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      電纜的絕緣和護套材料的特性分析

      246 次 發表時間:2021-08-13

      如要確保高質量的穩定信號,須對電纜的絕緣和護套材料特性進行評估,因為這些屬性對于電纜能否適應嚴格要求起著決定性的作用。
      信號電纜所采用的電介質材料不但影響到信號的完整性,而且也影響到電纜的耐用性。外護套所采用的材料影響到電纜的耐壓性和耐磨性。護套材料應能抵抗所有外在的影響因素(比如:溫度、摩擦、液體和氣體),才能保護電纜里面的導體。有很多材料都可用于制作電纜的絕緣體和護套,其中很多材料均有各自的特定用途。因為每種材料有著各自的屬性,其中有些材料更適用于設計微波電纜,以滿足特定環境要求。


        A. 硅膠
        硅膠(表I)主要用于電纜護套,在低溫環境下仍能保持高柔韌性。但是,它易斷,而且其粘性表面會產生比較高的摩擦力,所以不適合潔凈室環境。硅膠的抗拉伸強度和抗撕裂強度比較低,因此使用此種材料制作的護套比其他材質更厚??梢酝ㄟ^某些表面處理的方法降低摩擦系數,但是隨著時間的推移,這些處理會被漸漸磨損掉。硅膠具有極好的耐輻射性,但是可用于制作電纜護套的硅膠等級已眾所周知,因為在真空應用中,比如熱真空艙的應用中,會產生硅油泄漏。如果還需要考慮重量因素,那么硅膠就不是最佳選擇。如果重點在于其柔韌性而不在于重量,則硅膠是一個理想選擇。但是,處理硅膠電纜內的導體需要更多人工,從而導致更高的終端接頭裝配成本。


        B. 聚氨酯
        聚氨酯(表II)是一種很好的護套材料,但是由于耐電壓性能比其他材料低,而不用作絕緣。有無鹵素等級可供選擇。機械性上,聚氨酯柔性好,它非??箵舸?、抗磨損。對阻燃性的處理不會降低它的柔性,但是,柔性更好的等級往往有粘性或發粘,從而導致更高的摩擦系數。環境方面,聚氨酯抗溶劑、紫外線、輻射和霉菌。聚氨酯的溫度范圍不寬,在-40℃左右變得易碎,其溫度上限為100℃左右。而且聚氨酯不抗化學清洗劑。


        C. 聚乙烯
        聚乙烯(表III)最適用于導體絕緣,由于聚乙烯護套比較硬,對電纜的柔韌性有影響。聚乙烯和泡沫材料一起使用時,具有很好的介電屬性。從機械力學角度來說,高分子重量的聚乙烯具有耐磨損和低摩擦的特點,但相對于其他材料來說,它還是顯得比較硬。與聚氨酯一樣,聚乙烯的應用溫度范圍也很小,很難將防化材料和聚乙烯材質的電纜護套相結合。聚乙烯的機械屬性在阻燃處理后會降低。


      D. 含氟聚合物
        氟化乙丙烯 (FEP)、過氟烷氧基 (PFA) 和聚四氟乙烯 (PTFE) 等含氟聚合物均是很好的護套材料(表 IV),尤其適用于失效成本很高的應用環境。在所有絕緣材料中,含氟聚合物材料的耐壓性最高。含氟聚合物可以承受極端的溫度,但是每種材料有自己的應用溫度范圍:氟化乙丙烯(FEP) 可以耐受從 -250°C 到150°C的溫差變化,而過氟烷氧基 (PFA) 則可以耐受從 -250°C 到 200°C的溫差變化。聚四氟乙烯(PTFE) 在從低溫到260°C的情況下也不會喪失其柔韌性 。含氟聚合物耐化學物品、酸和腐蝕性物品,同時它們均為不可燃物品。聚四氟乙烯和其聚合物還具有低脫氣的優點,這對超高真空 (UHV) 環境尤為重要。多數含氟聚合物都是柔韌的,但是和耐溫性能一樣,其柔韌度會依據不同材料變化而有所差異。過氟烷氧基最硬,其次是氟化乙丙烯和聚四氟乙烯。同時,采用聚四氟乙烯制成的護套的柔韌度最好。在電介質、護套、導體和遮蔽線中添加任何成分將會導致真空脫氣。當這些材料脫氣時,微粒物質會凝固在制冷器表面,這也是在應用領域中最常見的。在人造衛星上,從電纜中釋放的硅油或其他潤滑劑可使光學器件變得模糊不清。聚四氟乙烯具有化學惰性,不含有添加劑、油、潤滑油或增塑劑,因此在真空環境下是最佳材料。


       對于嚴格環境下應用的電纜,其失效造成的后果將會很嚴重。因此,確保電纜在使用壽命內的電氣和機械性能完整性至關重要。要做好這點,首先要理解危害電纜性能的因素;針對這些因素選擇正確的材料;并且通過電氣、機械和環境方面的測試來驗證電纜的可靠性。



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