電纜的絕緣和護套材料的特性分析

如要確保高質(zhì)量的穩(wěn)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(yīng)嚴格要求起著決定性的作用。
信號電纜所采用的電介質(zhì)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(yīng)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(dǎo)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(shè)計微波電纜，以滿足特定環(huán)境要求。

  A. 硅膠
  硅膠(表I)主要用于電纜護套，在低溫環(huán)境下仍能保持高柔韌性。但是，它易斷，而且其粘性表面會產(chǎn)生比較高的摩擦力，所以不適合潔凈室環(huán)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(zhì)更厚。可以通過某些表面處理的方法降低摩擦系數(shù)，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(yīng)用中，比如熱真空艙的應(yīng)用中，會產(chǎn)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(nèi)的導(dǎo)體需要更多人工，從而導(dǎo)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，它非常抗擊穿、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(fā)粘，從而導(dǎo)致更高的摩擦系數(shù)。環(huán)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(dǎo)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(yīng)用溫度范圍也很小，很難將防化材料和聚乙烯材質(zhì)的電纜護套相結(jié)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(yīng)用環(huán)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(yīng)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(yōu)點，這對超高真空 (UHV) 環(huán)境尤為重要。多數(shù)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(jù)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(zhì)、護套、導(dǎo)體和遮蔽線中添加任何成分將會導(dǎo)致真空脫氣。當這些材料脫氣時，微粒物質(zhì)會凝固在制冷器表面，這也是在應(yīng)用領(lǐng)域中最常見的。在人造衛(wèi)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(huán)境下是最佳材料。

 對于嚴格環(huán)境下應(yīng)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(nèi)的電氣和機械性能完整性至關(guān)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(huán)境方面的測試來驗證電纜的可靠性。