用于電導體的多層絕緣系統的制作方法

專利名稱：用于電導體的多層絕緣系統的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及用于電導體的多層絕緣系統、絕緣電導體、制備絕緣導體的方法和通過該方法制備的絕緣導體。本發明的絕緣導體重量輕，能夠承受最大至約230℃的溫度等級，表現出良好的機械耐久性和耐水解性。同樣，這些絕緣線特別適用于飛機電線和電纜。
背景技術：
電絕緣必須滿足各種結構和工作需要。這些需要對用于飛機和類似設備中的電纜來說是特別嚴格的。應用于這些方面的電纜必須表現出電、熱和機械性能的平衡，具有通過例如耐磨損性和耐切割性、耐化學和流體性、干和濕電弧痕跡、可燃性和煙產生等的性能評定的整體工作表現。同時，這些電纜必須符合嚴格的重量限制。
公知地，飛機電線結構包括聚酰亞胺內層和聚四氟乙烯(PTFE)外層。在該結構中，通過在導體周圍以重疊的方式螺旋卷繞涂覆有粘合劑(例如PTFE、氟化乙烯丙烯(FEP)或全氟烷氧基(PFA))的聚酰亞胺帶形成聚酰亞胺內層。在螺旋卷繞帶的接縫處熱密封螺旋卷繞的聚酰亞胺帶。通過在熱密封的聚酰亞胺內層周圍螺旋卷繞未燒結的PTFE帶形成PTFE外層。通過在螺旋卷繞接縫處燒結卷繞的帶熱密封未燒結的PTFE外層。
上面提及的飛機電線結構具有大約260℃的溫度等級，同時表現出良好的機械耐久性，這些電線結構僅提供了由低至中級的長期耐濕性和激光可標記性能。另外，PTFE外層可容易地被剝離，于是暴露出內層而使其在潮濕環境中容易水解。
本領域技術人員可以容易地了解到，上述飛機電線結構不能使用輻射交聯的外層，其中將例如PTFE、FEP和PFA的全氟化聚合物置于輻射中能使這些材料降解。
包括一層或多層擠出的乙烯四氟乙烯(ETFE)共聚物的飛機電線結構也是公知的。在這些結構中，一般通過輻射將ETFE共聚物層交聯而達到超過150至200℃的使用溫度等級。使用溫度等級的減少部分地由這些電線結構表現出的機械耐久性、長時間耐濕性和激光可標記性補償，這些性能優于上述那些聚酰亞胺/PTFE電線結構。
于是對于飛機電線結構來說存在一種需求，使其具有更高的使用溫度，同時表現出改進的機械耐久性、長期耐濕性和激光可標記性。
因此，本發明的目的是提供這樣一種絕緣的電線結構。
本發明更具體的目的是提供一種用于電導體的多層絕緣系統。
本發明另一更具體的目的是提供一種使用上面提及的多層絕緣系統制備的重量輕的絕緣電導體，其具有最大至約230℃的溫度等級，而且表現出改進的機械耐久性和耐水解性。
本發明另一更具體的目的是提供一種進一步表現出耐火性和激光可標記性的絕緣電導體。
本發明進一步的目的是提供一種此類絕緣體的制備方法，和通過該方法制備的絕緣導體。
發明概述因此，本發明提供一種用于電導體的多層絕緣系統，其包括(a)聚酰亞胺或含氟聚合物內層，其中，當內層為聚酰亞胺內層時，通過以重疊的方式、在沿電導體的部分或全部長度上卷繞聚酰亞胺膜形成該層，該聚酰亞胺膜已涂覆了密封組分，其中在沿導體長度上的重疊區域中基本上均勻地將聚酰亞胺膜自身密封，從而形成了防水的有效密封，其中密封組分包括全氟聚合物、交聯的含氟聚合物或聚酰亞胺粘合劑，其中，當內層為含氟聚合物時，或通過在沿電導體的部分或全部長度上擠出含氟聚合物材料，或通過以重疊的方式、在沿導體的部分或全部長度上卷繞含氟聚合物膜形成該層，
(b)任選的聚酰亞胺中間層，其中通過以重疊的方式、沿形成于電導體上內層的部分或全部長度上，卷繞任選涂覆的聚酰亞胺膜形成聚酰亞胺中間層，(c)擠出的、交聯的含氟聚合物外層，其中的含氟聚合物選自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物、以及它們的混合物，其中，當內層為含氟聚合物內層時，多層絕緣系統包括聚酰亞胺中間層。
本發明還提供絕緣電導體，其包括用上述多層絕緣系統絕緣的電導體。
本發明進一步提供一種用于制備絕緣電導體的方法，其包括(a)在電導體上形成聚酰亞胺或含氟聚合物內層，其中，當內層為聚酰亞胺內層時，通過以重疊的方式、在沿電導體的部分或全部長度上卷繞聚酰亞胺膜形成該層，該聚酰亞胺膜已涂覆了密封組分，其中密封組分包括全氟聚合物、交聯的含氟聚合物或聚酰亞胺粘合劑，其中，當內層為含氟聚合物時，形成該層通過或者i)通過在電導體的部分或全部長度上擠出含氟聚合物材料，或者ii)通過以重疊的方式、在電導體部分或全部長度上卷繞含氟聚合物膜，(b)任選地，通過以重疊的方式、在沿內層的部分或全部長度上卷繞任選涂覆的聚酰亞胺膜，從而在聚酰亞胺或含氟聚合物內層上形成聚酰亞胺中間層，(c)當內層為聚酰亞胺內層或當中間層是使用涂覆的聚酰亞胺膜而形成時，加熱聚酰亞胺單層膜或多層膜至溫度為約240℃至約350℃，以使涂覆的單層膜或多層膜重疊的區域粘結，從而形成了在導體長度上防水的有效密封，(d)通過在其部分或全部長度上擠出含氟聚合物材料，在內層或中間層上形成含氟聚合物外層，(e)交聯含氟聚合物外層，其中當內層或密封組分包括全氟聚合物(舉例來說聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、全氟烷氧基樹脂)時，通過將其曝露于小于60兆拉德的輻射下、施加約50至約120千伏的電壓，而交聯含氟聚合物外層，
其中，當內層為含氟聚合物內層時，用于制備絕緣電導體的方法包括在含氟聚合物內層上形成聚酰亞胺中間層。
本發明還提供一種通過上述方法制備的絕緣電導體。
通過下面的描述和所附的附圖，本發明的前述和其它特征和優點將更加清晰。
附圖簡述

圖1是絞合電纜的立面側視圖，該絞合電纜使用本發明多層絕緣系統的一個優選實施方案絕緣，其外部絕緣層被切去用于圖解說明；圖2是絞合電纜的立面側視圖，該絞合電纜在進行熱密封操作前用聚酰亞胺膜或帶螺旋卷繞；圖3是絞合電纜的立面側視圖，該絞合電纜在進行熱密封操作前用聚酰亞胺膜或帶軸向卷繞；圖4是絞合電纜的立面側視圖，該絞合電纜使用本發明多層絕緣系統的更優選實施方案絕緣，其中間和外部的絕緣層被切去用于圖解說明。
實現本發明的最佳方式本發明的多層絕緣系統具有或表現出在傳統絕緣材料中未發現的特性或性能的組合。所需性能的獨特組合使本發明的絕緣導體在例如飛機、導彈、衛星等的應用中最有價值。
下面將更詳細地描述，由本發明優選實施方案的內層表現出的高等級的高溫粘合劑粘合強度已被發現特別令人驚奇。
現在詳細參照圖1，一般地已使用附圖標記10表示本發明絕緣電導體的一個優選實施方案。絕緣電導體10基本上包括使用多層絕緣系統14絕緣的導體12，所述多層絕緣系統14包括(1)聚酰亞胺膜內層16，其中，通過以重疊的方式、在沿電導體12的部分或全部長度上卷繞已涂覆有密封組分的膜而形成聚酰亞胺膜內層16，其中在沿導體12的長度上、在重疊區域內基本上均勻地將聚酰亞胺膜自身密封，從而形成了防水的有效密封，和其中密封組分包括全氟聚合物、交聯含氟聚合物或聚酰亞胺粘合劑；和(2)擠出的、交聯的含氟聚合物外層18。
本發明的電導體12可以具有各種形式(如金屬導線、絞合電纜)，且可使用任何適宜的導電材料制備，包括銅、銅合金、鎳、覆蓋鎳層的銅、鍍鎳銅、錫、銀和鍍銀銅。在優選的實施方案中，電導體是絞合電纜的形式，而且是使用銅或鍍鎳銅制備的。
任何成膜的聚酰亞胺可以用于本發明的實踐中，優選的聚酰亞胺是芳香聚酰亞胺膜。在更優選的實施方案中，聚酰亞胺膜是衍生自芳香四羧酸二酐組分和芳香二胺組分反應得到的聚酰亞胺共聚物膜，所述芳香四羧酸二酐組分包括0至95mol％、優選10至95mol％的3，3’，4，4’-二苯基四羧酸二酐和5至100mol％、優選5至90mol％的苯均四酸二酐，而所述芳香二酰胺組分包括25至99mol％、優選40至98mol％的對苯二胺和1至75mol％、優選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。這些膜在Philip R.La Court的美國專利No.5731088中描述，其內容在此引入作為參考。
適用于本發明的內層16的聚酰亞胺膜是在其至少一個表面上涂覆或層壓有密封組分(例如熱密封粘合劑)的膜。可以注意到，典型地可以購買到在其至少一個表面上涂覆著熱密封粘合劑的這種膜，這些膜的涂層或疊層構成了僅有幾個公司能夠進行的專業化的加工領域。
可以用于本發明的熱密封粘合劑包括全氟聚合物、可交聯的含氟聚合物和聚酰亞胺粘合劑。
可用于本發明的全氟聚合物粘合劑包括PTFE、FEP、PFA和四氟乙烯與全氟甲基乙烯基醚(MFA)共聚物粘合劑，而適宜的可交聯含氟聚合物粘合劑包括ETFE和三氟氯乙烯(CTFE)共聚物和包含少量的一種或多種氟化共聚單體(如HFP、HFIB、PFBE、VDF和VF)的三元共聚物粘合劑。
適用于本發明的聚酰亞胺粘合劑包括熱塑性聚酰亞胺粘合劑，其在200℃或超過200℃時變軟且變成液體。
優選的熱密封膜為使用熱密封聚酰亞胺粘合劑涂覆或層壓的聚酰亞胺膜。這些材料可從E.I.DuPont de Nemours和Company(“DuPont”)，Wilmington，DE處、以KAPTON HKJ、KAPTON EKJ和ELJ熱密封聚酰亞胺膜為商標名購得。
通過在導體12周圍或螺旋卷繞或軸向卷繞，優選將熱密封膜以帶狀施加在電導體12上。
對于螺旋卷繞來說，優選帶具有約0.30至約0.95厘米(cm)的寬度和約0.01至約0.04毫米(mm)的厚度。最好如圖2所示，該圖描述了在進行熱密封操作前螺旋卷繞了聚酰亞胺帶20的電導體12，優選將絕緣帶20卷繞成可達到約10至約70％的重疊范圍的水平。
對于通常用于飛機電線的軸向卷繞應用，優選絕緣帶20具有約0.15至約0.50cm的寬度和約0.01至約0.04mm的厚度。對較大的導體，如飛機上的主電力線，帶20優選具有約115到約150％的導體圓周，約0.01到約0.04mm的厚度。最好如圖3所示，該圖描述了在進行熱密封操作前軸向卷繞了聚酰亞胺帶20的導體12，優選將帶20卷繞成可達到約15至約50％重疊范圍的水平。
在將帶20施加在導體12上后，將得到的組件加熱至約240至約350℃、優選約260至約280℃。加熱操作的目的是粘結或融合聚酰亞胺帶20的重疊區域，從而在沿導體12的長度上形成防水的有效密封。結果，將可保護導體12的電整體性。
優選本發明絕緣電導體10的內層16的厚度在約0.01至約0.08mm范圍內，更優選在約0.02至約0.05mm的范圍內。
內層16表現出高溫(如150℃)粘合劑的粘合強度，其范圍在約100至約250克每英寸-寬度(gm/inch-width)。當使用涂覆或層壓有熱密封聚酰亞胺粘合劑的聚酰亞胺膜制備內層16時，它表現出超過1000gm/inch-width、優選超過1500gm/inch-width的高溫(如150℃)粘合劑的粘合強度。這種粘合劑的粘合強度明顯高于現有技術中熱密封電線絕緣所表現出的粘合強度。根據用于粘合劑的耐剝離性(T-Peel Test)的ASTM#1876-00-標準測試方法測量高溫粘合劑的粘合強度。
如上所述，當使用優選的熱密封膜制備該內層時，已特別驚奇地發現，內層16表現出更高等級的高溫粘合劑的粘合強度。
可有益地用于本發明絕緣電導體10的外層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、以及它們的混合物。
據記載，擠出的含氟聚合物外層改變顏色作為熱老化的結果。而聚酰亞胺表現出比含氟聚合物更高的熱穩定性，所提到的外層中顏色改變可作為絕緣電導體將需要被替換的早期警示信號。這一特征在飛機電線和電纜的應用中特別有用。
在一個優選的實施方案中，外層18的含氟聚合物為ETFE共聚物，其中包括35至60mol％(優選40至50mol％)源自乙烯的單元、35至60mol％(優選50至55mol％)源自四氟乙烯的單元和最高至10mol％(優選2mol％)源自一個或多個氟化共聚單體(如HFP、HFIB、PFBE、VDF和VF)的單元。這些共聚物可以從DuPont公司以TEFZEL HT 200為商品名、及從Daikin America，Inc.(“Daikin”)，Orangeburg，NY，以NEOFLONEP-541為商品名購得。
含氟聚合物優選包含(擠出的)約4至約16重量％的交聯劑。優選的交聯劑是包含多個碳-碳雙鍵的輻射交聯劑。
在一個更優選的實施方案中，使用包含至少兩個烯丙基基團、更優選三個或四個烯丙基基團的交聯劑。特別優選的交聯劑為異氰脲酸三烯丙酯(TAIC)、氰脲酸三烯丙酯(TAC)和三甲基異氰脲酸烯丙酯(TMAIC)。
在另一個更優選的實施方案中，含氟聚合物包含光敏物質(如二氧化鈦)，該物質使外層18可接受激光標記。這里使用的術語“激光標記”是指使用紫外線或可見輻射的強烈源、優選使用激光源標記絕緣導體的方法。根據該方法，將含氟聚合物外層18曝露于這種強烈的輻射下，將使輻射入射的部位產生變黑。通過控制入射的圖案，能夠形成例如字母和數字的標記。
在另一個更優選的實施方案中，含氟聚合物包含約1至約4重量％的二氧化鈦。
除了上述組分以外，含氟聚合物可有益地包含其它添加劑，例如染料(如二氧化鈦)、潤滑劑(如PTFE粉末)、抗氧化劑、穩定劑、阻燃劑(如氧化銻)、纖維、礦物纖維、染料、增塑劑等。但是，一些這類添加劑可能會對本發明絕緣電導體所需的性能產生不利影響。
外層的組分可以利用任何常規的方法摻混在一起直至得到均勻的混合物。在一個優選的實施方案中，使用雙螺桿擠出機用于混合。優選通過熔融擠出形成外層18，接著使用或者包括β和γ輻射交聯方法的各種技術、或者“表層輻射”技術進行交聯。下面將更詳細描述“表層輻射”技術。
本發明絕緣電導體10的外層18的厚度優選約0.05至約0.25mm，更優選約0.10至約0.13mm。
現在詳細參照圖4，一般地已用附圖標記110表示本發明絕緣電導體的一個更優選的實施方案。在該更優選實施方案中，絕緣電導體110表現出改進的柔韌性，且包括使用多層絕緣系統114絕緣的電導體112，所述多層絕緣系統114包括(1)含氟聚合物內層116，其中，或通過在沿電導體112的部分或全部長度擠出含氟聚合物材料，或以重疊的方式、在沿導體112的長度卷繞含氟聚合物膜，而形成含氟聚合物內層116，(2)聚酰亞胺膜中間層117，其中通過以重疊的方式、在沿內層116的部分或全部長度卷繞任選涂覆的聚酰亞胺膜形成聚酰亞胺中間層117；和(3)擠出的、交聯的含氟聚合物外層118。
可有益地用于本發明絕緣電導體110的內層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)樹脂，以及它們的混合物。
在一個優選的實施方案中，內層116是擠出的，含氟聚合物包括ETFE的共聚物和三元共聚物。在一個更優選的實施方案中，該聚合物是已與TAIC交聯劑混合的ETFE三元共聚物。這些聚合物可分別從DuPont和Daikin處、以TEFZEL HT200含氟聚合物樹脂和NEOFLONEP-541含氟聚合物為產品名購買。
在另一個優選的實施方案中，擠出并交聯內層116，且擠出的內層116的含氟聚合物材料基本上與用于制備外層118的材料相同，但含的交聯劑較少。
在另一個優選的實施方案中，卷繞內層116同時含氟聚合物為PTFE帶。在更優選的實施方案中，PTFE為切成薄層的帶，這種帶可以從位于Four Coliseum Centre，2730 West Tyvola Road，Charlotte，NC28217-4578的Goodrich Corporation處、以PTFE Skived Tapes為產品名購得。
含氟聚合物膜內層116可以是熱密封或非熱密封的含氟聚合物膜內層。可以注意到，在含氟聚合物熔點或超過該熔點的溫度下，在重疊區域卷繞的含氟聚合物帶或膜將熔化或與其自身粘合，由此省去了使用與該膜粘合的熱密封粘合劑的需求。
通過在內層116周圍螺旋卷繞帶，優選將中間層117的聚酰亞胺膜以帶的形狀施加在內層116上，于是得到了約10至約70％的重疊程度。在一個實施方案中，中間層117的聚酰亞胺膜不使用熱密封粘合劑也不進行熱密封。在另一個實施方案中，聚酰亞胺膜使用熱密封粘合劑且沿內層116的長度上在重疊區域將其自身基本上均勻地密封。在該實施方案中，使用含氟聚合物帶形成內層116，而且將含氟聚合物帶與涂覆的聚酰亞胺膜一起加熱，但不密封。
優選的非熱密封聚酰亞胺膜具有約0.01至約0.04mm的厚度，且可以從DuPont公司處以KAPTON H和KEPTON E聚酰亞胺膜為商標名購得。優選的熱密封聚酰亞胺膜與前述用于內層16的那些相同。
使用非熱密封聚酰亞胺膜中間層的上述優選絕緣電導體110，表現出基本上超過現有技術的電線結構的一定程度彎曲。測量彎曲或電線柔韌性是通過選擇0.9米的絕緣電線(即絕緣多股鍍鎳銅導體(20American Wire Age(AWG)，19股，鍍鎳銅)直徑為0.95mm)，其基本沒有扭結和彎曲；該導體的每一端上連接環形連接體；在每一個環形連接體上連接100克砝碼；將絕緣電線仔細地懸掛在具有0.48cm直徑的靜止的心軸上；等待1分鐘；接著在沿電線長度的三個不同點上測量平行絕緣電線部分之間的的寬度。彎曲或電線柔韌性的數值是三個寬度測量值的平均數。
在一個最優選的實施方案中，絕緣電導體110包括用多層絕緣系統114絕緣的電導體112，該多層絕緣系統114包括(1)擠出的、交聯的ETFE內層116；(2)非熱密封聚酰亞胺膜中間層117；和(3)擠出的、交聯的ETFE外層118。
在另一個最優選的實施方案中，絕緣電導體110包括用多層絕緣系統114絕緣的電導體112，該多層絕緣系統114包括(1)非熱密封PTFE內層116；(2)熱密封聚酰亞胺膜中間層117；和(3)擠出的、交聯的ETFE外層118。
可以注意到，盡管在上文中已經將本發明的絕緣電導體10、110描述為絕緣絞合電纜，但并不是要限制本發明。絕緣導體10、110可以包括覆蓋著本發明多層絕緣系統14、114的單一電線，或可包括許多擰成一束、纏繞或扎成束的電線，每一根電線分別覆蓋著多層絕緣系統14、114。絕緣導體10、110也可包括許多單層或雙層絕緣電線，該電線涂覆有聚酰亞胺或含氟聚合物內層16、116，且任選地涂覆著聚酰亞胺膜中間層117。在該實施方案中，許多單層或雙層絕緣電線覆蓋著由交聯含氟聚合物外層18、118組成的外殼。
本發明用于制備絕緣電導體10、110的方法基本上包括(a)在電導體12、112上形成聚酰亞胺或含氟聚合物內層16、116，其中，當內層為聚酰亞胺內層時，通過以重疊的方式、在沿電導體12、112的部分或全部長度上卷繞聚酰亞胺膜形成該內層16、116，該聚酰亞胺膜已涂覆了密封組分，其中密封組分包括全氟聚合物、交聯的含氟聚合物或聚酰亞胺粘合劑，其中，當內層為含氟聚合物時，形成該層16、116是通過或者i)在電導體12、112的部分或全部長度上擠出含氟聚合物材料，或者ii)以重疊的方式、在電導體12、112的部分或全部長度上卷繞含氟聚合物膜，(b)任選地，通過以重疊的方式、在內層16、116的部分或全部長度上卷繞任選涂覆的聚酰亞胺膜，從而在聚酰亞胺或含氟聚合物內層16、116上形成聚酰亞胺中間層117，(c)當內層16、116為聚酰亞胺內層或當中間層117是使用涂覆的聚酰亞胺膜而形成時，加熱聚酰亞胺單層膜或多層膜至溫度為約240°至約350℃，以使涂覆的單層膜或多層膜重疊區域粘結，從而形成了在沿導體12、112的長度上防水的有效密封，(d)通過在內層16、116或中間層117的部分或全部長度上擠出含氟聚合物材料，而在內層16、116或中間層117上形成含氟聚合物外層18、118，(e)交聯含氟聚合物外層18、118，其中當內層16、116或密封組分包括全氟聚合物(例如聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、全氟烷氧基樹脂)，通過將其曝露于小于60兆拉德的輻射下、施加約50至約120千伏的電壓，交聯含氟聚合物外層18、118，其中，當內層16、116為含氟聚合物內層時，用于制備絕緣電導體的方法包括在聚酰亞胺或含氟聚合物內層16、116上形成聚酰亞胺中間層117。
不使用全氟聚合物的絕緣電導體10、110優選進行輻射步驟而在含氟聚合物外層18、118中完成交聯。在一個更優選的實施方案中，輻射步驟中使用的電離輻射(如加速的電子或伽馬射線)的用量低于50兆拉德(Mrads)，更優選5至25 Mrads，最優選15至25Mrads，而所施加的電壓范圍是約0.25至約3.0兆伏(MV)，優選約0.5至約1.0MV。優選在室溫下進行輻射步驟。
使用包括全氟聚合物的內層或密封組分的絕緣電導體10、110，進行所謂的“表層輻射”方法而在含氟聚合物外層18、118中完成交聯。該方法使用加速電子形式的電離輻射，且基本上包括使用加速電壓從而使加速帶電粒子的最大到達距離小于或等于外層18、118的厚度。更具體地，利用所施加的120KV電壓，大多數電子將穿過外層18、118達到約0.13mm的最大深度。
在日本專利申請JP4-52570中簡要地描述了這種技術或方法，該申請涉及涂覆著如柔軟氯乙烯樹脂的汽車低壓電線。日本專利申請JP4-52570在此引入并作為參考。
在一個優選實施方案中，在輻射步驟中使用的電離輻射(如加速的電子)的用量小于60Mrads，更優選在20至50Mrads之間，最優選30至40Mrads，而所施加電壓的范圍是約50至約120千伏(KV)，優選約100至約120KV。優選在室溫下進行“表層輻射”技術或方法。
可以注意到，在上述的“表層輻射”技術中，在電子束輻射過程中電子沒有到達導體，電子可在絕緣層中累積因此增加了溢流(flooding)和/或溝道效應(channeling)可能性。本領域技術人員可以容易地了解，電子溢流和通道效應通過形成微小針孔而破壞絕緣層。
本申請的發明人已經發現，通過將“表層輻射的”絕緣電導體10、110曝露于約150至約220℃高溫中，可有效地逐漸減少累積的電子而不破壞絕緣層。
本發明的絕緣電導體10、110重量輕，且可在超過230℃的環境中使用。另外，本發明的導體10、110表現出機械耐久性和耐水解性。
優選，絕緣導體10、110的重量為約1.9至約2.0千克(kg)每305米(m)，可滿足下述軍方規范-M22759/92-20、M22759/86-20、M22759/32-20和M22759/34-20中最大重量限制的要求。
根據軍方規范MIL-DTL-22759/87A-加速老化測試，確定絕緣導體10、110的230℃的溫度額定值。需要在溫度保持于290℃的空氣循環烘箱中老化電線樣品500小時進行的這一測試，被修改成烘箱溫度降低至260℃的程度。
絕緣電導體10、110通過下面的測試的能力證明其機械耐久性(1)線-線耐磨損性-波音規格支持標準(boeing specification supportstandard)BSS 7324，名稱為“測試電線和電纜的程序”，頒布于1998年12月2日(“Boeing BSS 7324”)；(2)動態耐切割性(在最高至260℃高溫下)-ASTM D 3032，第22節，和軍方規范MIL-DTL-22759/87A；和(3)耐砂紙磨損性-汽車工程學會(society of automotive engineers)(SAE)測試方法J1128，第5.10節。
絕緣電導體10、110表現出的耐水解性是根據SAE測試方法AS4373，Section 4.6.2，方法602測定的。
在一個更優選的實施方案中，本發明多層絕緣系統和絕緣電導體10、100表現出其它令人期望的性能，包括優異的阻燃性、使用紫外線或可見輻射的可標記能力、電阻、防潮性能、低煙產生性能、防刻痕增加性、耐氣候性、耐濕和干電弧痕跡性以及耐在飛機工業中使用的普通溶劑和其它液體的性能。
參考下述說明性實施例將描述本發明的主題。然而，這些實施例并不是要限制本發明的范圍。
操作實施例使用的組分在下面的操作實施例中，使用下述組分和材料導體 絞合的鍍鎳銅導體(20 America Wire Gage(AWG)，19股，鍍鎳銅)，測量直徑為0.95mm。
聚酰亞胺膜I 熱密封聚酰亞胺膜，在其兩邊涂覆或層壓著熱活化的高溫聚酰亞胺粘合劑，可以KAPTON HKJ熱密封聚酰亞胺膜為商標名購買，由DuPont公司制造。
聚酰亞胺膜II 熱密封聚酰亞胺膜，在其兩邊涂覆或層壓著熱活化的高溫聚酰亞胺粘合劑，可以KAPTON EKJ熱密封聚酰亞胺膜為商標名購買，由DuPont公司制造。
聚酰亞胺膜III 熱密封聚酰亞胺膜，在其兩邊涂覆或層壓著熱活化的中等溫度聚酰亞胺粘合劑，可以KAPTON ELJ熱密封聚酰亞胺膜為商標名購買，由DuPont公司制造。
聚酰亞胺膜IV 熱密封聚酰亞胺膜，在其兩邊涂覆或層壓著熱活化的全氟聚合物粘合劑，可以KAPTON XP熱密封聚酰亞胺膜為商標名購買，由DuPont公司制造。
聚酰亞胺膜V 熱密封聚酰亞胺膜，在其兩邊涂覆或層壓著熱活化的全氟聚合物粘合劑，可以OASIS TWT561熱密封聚酰亞胺膜為商標名購買，由DuPont公司制造。
ETFE 一種共聚物，其中包括35至60mol％的乙烯、60至35mol％的四氟乙烯和最高至10mol％的氟化三單體(termonomer)，可以TEFZEL HT 200含氟聚合物樹脂為商標名購買，由DuPont公司制造。含氟聚合物樹脂的熔點為約270℃。
ETFE(I) 一種共聚物，其包括30至50mol％的乙烯、70至50mol％的四氟乙烯和最高至10mol％的氟化三單體，可以TEFZEL HT 2127含氟聚合物樹脂為商標名購買，由DuPont公司制造。含氟聚合物樹脂的熔點為約243℃。
PTFE 切成薄層的聚四氟乙烯膜，可以TEFLON TFE含氟聚合物樹脂為商標名購買，由DuPont公司制造。
TAIC 異氰脲酸三烯丙酯交聯劑，可以TAIC異氰脲酸三烯丙酯為商標名購買，由Nippon Kasei ChemicalCo.，Ltd.，Tokyo，Japan制造。
TiO2 粉末狀二氧化鈦顏料(純度≥96％)，可以TIPURE二氧化鈦顏料為商標名購買，由DuPont公司制造。
樣品制備實施例1A至1E將連續的聚酰亞胺膜I窄條，其寬度為0.64cm且厚度為0.03mm，在導體周圍以53％的重疊率螺旋卷繞。接著在連續的方法中將被螺旋卷繞的導體加熱約5秒鐘至溫度超過300℃，來熱密封聚酰亞胺膜I窄條的重疊部分，接著將其冷卻。熱密封的、螺旋卷繞的聚酰亞胺膜I內層的厚度為0.05mm。
將一定量的ETFE與8wt％的TAIC和2wt％的TiO2混合，接著使用單螺桿擠出機將其擠出覆蓋聚酰亞胺膜I內層，該單螺桿擠出機具有四個加熱區域，每一區域的溫度分別設定在200℃、240℃、275℃和290℃。擠出的ETFE層的厚度為0.13mm。
接著使用電子束輻射照射測試樣品，用空氣冷卻。電子束總用量為10、15、20或30兆拉德，而所施加的電壓為120KV、150KV或0.5MEV。
在下面的表1中描述了受測試的電線結構。
實施例2、3A至3C、4A和4B除了使用不同的聚酰亞胺膜制備用于每一個實施例的測試樣品以外，基本上根據相同于上面實施例1的方法制備四個標注著實施例2的電線結構測試樣品、十個實施例3的測試樣品和六個實施例4的測試樣品。如上所述，電子束總用量為10、15、20或30兆拉德，而所施加的電壓為120KV、150KV或0.5MEV。
在下面的表1中更全面地描述了受測試的電線結構。
實施例5
除了電子束總用量為18兆拉德、且所施加的電壓為0.5兆電子伏特以外，基本上根據相同于上述實施例1A至1E的方法制備標注實施例5的一千英尺長的電線結構。
在下面的表1中更全面地描述了受測試的電線結構。
實施例6至9將連續的PTFE窄條，其寬度為0.63cm且厚度為0.025mm，在導體周圍以54％的重疊率(實施例6)或15％的重疊率(實施例7-9)螺旋卷繞。接著將或寬度為0.63cm且厚度為0.025mm的連續的聚酰亞胺膜III窄條(實施例6和7)、或寬度為0.63cm且厚度為0.018mm的連續的聚酰亞胺膜II窄條(實施例8和9)，在螺旋卷繞的PTFE內層周圍以54％的重疊率螺旋卷繞。接著在連續的方法中將被螺旋卷繞的導體加熱約5秒鐘至溫度超過300℃，來熱密封聚酰亞胺膜層的重疊部分，接著將其冷卻。內層和中間層的厚度為0.076mm(實施例6和7)和0.061mm(實施例8和9)。
將一定量的ETFE或ETFE(I)與8wt％的TAIC和2wt％的TiO2混合，接著使用單螺桿擠出機將其擠出覆蓋聚酰亞胺膜I中間層，該單螺桿擠出機具有四個加熱區域，每一區域的溫度分別設定在200℃、240℃、275℃和290℃。擠出的ETFE或ETFE(I)層的厚度為0.13mm(實施例6和7)和0.14mm(實施例8和9)。
接著使用電子束輻射照射五百英尺長的每一個測試樣品電線結構，用空氣冷卻。用于實施例6和7的電子束總用量為18兆拉德，用于實施例8和9的為36兆拉德，而所施加的電壓為0.5MEV。
在下面的表1中更全面地描述了受測試的電線結構。
實施例C-1和C-2根據下述內容制備現有技術中的電線結構C-1和C-2，每一種制備四個測試樣品。
除了在熱密封前在螺旋卷繞的聚酰亞胺膜IV上以53％的重疊率螺旋卷繞0.06mm厚的PTFE帶以外，基本上根據相同于上面實施例1的方法制備C-1。接著將所得到的電線結構曝露于超過330℃的溫度下而在其兩個層上進行熱密封。
通過將ETFE與1.5wt％的TAIC混合，接著使用前述的單螺桿擠出機在導體上擠出混合的材料來制備C-2。接著將已與8wt％TAIC混合的一定量的混合ETFE材料在ETFE內層上擠出，使用電子束輻射照射得到的電線結構，用空氣冷卻。電子束總用量為30兆拉德，而所施加的電壓為0.5MEV。
在下面的表1中更全面地描述了現有技術的電線結構。
表1實施例1A至1E、2、3A至3C、4A、4B、5至9、C-1和C-2的總結

1PI＝聚酰亞胺粘合劑2FP＝全氟聚合物粘合劑接著，對制備的測試樣品進行下面的測試過程。除了剝離容易性以外，其它的測試過程在下述出版物中全都有所描述(1)波音規格支持標準BSS 7324，名稱為“測試電線和電纜的程序”，頒布于1998年12月2日(“Boeing BSS 7324”)；(2)軍方規范MIL-DTL-22759/87A，名稱為“電線、電的、聚四氟乙烯/聚酰亞胺絕緣的、常規重量、涂覆鎳的銅導體、260℃、600V”，頒布于1998年2月23日；(3)軍方規范MIL-STD-2233，名稱為“絕緣電線的測試方法”，頒布于1992年8月31日；(4)汽車工程學會(SAE)測試方法AS4374，名稱為“絕緣電線的測試方法”，頒布于1994年8月；和(5)SAE測試方法J1128，名稱為“表面車輛標準，低張力初級電纜”，頒布于2000年5月，上述所有的內容在此引入作為參考。
測試方法耐加速老化或 波音BSS 7324，第12至14頁第7.1a段，在280℃收縮性(P，F)下進行。
電流過載容量波音BSS 7324，第48至50頁第7.16段，在室溫下進行。
通過從1.5m長的電線上去除13mm的絕緣層，評估絕緣電線測試樣品的電流過載容量。接著，將樣品水平懸掛在目測沒有下陷的測試裝置上。隨后，對每一個測試樣品施加33安培(amps)的電流5分鐘，并將它們冷卻至室溫。在電流施加過程中和在樣品冷卻至室溫后，目測每一個測試樣品。接著，對測試樣品進行干介電測試，該測試在波音BSS7324規格中描述。如果6個樣品中的至少5個通過了測試，可以認為通過了重復進行了6次測試。
耐切割性MIL-DTL-22759/87波音BSS 7324，第58頁第7.23段，動態切割使用下述方法測試絕緣電線樣品的耐切割性。切過測試測量電線的絕緣層抵抗切割表面的穿透性能，同時模擬在電線抵靠鋒利的刀刃而施加機械載荷時的破損。該測試在室溫(23℃)、150℃、200℃和260℃下進行，來評估高溫對絕緣層工作性能的影響。
所使用的標準切割邊為不銹鋼且其半徑為0.406mm。
在每一次測試中，將600mm(長)的測試樣品固定在刀片和在INSTRON壓縮測試儀中的平板之間，且導體的端部連接18VDC的電流回路。在垂直于樣品的軸向固定刀片的刃口。接著，以1.27mm每分鐘的恒定速率對切割邊施加壓力而穿過絕緣層，直到與導體接觸。檢測回路檢測切割邊與導體的接觸并記錄測試過程中的最大壓力。接著再重復進行四次該測試并在測試之間旋轉樣品來抵消偏心絕緣的影響。得出的耐切割性是對每一個樣品進行的五次測試的算術平均值。
耐干電弧擴散MIL-STD-2223方法3007性(arc 波音BSS 7324，第16至30頁第7.4段，在室溫下propagation 進行。
resistance)(P，F， 使用下述方法測試絕緣電線樣品的耐干電弧擴散或通過的電線性。將每一個測試樣品切割成7片，每一片長度為數量) 35cm。從7片樣品中的5片的每一片端部上剝掉其絕緣層，露出約5mm的導體，并將其命名為“主動電線”。剩下2片樣品的絕緣層是完整的并命名為“被動電線”。
接著，將7根電線片扎成一束，使一根主動電線位于束的中心而其余6根電線片圍繞中心主動電線。
兩根被動電線并肩地位于該束中。在四個位置將7根電線的電線束用帶系在一起，以便在電線束的整個長度上使所有7根電線緊密地接觸。中間兩根帶之間的距離約為2.5cm，而中間兩根帶與外側兩根帶的距離約為1.25cm。
接著，將電線束置于與波音BSS 7324規格中所示的相同的夾具中。兩根被動電線位于夾具底部，而被剝離的電線各自與一電流回路連接。更具體地，五根主動電線連接三相400Hz電源。接著，將加載250gm的刀片置于電線束上垂直于每一根電線并開始移動刀片。刀片以0.75圈/秒的速度來回移動。當頂部兩根電線短路時，使該系統斷電。每一根電線進行1000伏濕介質抗電測試來檢查剩余的絕緣層是否能承受該電壓。當絕緣層承受了1000伏電壓時，將電壓升高至2500伏。當電線承受了1000伏的電壓時，就認為它已通過了該測試。
在下述情況下，可以確認通過了該測試，當(1)最少64根電線通過了介電測試；(2)在任一束中的3根或更少的電線沒有通過介電測試；(3)在任何的測試束中電線的實際損壞不超過3英寸。
剝離容易性對使用雙層絕緣系統且長度為0.9米的測試樣品進行剝離容易性測試，通過(1)去除外絕緣層，(2)用手抓住內絕緣層(即聚酰亞胺帶)的前沿，(3)從導體或電線上緩慢剝離該帶。如果能夠連續從電線的至少5圈上剝離帶的整個寬度而不斷開，就可認為內絕緣層是“可連續地可剝離”。
耐水解性(P，F)MIL-DTL-22759/87A和SAE AS 4373，方法602測試(無約束的電線AS4373，4.6.2.4.2節)將具有絕緣層厚度為約0.20mm和長度為約762mm的測試樣品分別固定并纏繞在8mm的心軸上，置于盛放在2升燒杯內的鹽溶液(5％(m/m)NaCl水溶液)
中。每一根纏繞的測試樣品的端部位于燒杯內鹽溶液的外部或上面。接著在70℃±2℃下將測試樣品在鹽溶液中進行672至大于10000小時的老化。從672小時開始，目測測試樣品同時定期地進行下述的耐電壓測試。
如果樣品在經過耐電壓測試后沒有表現出任何的電學的損壞，就可認為其“通過”了水解測試。
耐電壓測試(P.F.)對于這種測試來說，將每一個測試樣品的端部擰在一起形成一個環。接著將成環的測試樣品浸入在盛放于燒杯中的鹽溶液中。每一個測試樣品的端部位于溶液的上面。接著利用在導體和溶液間的電極施加2.5kV(rms)的測試電壓五(5)分鐘。
循環壽命(P，F)MIL-DTL-22759/87A。在230℃至290±2℃下五(5)小時。介電測試，2.5kV(rms)、五(5)分鐘。
通過老化測試樣品接著將老化的樣品進行上述的耐電壓測試，而對測試樣品進行循環壽命測試。通過分別將測試樣品固定在具有1.5英寸直徑的心軸上，隨后將心軸和測試樣品置于空氣循環烘箱中500小時，該烘箱設定在測試產品所需溫度額定值的30℃以上，來使產品老化。
激光可標記性 波音BSS 7324，第82至83頁，段號7.36，在室溫下進行。
利用光譜技術PLC，Western Avenue，Bridgend CF313RT，UK，進行測試，使用CMS II對襯測微計(contrastmeter)。
砂紙磨損(mm) SAE J1128，6.10節。
通過從每一個測試樣品的端部去除25mm的絕緣層，
接著將每一個測試樣品(拉緊但不拉伸)水平固定在位于一個裝置中的磨蝕帶連續窄條上，而對具有約0.20mm厚度和1000mm長度的測試樣品進行耐砂紙磨損性測試。所述裝置由Glowe-SmithIndustrial，Inc.(G.S.I.型號No.CAT-3)根據軍方規范MIL-T-5438制造，適用于在恒定速率下在樣品下拖拉磨蝕帶時在樣品上施加力。對于每一個測試來說，用1500±75mm的速率拖拉測試樣品下面的150J石榴石砂紙(具有垂直于砂紙邊緣、并距每一邊最大距離為75mm的10mm導電條)，同時在測試樣品上施加2.16±0.05N的力。砂紙接近并從低于與測試樣品軸線成29±2°的角度下出來，并利用直徑為6.9mm的桿支撐。記錄下露出中心或電線所需的砂紙長度，將測試樣品移動約50mm并順時針旋轉90°。重復進行上述過程總共記錄4次。4次記錄的平均值構成了進行測試樣品的耐砂紙磨損性。
注意由于測試樣品有非常薄的絕緣層，該測試需要不斷地停下來觀察失效點。
可剝離性 ASTM D3032，27節波音BSS 7324，第96至97頁第7.48段，在室溫下進行。
通過從76mm長的測試樣品上仔細去除70mm的絕緣層而測試樣品的可剝離性。接著將測試樣品露出導體的部分穿過松弛地固定在夾具上的孔，以使未剝離的絕緣層位于夾具的一側而剝離的電線位于另一側。使用INSTRON拉力測試儀，拉扯露出的導體而將夾具固定不動。從測試樣品中拉扯出剩余的6mm絕緣層內的導體芯所需的力記錄為剝離力。
如果剝離力是在1/4至6磅(lbs)的范圍內，可以認為測試合格。
耐濕電弧擴散MIL-STD-2223，方法3006。
性(P，F，或通過的 波音BSS 7324，第26至29頁第7.4.6&7段，在室電線數量) 溫下進行。
通過從3m長的絕緣線樣品中制備7個35cm長的測試樣品而對樣品進行耐濕電弧擴散性測試。將7個電線段中的5個在其兩端部剝離絕緣層露出約5mm的導體。這些被剝離的電線段命名為“主動電線”。
剩余的兩個未剝離的電線段稱為“被動電線”。
接著，將7根電線片扎成一束，使一根主動電線位于束的中心而其余6根電線片圍繞該中心主動電線。
兩根被動電線并肩地位于該束中。在四個位置將7根電線的電線束用帶系在一起，以便在電線束的整個長度上使所有7根電線緊密地接觸。中間兩根帶之間的距離約為2.5cm，而中間兩根帶與外側兩根帶的距離為1.25cm。
位于7電線束上面的兩根電線具有0.5至1.0mm寬、垂直于電線軸線的裂口。裂口距離6mm。根據波音BSS 73244標準中的方案，將剝離的電線與三相電源連接。對電線束提供電能并將5％鹽水溶液滴加在電線束兩個裂口露出的位置上。鹽溶液的滴加速度為每分鐘8至10滴。持續進行8小時直到斷開斷路器使電線束斷電。
在通電條件下將電線暴露于滴加鹽溶液8小時后，取出電線束。首先將每一根電線置于1000伏濕介質抗電(dielectric withstand)測試，接著是2500伏。
當電線承受了1000伏濕介質抗電測試，它就通過了該測試。
可以認為測試合格，當(1)最少64根電線通過了介電測試；(2)在任何一個電線束中的三根或更少的電線沒有通過介電測試；和(3)在任何測試電線束中電線的實際損壞不超過3英寸。
線-線耐磨損性 波音BSS 7324，第108頁第7.57段。
(失效循環數，最 根據下述方法進行測試樣品的線-線耐磨損性測試。
小6150000次循 如波音BSS 7324標準所示，將約28cm長的一根電環) 線測試樣品與約40cm長的另一根電線測試樣品在較短電線的中間處交叉。將一個電線樣品的一端固定在上面的板上，而將同一電線的另一端固定在下面的板上。將另一根電線的一端固定在下面的板上而同一電線的另一端加載1.13Kg重量的載荷。上面和下面的板距離45mm。
在每秒10圈下、以6.35mm的雙振幅前后移動下面的板。電線的固定端連接電源，以便在兩根電線樣品在將絕緣層磨破后實現電連通時停止循環計數器。如果在停止點循環計數值超過6150000，可以認為結果合格。
工作實施例1A在這個實施例中，對制備的電線結構或測試樣品進行耐收縮性、機械耐久性、耐水解性和耐濕電弧痕跡的測試，同時確保溫度額定值為230℃。其結果在下面表2中示出。
表2工作實施例1A的總結

1滿足2000小時需求，測試繼續。
如表2所示，本發明的絕緣導體可以用于最高至230℃的溫度，同時表現出包括耐收縮性、機械耐久性、耐水解性和耐濕電弧擴散性的性能平衡。
工作實施例1B、2、3A、C-1和C-2在這些實施例中，對制備的電線結構或測試樣品進行耐砂紙磨損性測試。測試結果在下面表3中示出。
表3實施例1B、2、3A、C-1和C-2的總結

如表3中實施例1B、2和3A所示，本發明的絕緣導體表現出耐砂紙磨損性，該性能被大大地改進而優于由實施例C-1表示、使用PTFE外層的現有電線結構。
工作實施例1C、1D、1E、3B、3C、4A和4B在這些實施例中，對制備的電線結構或測試樣品進行剝離容易性測試。其結果在下面表4中示出。
表4實施例1C、1D、1E、3B、3C、4A和4B的總結

實施例3B和4A表明，使用輻射可降解的全氟聚合物粘合劑的絕緣導體可以利用“表層照射”技術制備，該技術使用小于或等于120KV的低電子束電壓能夠實現外層的交聯。如實施例3C和4B所示，將這些樣品曝露于150KV電子電壓中，會使粘合劑降解產生樣品，其外層在沿著測試樣品的長度上可連續剝離。
使用聚酰亞胺粘合劑的實施例1C、1D和1E，不管其樣品是在120、150或500KV下受輻射，都不能容易地剝離，這表示更高的電子束電壓不能用于使聚酰亞胺粘合劑降解。
工作實施例5至9、C-1和C-2在這些實施例中，對制備的電線結構或測試樣品進行水解、砂紙磨損、切割、濕和干電弧擴散、線-線耐磨損性、激光可標記性、可剝離性、循環壽命和電流負載能力的測試。其結果在下面的表5中示出。
表5實施例5至9、C-1和C-2的總結

1持續測試，期待合格。
表5(續)實施例5至9、C-1和C-2的總結

如表5所示，本發明的絕緣導體表現出包括機械耐久性和耐水解性的平衡性能。更明確地，實施例5至7表現出良好的耐水解性，而目前進行測試的實施例8和9卻表現出相同的耐水解性。關于耐砂紙磨損性，實施例5至7進行的結果與對比實施例C-2相同。在該性能上實施例8和9表現出輕微的下降，而對比實施例C-1表現較差據推測是由于PTFE外層的性質造成的。在耐切割性和線-線耐磨損性上，本發明絕緣的導體表現出在所有測試溫度下都明顯超過對比實施例C-1和C-2的耐切割性，同時實施例5、7和8表現出相當高的線-線耐磨損性水平。關于濕耐電弧擴散性，實施例6、7和9通過了各項測試，而實施例5通過了大部分的測試。對于耐干電弧擴散性測試得到了相似的結果，即每一個實施例通過了所有的或大部分的測試。另外，實施例8和9都表現出超過對比實施例C-1的改進激光可標記性，而所有本發明的絕緣導體都成功地通過可剝離性的工業標準，即1/4至6磅(lbs)之間的剝離力。關于循環壽命和溫度額定值，實施例8符合230℃的溫度額定值。最后，所有的測試樣品都滿足電流過載容量閾值的要求。
盡管通過參考詳細的實施方案已經表示和描述了本發明，本領域技術人員可以理解的是，在不背離本發明的精神和所要求保護的范圍的情況下，可以作出各種形式和詳細的變化。
如此已經描述了本發明，其權利要求為
權利要求
1.一種用于電導體的多層絕緣系統，其包括(a)一個內層，其選自聚酰亞胺內層和含氟聚合物內層，其中，當內層為聚酰亞胺內層時，通過以重疊的方式、在沿電導體的部分或全部長度上卷繞聚酰亞胺膜形成所述層，所述聚酰亞胺膜已涂覆了密封組分，其中所述聚酰亞胺膜在沿所述導體長度上的重疊區域中基本上均勻地將其自身密封，從而形成了防水的有效密封，其中密封組分選自全氟聚合物、交聯的含氟聚合物和聚酰亞胺粘合劑，其中，當內層為含氟聚合物內層時，或通過在沿電導體的部分或全部長度上擠出含氟聚合物材料，或通過以重疊的方式、在沿導體的部分或全部長度上卷繞含氟聚合物膜形成所述層，(b)任選的聚酰亞胺中間層，其中通過以重疊的方式、沿形成于所述電導體上的內層的部分或全部長度上，卷繞任選涂覆的聚酰亞胺膜形成所述聚酰亞胺中間層，(c)擠出的、交聯的含氟聚合物外層，其中所述含氟聚合物選自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物、以及它們的混合物，其中，當內層為含氟聚合物內層時，所述多層絕緣系統包括聚酰亞胺中間層。
2.根據權利要求1所述的多層絕緣系統，其中所述內層是聚酰亞胺內層。
3.根據權利要求2所述的多層絕緣系統，其中所述聚酰亞胺內層表現出約100至約250克每英寸寬度的高溫(150℃)粘合劑粘合強度(ASTM#1876-00)。
4.根據權利要求2所述的多層絕緣系統，其中所述涂覆在聚酰亞胺膜上的密封組分為全氟聚合物密封組分，其選自聚四氟乙烯、氟化乙烯-丙烯、全氟烷氧基、四氟乙烯與全氟甲基乙烯基醚共聚物，以及它們的混合物。
5.根據權利要求2所述的多層絕緣系統，其中所述涂覆在聚酰亞胺膜上的密封組分為交聯含氟聚合物密封組分，其選自乙烯-四氟乙烯共聚物、三氟氯乙烯共聚物和包含少量一種或多種氟化共聚單體的三元共聚物，以及它們的混合物。
6.根據權利要求2所述的多層絕緣系統，其中所述涂覆在聚酰亞胺膜上的密封組分為聚酰亞胺密封組分，其選自在高于或等于200℃下變軟和成為液體的熱塑性聚酰亞胺。
7.根據權利要求6所述的多層絕緣系統，其中所述聚酰亞胺內層表現出大于1000克每英寸寬度的高溫(150℃)粘合劑粘合強度(ASTM#1876-00)。
8.根據權利要求1所述的多層絕緣系統，其中所述內層是含氟聚合物內層，而其中所述含氟聚合物選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、聚氟乙烯樹脂，以及它們的混合物。
9.根據權利要求1所述的多層絕緣系統，其中所述內層是非熱密封的含氟聚合物膜內層。
10.根據權利要求1所述的多層絕緣系統，其中所述內層是熱密封含氟聚合物膜內層，其中所述含氟聚合物膜在沿導體長度上重疊的區域中基本上均勻地密封其自身，因此形成了防水的有效密封。
11.根據權利要求1所述的多層絕緣系統，其中所述系統包括非熱密封的聚酰亞胺中間層。
12.根據權利要求1所述的多層絕緣系統，其中所述系統包括由涂覆有密封組分的聚酰亞胺膜形成的聚酰亞胺中間層，其中所述聚酰亞胺膜在沿內層長度上重疊的區域中基本上均勻地密封其自身，因此形成了防水的有效密封，其中密封組分選自全氟聚合物、交聯的含氟聚合物和聚酰亞胺粘合劑。
13.根據權利要求1所述的多層絕緣系統，其中所述含氟聚合物外層的含氟聚合物是乙烯-四氟乙烯共聚物，其包括35至60mol％衍生自乙烯的單元、35至60mol％衍生自四氟乙烯的單元和最高達10mol％衍生自一種或多種氟化共聚單體的單元。
14.根據權利要求1所述的多層絕緣系統，其中所述含氟聚合物外層的含氟聚合物包含光敏物質使外層可接受激光標記。
15.一種用于電導體的多層絕緣系統，其包括(a)聚酰亞胺內層，其中所述聚酰亞胺內層是通過以重疊的方式、在沿電導體的部分或全部長度上卷繞已涂覆有密封組分的聚酰亞胺膜形成的，其中，所述聚酰亞胺膜在沿導體長度上重疊的區域中基本上均勻地密封其自身，因此形成了有效防水密封，和其中，所述密封組分選自全氟聚合物、交聯的含氟聚合物和聚酰亞胺粘合劑；和(b)擠出的、交聯的含氟聚合物外層，其中所述含氟聚合物選自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物，以及它們的混合物。
16.一種用于電導體的多層絕緣系統，其包括(a)聚酰亞胺內層，其中所述聚酰亞胺內層是通過以重疊的方式、在沿電導體的部分或全部長度上卷繞已涂覆有密封組分的聚酰亞胺膜形成的，其中，所述聚酰亞胺膜在沿導體長度上重疊的區域中基本上均勻地密封其自身，因此形成了有效防水密封，和其中，密封組分選自全氟聚合物、交聯的含氟聚合物和聚酰亞胺粘合劑，(b)聚酰亞胺中間層，其中通過以重疊的方式、在沿形成于電導體上的內層的部分或全部長度上卷繞聚酰亞胺膜形成所述聚酰亞胺中間層，(c)擠出的、交聯的含氟聚合物外層，其中所述含氟聚合物選自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物，以及它們的混合物。
17.一種用于電導體的多層絕緣系統，其包括(a)含氟聚合物內層，其中，所述內層是通過以重疊的方式、在沿電導體的部分或全部長度上卷繞含氟聚合物膜形成的，(b)聚酰亞胺中間層，其中通過以重疊的方式、在沿形成于電導體上的內層的部分或全部長度上卷繞聚酰亞胺膜形成所述聚酰亞胺中間層，(c)擠出的、交聯的含氟聚合物外層，其中所述含氟聚合物選自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物，以及它們的混合物。
18.根據權利要求17所述的多層絕緣系統，其中所述含氟聚合物內層是非熱密封含氟聚合物膜內層。
19.根據權利要求18所述的多層絕緣系統，其中所述含氟聚合物膜是聚四氟乙烯膜。
20.根據權利要求17所述的多層絕緣系統，其中所述含氟聚合物內層是熱密封含氟聚合物內層，其中所述含氟聚合物膜在沿導體的長度上重疊的區域中基本上均勻地密封其自身，從而形成了防水的有效密封。
21.根據權利要求17所述的多層絕緣系統，其中所述聚酰亞胺膜中間層的聚酰亞胺膜涂覆有密封組分，且在沿內層的長度上重疊的區域中基本上均勻地密封其自身，從而形成了防水的有效密封，其中所述密封組分選自全氟聚合物、交聯的含氟聚合物和聚酰亞胺粘合劑。
22.一種用于電導體的多層絕緣系統，其包括(a)含氟聚合物內層，其中，所述內層是通過在沿電導體的部分或全部長度上擠出含氟聚合物材料形成的，(b)聚酰亞胺中間層，其中通過以重疊的方式、在沿形成于電導體上的內層的部分或全部長度上卷繞聚酰亞胺膜形成所述聚酰亞胺中間層，(c)擠出的、交聯的含氟聚合物外層，其中所述含氟聚合物選自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物，以及它們的混合物。
23.根據權利要求22所述的多層絕緣系統，其中所述擠出的含氟聚合物內層是交聯的擠出含氟聚合物內層。
24.一種包括電導體和多層絕緣系統的絕緣電導體，其中所述多層絕緣系統包括(a)一個內層，其選自聚酰亞胺內層和含氟聚合物內層，其中，當內層為聚酰亞胺內層時，通過以重疊的方式、在沿電導體的部分或全部長度上卷繞聚酰亞胺膜形成所述層，所述聚酰亞胺膜已涂覆了密封組分，其中，所述聚酰亞胺膜在沿導體長度上重疊的區域中基本上均勻地密封其自身，因此形成了有效防水密封，和其中，密封組分選自全氟聚合物、交聯的含氟聚合物和聚酰亞胺粘合劑，其中，當內層為含氟聚合物內層時，或通過在沿電導體的部分或全部長度上擠出含氟聚合物材料，或通過以重疊的方式、在沿導體的部分或全部長度上卷繞含氟聚合物膜形成所述層，(b)任選的聚酰亞胺中間層，其中通過以重疊的方式、沿形成于電導體上的內層的部分或全部長度上，卷繞任選涂覆的聚酰亞胺膜形成聚酰亞胺中間層，(c)擠出的、交聯的含氟聚合物外層，其中所述含氟聚合物選自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物、以及它們的混合物，其中，當內層為含氟聚合物內層時，所述多層絕緣系統包括聚酰亞胺中間層。
25.一種包括電導體和多層絕緣系統的絕緣電導體，其中所述多層絕緣系統包括(a)含氟聚合物內層，其中，所述內層是通過以重疊的方式、在沿導體的部分或全部長度上卷繞含氟聚合物膜形成的，(b)聚酰亞胺中間層，其中通過以重疊的方式、在沿形成于電導體上的內層的部分或全部長度上卷繞聚酰亞胺膜形成所述聚酰亞胺中間層，(c)擠出的、交聯的含氟聚合物外層，其中所述含氟聚合物選自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物，以及它們的混合物。
26.一種絕緣電導體的制備方法，其包括(a)在電導體上形成內層，其中所述內層選自聚酰亞胺和含氟聚合物內層，其中，當內層為聚酰亞胺內層時，通過以重疊的方式、在沿電導體的部分或全部長度上卷繞聚酰亞胺膜形成所述層，所述聚酰亞胺膜已涂覆了密封組分，其中所述密封組分選自全氟聚合物、交聯的含氟聚合物或聚酰亞胺粘合劑，其中，當內層為含氟聚合物內層時，形成該層通過或者i)通過在電導體的部分或全部長度上擠出含氟聚合物材料，或者ii)通過以重疊的方式、在沿電導體部分或全部長度上卷繞含氟聚合物膜，(b)任選地，通過以重疊的方式、在沿內層的部分或全部長度上卷繞任選涂覆的聚酰亞胺膜，從而在內層上形成聚酰亞胺中間層，(c)當內層為聚酰亞胺內層或當中間層是使用涂覆的聚酰亞胺膜而形成時，加熱聚酰亞胺單層膜或多層膜至溫度為約240℃至約350℃，以使涂覆的單層膜或多層膜重疊的區域粘合，從而形成了沿在導體長度上防水的有效密封，(d)通過在其部分或全部長度上擠出含氟聚合物材料，在內層或中間層上形成含氟聚合物外層，(e)交聯含氟聚合物外層，其中當內層或密封組分包括全氟聚合物時，通過將其曝露于小于60兆拉德的輻射下、施加約50至約120千伏的電壓，而交聯含氟聚合物外層，其中，當內層為含氟聚合物內層時，用于制備絕緣電導體的方法包括在內層上形成聚酰亞胺中間層。
27.一種絕緣電導體的制備方法，其包括(a)通過以重疊的方式、在沿電導體的部分或全部長度上卷繞含氟聚合物膜而在電導體上形成含氟聚合物內層，(b)通過以重疊的方式、在沿含氟聚合物內層的部分或全部長度上卷繞已涂覆有密封組分的聚酰亞胺膜，從而在含氟聚合物內層上形成聚酰亞胺中間層，其中所述密封組分選自全氟聚合物、交聯的含氟聚合物和聚酰亞胺粘合劑，(c)將聚酰亞胺膜加熱至約240至約350℃，以使膜的重疊區域粘合，從而在沿所述導體的長度上形成防水的有效密封，(d)通過在沿其部分或全部長度上擠出含氟聚合物材料，從而在聚酰亞胺中間層上形成含氟聚合物外層，和(c)交聯含氟聚合物外層，其中當內層或密封組分包括全氟聚合物時，通過將其曝露于小于60兆拉德的輻射、施加約50至約120千伏的電壓，而交聯含氟聚合物外層。
28.一種包括電導體和多層絕緣系統的絕緣電導體，其中所述多層絕緣系統包括(a)含氟聚合物內層，(b)聚酰亞胺中間層，和(c)擠出的、交聯的含氟聚合物外層，其中所述含氟聚合物選自乙烯-四氟乙烯的共聚物和三元共聚物，以及它們的混合物，其中，所述絕緣電導體的制備方法包括(i)通過以重疊的方式、在沿所述導體的部分或全部長度上卷繞含氟聚合物膜，從而在電導體上形成含氟聚合物內層，(ii)通過以重疊的方式、在沿所述含氟聚合物內層的部分或全部長度上卷繞已涂覆有密封組分的聚酰亞胺膜，從而在含氟聚合物內層上形成聚酰亞胺中間層，其中所述密封組分選自全氟聚合物、交聯的含氟聚合物和聚酰亞胺粘合劑，(iii)將聚酰亞胺膜加熱至約240°至約350℃，以使涂敷膜的重疊區域粘合，從而在沿所述導體的長度上形成防水的有效密封，(iv)通過在沿所述中間層的部分或全部長度上擠出含氟聚合物材料，從而在聚酰亞胺中間層上形成含氟聚合物外層，和(v)交聯所述含氟聚合物外層，其中當內層或密封組分包括全氟聚合物時，通過將其曝露于小于60兆拉德的輻射、施加約50至約120千伏的電壓，而交聯含氟聚合物外層。
全文摘要
本發明提供一種用于電導體的多層絕緣系統、一種絕緣電導體、一種制備絕緣導體的方法和由該方法制備的絕緣導體。絕緣電導體重量輕，能夠承受最大至約230℃的溫度額定值，表現出良好的機械耐久性和耐水解性。同樣，這些絕緣導體特別適用于飛機電線和電纜。
文檔編號H01B7/28GK1509482SQ02810052
公開日2004年6月30日 申請日期2002年4月17日 優先權日2001年4月17日
發明者Y·J·金, Z·旺, J·H·伊, Y J 金, 伊 申請人:賈德電線公司