高分子成型加工产品设计-插线板.docx

1.插线板简介1.1概念插线板，专业术语叫电源转换器。是把多个插座集中放在一起，从而形成的多孔插座。这样的组合有很多好处，可以一座多用，既节省了空间又节省了线路，已成为生活必需品。1.2.主要类型与功能世界各国的插头插座形式分为3类：扁型插销形式、圆型插销形式、三圆型和矩形的插销形式(我国主要采用这种形式的插销。随着人们生活方式的改变, 插线板出现了多种形式，如电源插板根据控制形式可以分为无开关、总开关、多开关3种类别;按用途分为防水型、普通型; 按使用场所分为家用型、公共型、工厂型;按所接电器类型, 又可以分为通用型、专用型;按使用方式有可以分为固定插板、移动插板 按插孔的数量又可以分两相、三相、多相。1.3主要结构和要求插线板主要分为外壳，五金弹片，电源开关，电源线，插槽，护套线，过载保护器等部分。优质的插线板面板所使用的材料，在阻燃性、绝缘性、抗冲击性和防潮性等方面都十分出色，材质稳定性强，不易变色。优质插线板插套所选择的材料是磷青铜，导电好，弹性好，寿命长。在外观上，表面光洁平滑、色彩均匀，有质感的，一般是好产品。此外，面板上的品牌标识应该清晰、饱满，表面不能有任何毛刺。在制作工艺上，插线板开关经常被触摸，尤其是彩色开关面板，如果选用的是不合格的劣质产品，时间久了，就会老化褪色。如果选择那些使用了具有抗紫外线性能的材料，并且对边框进行喷涂烤膜工艺处理的开关，即使使用较长时间，颜色也不会发生丝毫变化。合格的开关一定是获得国家认证和符合国际行业标准的。国产产品要通过3C认证、ISO9000系列认证，一些国际品牌还获得了其他国家和国际性的安全认证，这些会通过标识标注在产品本身、包装或说明书中。1.4技术参数额定电流（A）10环境温度()-10至42产品认证GB2099.3-2008导电体材料Cu壳体材料绝缘额定电压(V)220-250质量认证CE3C2市场调研 2.1问卷调查（以四川大学为例）为了解大学生目前的插线板使用情况及对插线板性能要求，我们小组在四川大学校园内进行了问卷调查。由于时间及人力限制，本次调研共发放问卷141份，涉及川大各年级各学院学生，具有一定的参考价值。2.1.1调查结果 条件选项比例（%） 使用插线板频率每天54.5经常30.8偶尔11.9从不2.8 使用品牌公牛39.2飞利浦10.8子弹头20.3古河1.3突破1.3其他27.2 可以接受的价位20元以下13.920-40元71.540-100元13.2100元以上1.4 插孔数目1-2个0.73-5个60.06-10个36.611个以上2.8 使用中出现的问题插口太少20.8插口松动38.1出现电火花21.7外壳发黄19.5对插线板材料的了解度很了解2.8有点了解36.4不了解51.0无所谓9.8 选择依据安全性33.5功能21.4品牌12.7造型5.4环保4.5价格19.2颜色2.5其他1.5 希望插线板增添的功能充电后自动断电13.2造型可爱有趣5.4通断电有声音提示7.2增加USB接口11.1有夜灯和荧光功能6.3电线长度可收缩11.1带有防雷装置9.3防火阻燃12.8隔水避水功能13.4带有电压提示3.9带有稳压装置6.2其他功能0.22.1.2大学生希望新增添的功能：由图1可知，大部分同学插线板新添充电后自动断电、防火阻燃、隔水避水等功能，这对插线板材料本身的绝缘性能、阻燃性能以及疏水性能有很大要求。有部分学生希望插线板具有多重功能，如电线长度可以收缩、增加USB接口以及带有防雷装置等，使插线板更加方便人们的生活，具有更多的使用价值。最后，有极少数学生对插线板的外形等有一定要求。综上所述，插线板的材料、多功能性以及外形方面都有很大的提升空间。图12.1.3大学生使用中出现的问题进行分析：图2由图2可知，多数学生在使用插线板的过程中出现了插口松动的问题，这可能是各部件的连接不够紧密或插坐与插板接触不良等原因造成的。此外，有约百分之二十多的学生在使用的过程中出现了电火花，存在着非常大的安全隐患，一方面可能由于插线板的配线过细，另一方面可能由于绝缘材料的阻燃性能不好。最后，有少部分学生在使用插线板的过程中出现了外壳发黄的现象，这可能与材料的抗老化性能不好有关，长期日光暴晒或高温都可能加速其老化的速度。综上所述，插线板在使用的过程中仍然存在很大的问题，我们应该从材料配方的设计、加工方法等方面进行改善。2.1.4生选择插线板的依据进行分析：图3由图3可知，大多数学生在选择插线板时将其安全性能放在了第一位，因此提高插线板的质量非常重要，这也就涉及到了材料的阻燃性、抗老化性、绝缘性等多种性能的提高，同时也有大部分学生比较在意插线板的功能。此外，有部分学生关心插线板的价格问题，因此我们在保证质量的同时也应尽可能地降低成本，更好的减轻学生生活的压力。最后，有极少数学生考虑到了在制造与使用插线板过程中的环保问题，可见环境保护的思想并没有完全深入人心，我们在创造社会财富的同时应不忘了构建环境友好型社会，这也对我们制造材料的过程中处理废弃物的能力提出了较高的要求。2.2插线板网络销售情况调查经过我们的了解，网购目前已经成为了大学生的主要消费方式。网购方便，快捷，选择面广并且实惠，颇受年轻人喜爱。因此我们这次调查了淘宝网10家销售电器的店铺，以此了解插线板的网络销售情况以及消费者的购买意愿。2.2.1调查结果品牌插孔数开关数价格（元）销量（个/月）2孔3孔子弹头32135.0086子弹头33350.0048神岛33146.001长虹33138.002长虹66152.001公牛84174.0011464公牛42144.00852飞利浦21136.8066飞利浦44447.0018飞利浦（防雷）55579.80701公牛（防雷）63156.80532公牛（儿童保护）66165.00369公牛（带USB插孔）66172.00680飞科（大功率）23133.508飞科42116.202飞科66120.702突破（防雷、儿童保护）666118.0090突破33339.001312.2.2结果分析通过本次网络调查结果，我们可以了解到绝大多数人在选择插线板时，首先考虑的便是品牌。尤其以公牛牌插线板销量最好，突破次之，再者子弹头，而一些不大出名的插线板的销量极低。在知名的品牌中，公牛、子弹头的价格相对而言较低，突破价格稍高。就插线板的功能而言，公牛的品种数最多。公牛的插孔数目变化范围广，给消费者更多的选择。插孔数范围在：35个2孔、26个3孔，这样的孔数最受欢迎。常规的插线板虽然是销量最大的，但是越来越大的人更倾向于购买具有其它功能的插线板，特别是带有USB插孔的插线板。有防雷功能的插线板也很受人们欢迎，具有儿童保护功能的插线板也是很多家庭的选择，而大功率的插线板目前还没得到市场的广泛认可。2.3总结 通过本次调研活动，我们了解到目前大学生对插线板最关注的就是价格和安全性的问题，在品牌上会选择公牛，飞利浦这样的知名品牌的产品。并且对于充满个性的年轻人来说，多功能化的插线板也是迫切需要的。综上，我们在设计插线板时首先要考虑到对性能的要求，比如绝缘性，防老性，机械性等。其次还应该注重外观以及实用性的设计，以满足消费者的更多需求。3.插线板的成型工艺3.1外壳3.1.1材料对比材料名称优点缺点价格/吨PC1. 有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高；2. 蠕变性小，尺寸稳定；3. 具有良好的耐热性和耐低温性，在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能，尺寸稳定性，电性能和阻燃性，可在 -60120下长期使用；4. 吸水率小，收缩率小，尺寸精度高，尺寸稳定性好5. 耐油、耐酸，耐候性好6. 具有自熄性1. 不耐紫外光2. 不耐强碱、氧化性酸及胺、酮类，溶于氯化烃类和芳香族溶剂，3. 长期在水中易引起水解和开裂4. 容易产生应力开裂，抗溶剂性差，耐磨性欠佳23000/吨（拜耳阻燃级白色母料）PP1. 电性能优异2.耐湿热3.极性小，不易脏1. 熔体冷凝时因比容积变化大、分子取向程度高而呈现较大收缩率(1.0%-1.5%)2. 成型加工过程中，应以提高注塑压力和剪切速率为主，以提高制品的成型质量7500PET1. 较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120，电绝缘性优良，2. 抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好3. 耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱，耐大多数溶剂4. 透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好5. 具有自熄性1. 耐电晕性较差2. 结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，冲击性能差（常用玻纤增强）40000（增强级、注塑级、阻燃级）PA661 优良的力学性能。尼龙的机械强度高，韧性好。2 自润性、耐摩擦性好。尼龙具有很好的自润性，摩擦系数小，3 优良的耐热性4 优异的电绝缘性能5 优良的耐气候性6 耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好吸水性大，饱和水可达到3%以上，影响尺寸稳定性和电性能（多用玻纤增强）38000（杜邦阻燃级）BMC(DMC)1. 优良的电气性能2. 机械性能，耐热性，耐化学腐蚀性，又适应各种成型工艺3. 耐老化性能好，耐热性好，可长期在130温度下使用4. 材料颜色多种多样且色泽稳定5. 可加入大量填料，可满足阻燃、尺寸稳定性要求，成本低。1. 仅适于制作尺寸较小、强度要求不高(一般BMC强度约比SMC低30)）产品。2. 注射机价格较高。6000-10000ABS1. 综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性,电性能良好2. 强度高、韧性好、易于加工成型1. 不耐高温（稍优于PVC）耐热温度小于116，2. 易燃3. 耐候性差14300（阻燃级 上海昆山）3.1.2材料选定：考虑到成本和电性能、机械性能等使用性能，加工过程的方便、操作易于控制，我们决定选择PC和ABS共混物作为外壳的主要材料。PC和ABS的合金可以克服两种原料自身的缺点，发扬对方的优点，将两者共混后，其一可以提高ABS的耐热性、冲击和拉伸强度，其二可以降低聚碳酸酯熔体粘度，改善加工性能，降低了PC缺口敏感性，改善了PC应力开裂状况，降低了生产成本。3.1.3配方：原料名用量（份数）作用PC75高聚物基体材料ABS25高聚物基体材料磷酸三辛酯3无卤阻燃剂氯化石蜡1.5阻燃剂氧化锡3无卤阻燃剂增韧相容剂10增加相容性光亮相容剂0.5增加色泽其他助剂1抗氧化 防紫外线注：【1】以PC和ABS的总量为100份，【2】预计达到的阻燃级别：UL94 V-0级在该配方中，主体材料选用的是聚碳酸酯，其具有自熄性可以达阻燃UL94 V-0级，另外它具有优良的电性能，高的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度，良好的尺寸稳定性，尤其有优异的抗冲性能和耐蠕变性，在较宽温度范围内保持其力学性能。ABS综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性,电性能良好，强度高、韧性好、易于加工成型，同时可以降低成本。作为阻燃剂，磷酸三辛酯可以在凝聚相（固相和液相）发挥作用，生成碳化层，氯化石蜡则可以在气相发挥作用，捕捉自由基，隔绝氧气，二者协同作用，可以起到很好的阻燃作用。而氧化锡则可以在发挥阻燃作用的同时降低发烟量，减少污染。3.1.4加工成型方法：先进行混炼，使各组分达到很高程度的混合 然后挤出注塑成型3.1.4.1设备：图4：单螺杆挤出注塑机图5：双螺杆挤出混炼机3.1.4.2加工流程图：3.1.4.3工艺参数：混炼温度270挤出注塑料筒温度265模具温度100注射速度2.8 m/min注射压力100MPa背压12MPa螺杆转速2050r/ min3.2插槽3.2.1性能要求插槽是最靠近铜片接口处的关键部位，这就要求其具有很好的绝缘性，防止漏电事故发生。经常插入和拔出插头与之摩擦较多，要求其具有较好的耐磨性并且要有较高的强度。又由于要防止功率超额时火灾的爆发，需要其具有良好的阻燃性能。3.2.2材料对比根据上面的性能要求，初步筛选出聚对苯二甲酸乙二醇酯、ABS、聚碳酸酯、密胺树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯五种高分子材料作为备选材料。现将它们各自性能列表如下：材料优点缺点价格PET1. 耐蠕变、抗疲劳性、耐摩擦性好，磨耗小而硬度高，尺寸稳定性好，具有热塑性塑料中最大的韧性2. 电绝缘性能好，受温度影响小3. 无毒、耐气候性、抗化学药品稳定性好，吸湿性高4. 具有自阻燃性能，氧指数为33%1. 耐电晕性较差2. 耐弱酸和有机溶剂，但不耐热水浸泡，不耐碱。5000元/吨ABS1. 抗冲击性、耐热性、耐磨性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良2. 易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好3. 容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工1. 热变形温度低可燃，耐候性较差11550元/吨PC1. 强度高、韧性大、尺寸稳定性好2. 耐弱酸，耐弱碱，耐中性油3. 热变形温度高约为130°C4. 具有阻燃性，电气性能好1. 不耐紫外光，不耐强碱2. 耐水解性差，不耐磨3. 耐刮痕性较差，长期暴露于紫外线中会发黄4. 易受某些有机溶剂的浸浊 8500元/吨PBT1. 强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小2. 绝缘性能优良，高温也能保持较好电气性能3. 耐磨性好4. 热稳定性和抗氧化性好1.PBT遇水易分解（高温、高湿环境下使用需谨慎）25000元/吨密胺树脂1. 具有自阻燃性、高热稳定性、高硬度和尺寸稳定性好2. 光洁度、耐磨性好3. 电绝缘性好1.韧性不够好，易摔碎12000元/吨3.2.3材料选择 根据以上信息，综合考虑性能和价格两个因素，最终选择ABS塑料作为插槽的原材料。3.2.4 ABS基本信息ABS树脂是五大合成树脂之一，是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，英文名称为acrylonitrilebutadienestyrene copolymer，简称ABS。塑料ABS的热变形温度为93-118，制品经退火处理后还可提高10左右。熔融温度在217-237，热分解温度在250270。3.2.5 材料改性1.为改善ABS树脂耐热耐候性差的缺点，采用PC与之共混制成ABS/PC合金，同时可以提高机械强度、韧性和阻燃性。2.为改善ABS耐候性和抗老化性能，采用与ASA（苯乙烯、丙烯腈和压克力橡胶共聚合而成）共混的方法。3.为改善其阻燃阻燃性能，采用阻燃剂对其进行改性，无毒环保的无卤阻燃体系当然是首选，下面是一种改性配方：原料1ABS树脂原料2复合型膨胀阻燃(M-IFR)原料3包覆红磷(RP) 以35%酚醛树脂包覆加工方法双螺杆挤出机机械混合3.2.6 成型工艺 主要包括原材料的改性和注塑成型3.2.6.1 改性工艺配方：组分ABSPCASA复合型膨胀阻燃(M-IFR)包覆红磷(RP)以35%酚醛树脂包覆含量50%40%5%3%2% 实施工艺 用双螺杆基础造粒机用上述配方实现ABS的共混改性和挤出造粒。 图6：双螺杆挤出造粒机 工作原理物料经过加料口，在旋转螺杆的作用下，被搓成团状并沿螺槽滚动前进，因螺杆的剪切、压缩与搅拌作用，物料受到进一步的混炼和塑化，温度和压力逐步升高，呈现出粘流状态，并以一定的压力和温度通过机头，经过冷却后切断造粒。工艺参数参数螺杆直径（mm）电机功率（Kw）转速（r/min）各段温度（）设定1006100200,210,210,220,220，2103.2.6.2 成型工艺 利用改性得到的树脂进行注塑成型。图7： 注塑机 工作原理 注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。 工艺参数螺杆转速60转/min 注射速度快速注射（保压时间30s，缩短流程，减小内应力）注射压力80MPa 各段温度210,220,220,230,230,220（）模具温度6580 后处理120的情况下保温热处理1.5个小时，消除内应力。3.2.6.3工艺流程图及简述3.2.7 新设计 为了是插槽口能达到防水、防油、防雾等液体的功能，遂在插槽口设计一个盖子，达到的效果图如下：图8：带防水盖的插座3.3插头3.3.1基体材料的选择用于插头的材料应该具备的性能：较好的电绝缘性、耐热性、阻燃性能、力学强度和热性，良好的热导率和可着色性。插头一般由棒状或刀锋状的电子结点和塑料外壳组成。这就要求塑料外壳有良好的电绝缘性能。同时，由于金属在通电过程中会发热以及可能的短路情况造成的大量发热引起聚合物的燃烧，这就要求塑料外壳有良好的耐热性和阻燃性。此外，塑料外壳还应具有较好的热导率以及和插座相适应的的颜色。材料对比：材料名称优点缺点价格(元/吨)ABS树脂（1）优良的力学性能（2）冲击强度极好（3）耐磨性优良（4）尺寸稳定性好（5）电绝缘性较好（1）耐候性差（2）成本较高16000聚氯乙烯（PVC)（1）电绝缘性较好（2）可着色性好（3）成本较低（4）耐热性达标（5）易加工（1）成型温度范围小，必须加入大量塑化剂且严格控制料温（2）需添加阻燃剂阻燃6000酚醛树脂（1）成本低（2）电绝缘性好（3）耐热性好（4）耐老化性能好（1）脆性大（2）颜色深，不易染色，所以会影响产品外观（3）加工成型压力高18000(酚醛树脂2402)聚碳酸酯（PC)（1）冲击强度高（2）尺寸稳定性好（3）无色透明，着色性好，电绝缘性（4）耐磨性好（1）自润滑性差，有应力开裂倾向（2）高温易水解，与其它树脂相溶性差16000(上海拜耳 PC2405)聚苯乙烯（PS）（1）机械强度好（2）缓冲性能优异（3）加工性好（1）易产生内应力（2）性脆，易脆裂（3）耐热性不高9000-11000综上我们了解到，ABS树脂用于制作插头各方面性能都较佳，但是价格较贵。酚醛树脂成本较低，但是脆性大，颜色深，不适宜做插头料。聚碳酸酯不易与其他树脂相容来改性，同时也存在着价格较贵的问题。聚苯乙烯易脆裂，其他性质都挺好，但是价格也接近聚氯乙烯的两倍。而聚氯乙烯同时拥有较好的电绝缘性、较好的可着色性，同时它成本较低、易于加工改性，通过加入适宜的填充剂和助剂，用聚氯乙烯可以制得性能良好且成本适中的插头。3.3.2配方原料用量（份）作用PVC树脂100.0基体三碱式硫酸铅3热稳定剂和润滑剂（热稳定效能优良）硬脂酸钙1硬脂酸铅2硬脂酸1邻苯二甲酸二辛酯50增塑剂（与合成树脂有良好的相容性，良好的综合性能，混合性能好，增塑效率高）陶土10.0填充剂轻质碳酸钙20.0稳定制品尺寸，提高制品硬度、表面光泽和表面平整性，有一定的增白作用钛箐蓝0.0002着色剂3.3.3成型方法注塑成型3.3.4成型工艺3.3.4.1聚氯乙烯的工艺特性：Ø 没有明显的熔点，60以上开始变软，100-150呈黏弹态，150以上呈粘流态。在空气中超过150就会放出氯化氢，超过180就会快速分解。Ø 吸湿性小，含水量一般小于0.1%。Ø 流动性差，物料充模困难。宜采用低速高压。Ø 热稳定性差，加工时必须加入热稳定剂。加工时可能会放出氯化氢，所以应该采用较耐腐蚀的料筒壁材料。Ø 加工窗口较小，需要精确控制温度。3.3.4.2工艺流程图模具设计加工框架放入模具加料插销、电线嵌入镶嵌框架材料处理冷却取出制品脱模注射成型成品3.3.4.3主要设备：双螺杆挤出机（用于掺混造粒）注塑机注塑机基本参数：压缩2-2.5，长径比12-20，螺杆头部为锥形，直通式喷嘴孔径4-10mm。螺杆各段比例：加料段40%、压缩段40%、计量段20%选用注塑机应该注意的问题:Ø 为了防止熔体黏附和熔体放出的氯化氢对设备的腐蚀作用，应该选用耐磨耐腐蚀的材质制成的设备。Ø 由于聚氯乙烯的加工窗口较窄，需要精确地控制温度所以温度控制装置一定要比较准确迅速地控制温度。3.3.4.4具体成型工艺 配料：检查材料是否合格并准确称量。捏合：将称量好的物料按PVC树脂、颜料、稳定剂、润滑剂、和填料的顺序加入90的捏合机中进行搅拌8分钟。造粒：挤出造粒机加工温度加热段一二三四温度/100-110120-130140-145140-145造好的粒料要均匀、密实且无粘连，最大粒径不超过4mm，长度不超过6mm。注射：机筒清洗后加料。先对空注射，看物料是否光洁明亮，若是则可以正常生产。注射成型过程：3.3.5模具设计型腔板1、2固定在模具上，由导柱3、4分别定位。浇口设在电线与插头的连接处。为防止料流使电线发生侧向位移，可采用两个或更多个相对设置的浇口进料，也可采用环形浇口。斜杆5设在动模上，移动时，斜向移动可使分流道脱模、与塑料件分离，并顶出塑料件。斜杆6设置在定模板上，由片簧7推动而向前运动。带有嵌件插销和电线的镶嵌框架8、9压在突出的型腔板2的动模上。为确保插销可靠地夹紧，模具中设置了夹紧块10，通过杠杆作用夹紧插销。锁紧手柄U使夹板12夹紧夹紧块10在镶嵌框架的对应一侧，由夹板13夹紧每根电线。3.4电线绝缘层3.4.1材料对比材料优点缺点聚氯乙烯(PE)(1) 制造技术成熟、易成型和加工制造(2) 具有非常良好的阻燃性能(3) 成本低廉(1) 由于含有大量氯元素，燃烧时会散发出大量浓烟和HCl，对环境造成严重危害(2) 普通PVC耐酸碱，耐热油，耐有机溶剂性能较差，极易在上述特定环境中出现破损和开裂交联聚乙烯(XLPE)(1) 具有优良的机械、防水及耐辐射性能(2) 耐热变形性好，高温下的力学性能优异。长期工作温度可达150°C(3) 化学稳定性好，耐溶剂性好(1) 耐热粘连性能较差。超过电线额定温度加工使用电线，易造成电线间相互粘连，严重可导致绝缘破皮形成短路硅橡胶(1) 柔软，有弹性(2) 优良的耐热和耐寒性能。使用温度范围比较广，约-90300°C(1) 抗撕裂能力差。在加工或使用过程中受外力挤压、刮磨易破损，造成短路，因此需要玻纤加强(2) 硫化时添加的硫化剂为双二四，该硫化剂含有氯元素聚全氟乙丙烯（FEP）(1) 具有良好的阻燃性与耐高低温性，可在-250°C200°C温度下长期使用(2) 耐磨性能好，电绝缘性优异，不受工作环境、温度、湿度和频率的影响(3) 耐化学腐蚀性优良，具有耐辐照，与金属等粘接力强等优点(4) 具有良好的成型加工性能，可以用热塑性塑料通用的成型加工方法如模压、挤出、注射等进行加工(1) 原料价格较高，国内生产原料依赖进口，产量较小(2) 加工过程中，高温下会分解出含氟的气体。3.4.2对比选择鉴于以上的对比分析，聚全氟乙丙烯（FEP）的机械性能、耐热性能、绝缘性能以及阻燃性能均优于目前其他的电线电缆材料，因此我们选择聚全氟乙丙烯作为我们电线绝缘层的材料。聚全氟乙丙烯和聚四氟乙烯一样，也是完全氟化的结构，不同的是PTFE主链的部分氟原子被三氟甲基所取代，其结构式为3.4.3配方34.3.1合成聚全氟乙丙烯树脂采用悬浮聚合的方法，将四氟乙烯和六氟丙烯在二-全氟氯酰过氧化物、二-全氟酰过氧化物的引发下共聚合成聚全氟乙丙烯，温度为040°C,压力为0.81.2Mpa。3.4.3.2制作绝缘层组分用量（份）树脂聚全氟乙丙烯树脂100加工助剂增塑剂邻苯二甲酸二辛酯3540稳定剂三盐基硫酸铅57润滑剂硬脂酸0.30.5抗氧剂2,6二叔丁基4甲基苯酚0.053.4.4工艺设计成型方法：电缆包覆挤出成型成型设备：挤压式包覆模1、芯线2、导向棒3、机头体4、电热器5、调节螺钉6、口模7、包覆塑件8、过滤板9、挤出机螺杆图9：挤出机头这种机头呈直角式，俗称十字机头。物料通过挤出机的多孔板进入机头体中转过90度，于芯线导向棒相遇。芯线导向棒一端与机头内孔严密配合，不能漏料。物料从一侧流向另一侧，汇合成一个封闭的物料环后，再向口模流动，经口模成型段，最终包覆在芯线上。由于芯线是连续地通过芯线导向棒，因此电线包覆挤出可以连续地进行。口模与机头分为两部分，通过口模端面保证与导向棒的同心度。为了调整同心度可加螺栓调节。改变机头与口模的尺寸、挤出速度、芯线移动速度以及变化芯线导向棒的位置都将改变塑料包覆层的厚度。这种机头结构简单，调整方便，被广泛用于电线的挤出生产。主要缺点是芯线与包覆层的同心度不好，这主要是两方面的原因：其一，导向棒结构本身就可能引起塑料的不均匀流动，其结果造成塑料停留时间长或过热分解。其二，转角式机头不容易均匀地加热，虽然电热圈可以布满整个机头，但机头与挤出机连接处，却不容易加热或冷却。同时，温度分布不均匀，也将影响同心度。3.4.4.1工艺流程图干燥FEP树脂 电缆料单螺杆挤出机加工助剂高速混合机线芯抗氧剂聚全氟乙丙烯线缆卷取冷却定型挤出包覆FEP有很大的优点，可用一切通用方法加工成型，采用少量加工助剂可以改进FEP性能，有效地降低熔体缺陷，并且不会对其机械性能产生影响，使包覆层更光滑、线径波动更小。3.4.4.2工艺参数单螺杆挤出机FEP的挤出加工是在高温下进行，生产中会有含氟的气体分解出来，这种气体对挤出机的机筒、螺杆及模具均有强烈的腐蚀，因此要采用高温挤出机生产。高温挤出机采用耐腐蚀的含镍、含铬量高的合金钢制造。高温挤出机的螺杆，一般采用单头全螺纹、等螺距、突变压缩型的螺杆，螺杆的顶端呈圆锥形，以防止FEP的停滞和分解。技术参数料筒的长径比：2530：1，料筒有四个加热段，每个加热段有温度调节器。螺杆转速为10r/min。，压缩比为3:1。螺杆长径比：20，加料区长度：15.5D（D为螺杆直径），均化区长度：4D；螺纹宽度：0.1D；加料区螺纹槽深度：D/6，均化区螺纹槽深度D/18。温度设定参数区间进料口模口区区区区机头模套温度/250380400250300300330340360360380380380400注意事项Ø 为改善FEP挤出时的塑化质量，提高塑化程度，应采用挤出过滤网。过滤网应加23层滤网为宜，滤网数目以60目为宜。Ø 由于FEP在熔融状态下有极高的可拉伸性且有熔体破裂倾向，因此在挤出应扩大模具的开口，以减缓FEP在低于临剪切速率的挤出速度下挤塑加工。3.4.5生产过程中FEP包紧度的影响因素真空度的影响随着真空度的增加，附着力逐渐增强：在没有真空的情况下，熔体内部自然结晶，导线熔融层在自然状态下包覆在导线外面；在抽真空的外力作用下，晶体强制向线芯方向结晶，使涂覆层强制包紧在导线上，增加摩擦力，从而提高附着力，即包紧度随真空度的增加而增大。成线冷却方式的影响在冷却方式下，室温25度下自然冷却下，附着力最大；用加热过的温水冷却，导线的附着力有所下降；而用冷水冷却时，包紧度急剧下降。用冷水强制冷却时，熔融的导线涂覆层外表面与内表面冷却速度不一致，产生不同的收缩效果，从而导致大幅度降低了导线的附着力，即成线在室温状态下冷却包紧度最大。涂覆厚度的影响在同一加工温度下，随着涂覆厚度的增加，导线的附着力增加。涂覆层熔体在冷却过程中自然结晶，随着厚度的增加，与导线的摩擦力下降，从而增大了附着力，即包紧度随导线涂覆层厚度的增加而增大。加工温度的影响在加工温度范围内，随着加工温度的增加，其附着力增加。在其最适宜的加工温度下，熔体粘度增大，与导线的摩擦力最大。走线速度的影响在同样的线径的加工条件下，较高的走线速度会直接导致包紧度的下降。高走线速度，增大了熔体离模速率，降低了熔体粘度，从而降低了附着力，即包紧度随走线速度的增大而减小。3.5电线护套层3.5.1作用 保护内部的绝缘层等，避免受到环境，气候，水解作用等的影响。3.5.2性能要求 电性能，力学性能，热性能，稳定性，耐腐蚀和耐气候性，抗老化性能等。35.3可用材料 聚氯乙烯，聚乙烯，聚氨酯，聚四氟乙烯，氯硫化聚乙烯比较：项目聚氯乙烯(PVC)聚乙烯(PE)聚氨酯(PU)聚四氟乙烯(PTFE)体积电阻率（.m）1013101010101015 至1016介电常数3.4-3.62.25-2.35/2力学性能（1）柔软性、断裂伸长率高（2）脆性、硬度、拉伸强度低（1）拉伸强度较低（2）抗蠕变性不好（3）耐冲击性好（4）耐环境应力开裂性不好（1）有较大可调性，通过控制软硬段比例进行设计；（2）高强度，高耐磨；（3）加工性能好（1）刚度硬度强度较小，应力长期作用下会变形；（2）易出现蠕变现象；（3）硬度低，易发生磨损。导热系数0.140.150.42/0.3稳定性（1）易光降解、热降解（2）化学稳定性很好（1）易光氧化、热氧化、臭氧分解、紫外降解（2）化学稳定性较好（1）耐溶剂性好、化学性质稳定（2）可降解（1）优良的化学稳定性，（2）密封性好，高温抗氧化性；（3）不燃性耐腐蚀性、耐气候性耐寒，耐酸碱耐热性不高，耐酸碱耐寒，耐酸碱，耐高温耐有机溶剂腐蚀耐酸，耐碱，耐高温耐低温，耐有机溶剂鉴于以上分析，我们决定用PVC作为护套层材料，配方如下：以聚氯乙烯用量5g,记为100份原料作用用量/phr聚氯乙烯基体100.0Ca/Zn复合物稳定剂：有效抑制PVC的分解，延长护套料的使用期7.0偏苯三酸三辛酯邻苯二甲酸二异癸酯增塑剂：降低基体分子间作用力，降低熔融温度和溶体粘度，降低加工温度，赋予聚合物柔软和耐低温性能35.0重质碳酸钙填充剂：降低产品成本，减少树脂消耗量；改善其耐热变形性能，捏合性能，减少成型收缩率等。30.0双酚A抗氧剂10.0聚乙烯蜡润滑剂9.0高耐磨炭黑着色剂9.03.5.4加工工艺3.5.4.1成型方法挤出包覆3.5.4.2成型设备单螺杆挤出机Ø 挤压系统：包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤出机头。Ø 传动系统：传动系统的作用是驱动螺杆，供给螺杆在挤出过程中所需要的力矩和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成。Ø 加热冷却系统：加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件 图10：塑料挤出机3.5.4.3塑料挤出机组的辅机主要包括放线装置、校直装置、预热装置、冷却装置、牵引装置、计米器、火花试验机、收线装置。挤出机组的用途不同其选配用的辅助设备也不尽相同。如还有切断器、吹干器、印字装置等。3.5.4.4模具a挤压式模具：由无嘴模芯和任何一种模套配合而成。挤压式模具是靠压力实现产品最后定型的，塑料通过模具的挤压，直接挤包在线芯和 缆芯上，挤出的塑料层结构紧密结实。优点：（1）挤出的塑料层结构紧密，外表平整，挤出外径均匀。（2）热收缩性能好缺点：（1）该模具调偏困难，尤其是当线芯和缆芯不平直时，容易造成塑料层偏心严重，厚薄不容易控制。（2）挤出质量对模具依赖性较大，对内外模的匹配性要求较高，对生产线的轴线同芯度要求也较高。（3）挤出线芯弯曲性能不好。应用：挤压式模具一般仅用于小截面线芯或要求挤包紧密、外表特别圆整、均匀的线芯，以及挤出塑料拉伸比过小者。目前越来越多的挤塑模具以挤管式或半挤管式代替挤压式。b挤管式模具：由长嘴模芯和任何一种模套配合，把模芯嘴伸到与模套口相平，就组成了挤管式模具。挤管式模具是使塑料挤包前由于模具的作用形成管状，然后经拉伸作用，包覆在电线电缆的线芯或缆芯上。 优点：（1）挤管式模具充分利用了塑料的可拉伸性，塑料挤包层厚度由模芯与模套间所形成的圆管厚度来确定，它远远超过包覆所需要的塑料层厚度，所出线速度根据拉