专利名称：改进的高速数据传输电缆所使用的绝缘体的制作方法
背景技术：
1.发明领域本发明涉及电缆，其中一次绝缘体(primary insulation)为含有四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。
2.现有技术EP 0 423 995 B1的表1中公开了氟化的TFE/PPVE共聚物(四氟乙烯/全氟(丙基·乙烯基醚)共聚物)，在500MHz频率下，其表现出比氟化TFE/HFP共聚物(四氟乙烯/六氟丙烯共聚物)更好(更低)的耗散因数(相应地，0.000366对0.000605)。由于耗散因数较高将导致信号强度降低，所以在要求电缆耗散因数更低时，不得不使用更昂贵的TFE/PPVE共聚物以及其各种随后改进的TFE/PAVE共聚物用作一次绝缘体(覆盖电导体的绝缘体)。
发明概述已经发现，某些TFE/HFP共聚物在500MHz时的耗散因数表现得与TFE/PAVE共聚物的大致一样好，而且在至少10GHz的频率下，TFE/HFP共聚物的这种耗散因数改进呈现更高速的电缆传输数据，这样就能使这些TFE/HFP共聚物作为至少10GHz的频率下的数据传输电缆中的一次绝缘体使用。
提供这种惊人改进(即惊人地降低耗散因数)的特定TFE/HFP共聚物是部分结晶的共聚物，以相当于HFPI为约2.8至5.3的量含有四氟乙烯和六氟丙烯，所述共聚物基本上不含碱金属盐，熔体流动速率在约30±3克/10分钟的范围内，并且每106碳原子具有的不稳定端基不超过约50个。HFPI为HFP指数并与共聚物中HFP的含量有关，其将在下文中描述。
本发明涉及高速数据传输电缆，其中的绝缘体是如上所确定的某些TFE/HFP共聚物。使用″高速″一词是指数据传输速度是在至少约10GHz的频率下。从而本发明的电缆含有一种电导体和覆盖所述电导体的绝缘体，所述绝缘体含有部分结晶的共聚物，该共聚物以相当于HFPI为约2.8至5.3的量含有四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(HFP)，所述共聚物基本上不含碱金属盐，熔体流动速率在约30±3克/10分钟的范围内，并且每106碳原子具有的不稳定端基不超过约50个，所述共聚物10GHz时的耗散因数不超过0.00025。
本发明的另一个实施方案是用电缆在至少10GHz的频率下传输数据的方法，该电缆含有电导体和覆盖所述电导体的绝缘体，该方法包括用部分结晶的共聚物形成所述绝缘体，该共聚物以相当于HFPI为约2.8至5.3的量含有四氟乙烯和六氟丙烯，所述共聚物基本上不含碱金属盐，熔体流动速率在约30±3克/10分钟的范围内，并且每106碳原子具有的不稳定端基不超过约50个，所述共聚物10GHz时的耗散因数不超过约0.00025。
共聚物在10GHz的频率下的改进耗散因数使上述实施方案所描述的高速数据传输电缆呈现改进的性能(损耗更低)，本发明的实施方案详述如下。
发明详述用于本发明的TFE/HFP共聚物是部分结晶的，即它们不是弹性体。它们是四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(HFP)共聚物。本申请中共聚物定义为使两种或更多种单体聚合而制造的聚合物。其包括TFE和HFP的二元共聚物，其中用六氟丙烯指数(HFPI)表征的共聚物的HFP含量为约2.8至5.3。本发明的TFE/HFP共聚物还包括含TFE、HFP和全氟(烷基·乙烯基醚)(PAVE)的聚合物，其中的烷基含1至5个碳原子。这种乙烯基醚的例子包括全氟(甲基、乙基和丙基·乙烯基醚)(分别用PMVE、PEVE和PPVE表示)。典型地，这种共聚物的HFP含量也会用六氟丙烯指数(HFPI)表征，其为约2.8至5.3。HFPI是从该共聚物薄膜测得的两种红外吸收率的比，其可换算为HFP的重量％，方法是乘以3.2，如美国专利第5,703,185号中跨第3栏和第4栏的段落所揭示的。TFE/HFP共聚物表现出MIT抗挠寿命为至少约1000个循环，优选至少约2000个循环，且更优选至少约4000个循环。美国专利5,703,185中公开了MIT抗挠寿命测量方法。通常来讲，基于共聚物总重量，加入本发明聚合物中的PAVE单体的量将会是约0.2至3重量％。一种优选的PAVE是全氟(丙基·乙烯基醚)，且最优选的PAVE是全氟(乙基·乙烯基醚)。FEP共聚物的熔体流动速率(MFR)按照ASTM D1238测定。用于本发明的共聚物的MFR在约27至33克/10分钟，优选约28至32克/10分钟的范围内。
在缺少所添加的碱金属盐情况下进行聚合。沿用美国专利5,677,404中实施例1的一般程序。但是，仅用过硫酸铵作为引发剂。不使用过硫酸钾作普通的替换引发剂或者过硫酸铵的共引发剂。还可如美国专利5,182,342中所公开的使用有机引发剂。聚合反应和洗涤用的水是去离子水。在以上提到的实施例1中，虽然可用PPVE、PMVE和其它PAVE单体及这些单体的组合代替，但是共聚物是TFE/HFP/PEVE。在本申请的实施例中使用的TFE/HFP共聚物含1重量％的PEVE。MFR用引发剂加入聚合反应的速率控制。在聚合反应之后，通过机械搅拌使生成的聚合物分散体凝结。还可以通过冻结和解冻进行凝结，或者通过加入化学药品进行凝结。化学凝结中可使用酸类或铵盐，但是不可使用金属盐特别是碱金属盐。更优选，在此过程中不使用碱土金属盐，例如，作为凝结剂，还更优选的是对聚合和加工设备的结构材料进行选择，以使得腐蚀不会成为金属离子源。可用测定钾离子作为例子说明聚合物中碱金属离子的测定方法。这种分析方法是X射线荧光分析(XRF)。用含已知量钾离子的聚合物标定XRF仪。通过在无钾离子环境下聚合并采用无钾离子配方制备0ppm标样。对于其它含量的标样，用质子诱导X射线发射(PIXE)测定钾离子含量的绝对值。对于钾作为分析物的情况，可检测的下限为聚合物中5ppm。本发明的聚合物具有少于50ppm的碱金属离子，优选少于约25ppm，更优选少于约10ppm，最优选约少于约5ppm。
使用去离子水且聚合和分离不使用碱金属盐而制的共聚物，在本申请中认为其是基本上不含碱金属盐的。在这种聚合物中一般会检测不到碱金属离子。
本发明中使用的TFE/HFP共聚物是如美国专利4,743,658所公开的氟化的，以便将热不稳定或水解不稳定的端基转化为稳定的-CF3端基。所谓热不稳定是指在含氟聚合物熔化过程中，通常是在300至400℃之间的温度下，一般经分解而使端基反应。受氟处理影响的不稳定端基的例子是-CF2CH2OH、-CONH2、-COF和-COOH。进行氟化反应以便在聚合物骨架上将这四种类型不稳定端基的总数降低到不多于约50个/106碳原子。优选在氟处理后，这些不稳定端基的总数不多于约20个/106碳原子，且对于前三种端基，优选少于约6个这类端基/106碳原子。氟处理之后，如美国专利4,743,658公开的进行氟处理过的丸粒(粒料)的喷射，以便从氟聚合物中除去可提取的氟化物。
本发明的电缆可按如下所述制造经常规的挤出使TFE/HFP共聚物施加到电缆的电导体上作为该导体的一次绝缘体。本发明的电缆优选是其中共聚物绝缘体的厚度小于约9密耳(0.23mm)，更优选约6至8密耳(0.15至0.2mm)的电缆。这种绝缘体可为发泡的或者未发泡的，即实体的。发泡绝缘体可作为一次绝缘体存在于双扭线电缆中或存在于同轴电缆中。
实施例按照ASTM D 2520-01在0.075×0.075×1.5英寸(1.9×1.9×38.1mm)的压塑薄板上测定耗散因数，并在这些薄板上按照相同的ASTM程序测定耗散因数。已经发现，按照这一程序测定的耗散因数是电缆电子性能(信号损失)的可靠预报者。耗散因数测量的结果列于下表
用于本实施例的这种TFE/HFP共聚物其HFPI为3.8，经氟处理获得的每106碳原子中不稳定端基少于50个，没有可检测到的碱金属盐含量，且MFR为30克/10分钟。本实施例中的TFE/PAVE共聚物含3.3重量％的PPVE且熔体流动速率为5克/10分钟。其被氟化使每106碳原子中不稳定端基少于50个。
在450MHz时，TFE/PAVE共聚物的耗散因数小于EP 0 423 995B1表1中的氟化TFE/PPVE共聚物的耗散因数，即，0.00035对0.000366(ASTM D 150)，这表明，以上对照表中使用了比该欧洲专利中所报道的更好的TFE/PAVE共聚物，而该TFE/HFP共聚物还表现了与此更好的TFE/PAVE共聚物几乎同样好的耗散因数。
优选，15GHz信号传输频率时TFE/HFP共聚物的耗散因数不大于约0.00022且更优选不大于约0.00020。
还发现了电性能方面的一项另外的惊人改进。测量以本发明所用TFE/HFP共聚物绝缘的电导体的电容，结果显示，当绝缘体实际上未发泡，即绝缘体是实体共聚物时，电容就好像绝缘体是发泡的一样地减少。
权利要求
1.至少10GHz频率下的数据传输电缆，其含有电导体和覆盖所述电导体的绝缘体，所述绝缘体含有部分结晶的共聚物，该共聚物以相当于HFPI为约2.8至5.3的量含有四氟乙烯和六氟丙烯，所述共聚物基本上不含碱金属盐，熔体流动速率在约30±3克/10分钟的范围内，并且每106碳原子具有的不稳定端基不超过约50个，所述共聚物10GHz时的耗散因数不超过0.00025。
2.权利要求1的电缆，其中所述绝缘体的厚度小于9密耳(0.23mm)。
3.权利要求1的电缆，其中所述绝缘体是固体。
4.权利要求1的电缆，其中所述绝缘体是发泡的。
5.权利要求4的电缆，其中所述电缆是同轴电缆。
6.用电缆在至少10GHz频率下传输数据的方法，该电缆含有电导体和覆盖所述电导体的绝缘体，该方法包括用部分结晶的共聚物形成所述绝缘体，该共聚物以相当于HFPI为约2.8至5.3的量含有四氟乙烯和六氟丙烯，所述共聚物基本上不含碱金属盐，熔体流动速率在约30±3克/10分钟的范围内，并且每106碳原子具有的不稳定端基不超过约50个，所述共聚物10GHz时的耗散因数不超过0.00025。
全文摘要
本发明涉及数据传输电缆，其中电导体用的一次绝缘体包含部分结晶的共聚物，该共聚物含有四氟乙烯和六氟丙烯，所述共聚物基本上不含碱金属盐，熔体流动速率在30±3克/10分钟的范围内，并且每10
文档编号C08F16/24GK101065813SQ200580020522
公开日2007年10月31日 申请日期2005年6月15日 优先权日2004年6月21日
发明者T·R·小埃恩斯特, D·A·法弗罗, N·D·麦基, P·A·托利 申请人:纳幕尔杜邦公司