которые накладываются ка жилу или заготовку кабеля, как правило, методом обмотки. В отдельных случаях после наложения пленки производится термообработка пленочной изоляции для ее спекания и герметизации.

Полиэтилентерефталатная пленка, известная в отечественной практике под названием лавсан, представляет собой полимер, получаемый поликонденсацией терефталевой кислоты с этилен-гликолем:

-ООС-

Лавсановая пленка изготовляется путем экструзии расплава на поверхность валка с последующими ориентацией путем растяжения, термофиксацией и охлаждением. Пленка лавсан, используемая в кабельной промышленности, имеет толщину 20-25 мкм и обладает высокой электрической и механической прочностью. В связи с повышенной степенью кристалличности эта пленка имеет высокую температуру плавления (265° С). Основные технические данные пленки толщиной 20-25 мкм приведены ниже:

Разрушающее напряжение при растяжении, МПа,

не менее ......................................................................... 147-172

Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 60-70

Усадка пленки, %, не более .................................... 3-А

Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом-м, не менее:

при испытании в нормальных условиях........ 1-10

при испытании при температуре 155° С........ 1 • 10°-1-10

при испытании после выдержки во влажной среде при нормальной температуре в течение

24 ч .......................................................................... 1-10

Тангенс угла диэлектрических потерь .................... 0,005-0,007

Электрическая прочность, МВ/м, при переменном. напряжении частотой 50 Гц, не менее:

при испытании в нормальных условиях ........ 180

при испытании при температуре 155° С ........ 100

при испытании при нормальной температуре в течение 24 ч...................................................... 120

Рекомендуемый температурный диапазон эксплуатации пленки лавсан от -65 до -1-155° С. В кабельной промышленности эта пленка используется при температурах до +120° С. При воздействии на пленку температуры свыше 250° С протекает деструкция полимера с въщелением оксида углерода, тере-(талевой кислоты, ацетальальдегида. При воздействии открытого пламени пленка загорается и горит коптящим пламенем с образованием расплава полимера и выделением летучих.

В производстве кабелей и проводов используются также пленки из политетрафторэтилена, или фторопласга-4, имеющие следующее строение:

F F F F

I III ;

• • • -с-с-с-с- • • •

till

F F F F

Симметричность стр>ктуры макромолекул политетрафторэтилена и высокая кристалличность (до 90%) обусловливают высокую температуру разрушению кристаллов (327° С), при которой они переходят в аморфное состояние. В результате полимер становится высокоэластичным и превращается в прозрачную монолитную массу, которая уже не плавится вплоть до температуры разложения, равной 415° С. Длительная температура эксплуатации пленки из фторопласта-4-плюс 250° С, кроме того, она сохраняет работоспособность при низких температурах вплоть до температуры минус 269° С.

Пленка из фторопласта-4 обладает исключительно высокой стойкостью к действию растворителей или химических реагентов.

В отличие от ориентированной фторопластовой пленки еориентированная пленка имеет пониженные физико-механичес-

кие и электрические параметры. Сравнительные показатели ориентированной и неориентированной пленки из фторопластан приведены ниже:

Показатель

Ориентированная пленка

Разрушающее наприжение при растяжении в продольном направлении, МПа, не менее .................. 50,0

Относительное удлинение при разрыве, %, не менее:

в продольном направлении ............................... 50

в поперечном направлении ................................ 50

Электрическая прочность при постоянном напряжении, МВ/м, не менее ................................................. 160

Неориентированная пленка

15,6 !60

Не нормиру ется

Остальные электроизоляционные параметры ориентирован ной и неориентированной пленок из фторопласта-4 примерно равны: удельное объемное электрическое сопротивление не менее ЮОмм, tg8 не более 0,0003, диэлектрическая проницаемость 1,9-2,1.

В том случае, когда при спекании пленочной изоляции кабелей и проводов необходимо обеспечить максимальную герметичность, используется так называемая сырая каландрированная пленка из фторопласта-4Д, изготовляемая экструзионно-каландровым методом из паст, представляющих собой смесь порошка фторопласта с вазелиновым маслом. Сама технология изготовления такой пленки предполагает, что она имеет невысокие характеристики до спекания, и поэтому к технологш обмотки токопроводящих жил лентами из сырой каландрированной пленки предъявляются повышенные требования.

Сырая каландрированная пленка толщиной 0,045 мм имеет минимальное разрушающее напряжение при растяжении в продольном направлении 12,7 МПа, в поперечном направленин 1,5 МПа, относительное удлинение при растяжении соответственно 100 и 600%. Такая пленка при спекании заметно изменяет размеры; усадка пленки не должна превышать 30%. Доля смазки, вводимой в порошок фторопласта-4Д перед формовани-" ем пленки, после экстрагирования должна быть не более 0,03%

Электрические параметры сырой каландрированной пленки находятся примерно на том же уровне, что и параметры пленки из фторопласта-4, изготовленной методом сострагивания.

Рабочая температура кабельной пленочной изоляции на основе фторопластов-4 и -4Д от -60 до 4-250° С. Пленки на основе сополимеров фторопласта, например фторопласта-4МБ, можно эксплуатировать при температуре, не превышающей --200° С

При нагревании пленок из фторопластов свыше 260° С начинается выделение токсичных легколетучих фтористых со-[ единений: фтористого водорода и перфторизобутилена, а так*е оксида углерода. Поэтому помещения, в которых производите»

Таблица 2.10. Основные технические дайиые яотмщт-тоооажпшЛ

пленки

Показатель

разрушающее напряжение при растяжении, МПз; не менее:

при 15-35° С в продольном и поперечном направлениях

при 200° С в продольном и поперечном направлениях

Относительное удлинение при разрыве, %, не менее:

при 15-35° С в продольном направлении: среднее значение минимальное значение в поперечном направлении: среднее значение минимальное значение при 200° С в продольном направлении: среднее значение минимальное значение в поперечном направлении: \ среднее значение

минимальное значение Сопротивление раздиру, Н/мм, не менее Усиление разрыва технологического сварного шва, Н. не менее

Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом м, не менее;

при 10-35° С

при 200° С

Электрическая прочность, МВ/м, при переменном

напряжении, не менее: при 10-35° С:

среднее значение

минимальное значение при 200° С

Адгезионная прочность, Н/см, не менее (фторопласт-фторопласт):

среднее значение

минимальное значение.

спекание изоляции из лент фторопласта, должны быть оборудованы эффективной приточно-вытяжной вентиляцией.

В кабельной промьшшенности используется также полиимидно-Фторопластовая пленка, представляющая собой

Плевка с односторонним покрытием

Плевка с двусторонним покрытием

. „ж предстзвляющая собой комбинированный

(дублированный) материал. В качестве основного слоя пленки используется полиимид, покрываемый затем слоем политетрафторэтилена или сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена.

Полиимиды принадлежат к циклоцепным полимерам, об-.Дающим исключительно высокой термической стойкостью, снову полиимидной пленки составляет полипиромеллитимид •следующего строения:

3125 49