一种扁平型光缆的制备工艺的制作方法

本技术涉及电缆电线的，尤其是涉及一种扁平型光缆的制备工艺。

背景技术：

1、电缆是我国经济建设重要的配套产业，广泛应用于国民经济各个领域，是输送电能、传递信息和制造各种电机等设备所不可缺少的基础器材，为各产业、国防建设和重大建设工程等提供重要配套，同时保障现代经济和社会的正常运转，是人们日常生活中不可缺少的产品。

2、扁平型光缆因为厚度小和偏平的平线型设计而得到了广泛的应用，同时能够将所有的芯线进行均匀的排列并存，在一定程度上布局更为合理精细，而且，这种扁平型光缆造价低、重量轻和韧性强，可在大型设备以及在小型设备中都易于使用，具有较好的应用前景。

3、但是扁平型光缆具有较差的拉伸强度，使得光缆在长期使用过程中容易因受到重物的荷载而受力不均出现破损，进而容易影响光缆的使用安全性和使用寿命。

技术实现思路

1、为了改善扁平型光缆具有较差的拉伸强度的问题，本技术提供了一种扁平型光缆的制备工艺。

2、本技术提供了一种扁平型光缆的制备工艺，采用如下的技术方案：

3、一种扁平型光缆的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

4、(1)将聚乙烯60-70份、碳纤维20-30份、白炭黑5-10份和纳米二氧化钛8-12份在温度190-200℃下混炼1-2h，然后挤出、包覆缆芯，得到基体光缆；

5、(2)将防火抗裂网格布包覆步骤(1)得到的基体光缆，然后再通过挤出、塑性外包覆保护套，得到扁平型光缆；

6、所述保护套的原料包括：聚氯乙烯、环氧树脂、改性石墨烯、纳米二氧化硅、改性凹凸棒土、玄武岩纤维、钙锌稳定剂、固化剂、增塑剂和硬脂酸钙。

7、通过采用上述技术方案，先将聚乙烯、碳纤维、白炭黑和纳米二氧化钛混合，挤出、包覆缆芯，得到基体光缆，聚乙烯具有良好的刚性、强度、也有很好的柔性、挠度好、耐腐蚀性好，使用寿命长，碳纤维质轻，可以承受高强度的撞击和拉伸，配合聚乙烯，改善体系的强度和柔韧性，白炭黑具有极强的抗氧化和抗紫外线性能，能够增强体系的抗老化性能、耐磨性和耐压性能，纳米二氧化钛具有较好的抗老化特性，有利于提高体系的耐磨强度和耐老化性能，延长光缆的使用寿命，聚乙烯、碳纤维、白炭黑和纳米二氧化钛混合包覆缆芯，提高体系的强度、耐腐蚀性和抗老化性，进而延长体系的使用寿命。

8、防火抗裂网格布具有优异的防水、防火、抗裂的作用，用来包覆基体光缆，进一步提高光缆的抗裂性，然后再外包覆保护套，进一步保护缆芯，从而延长电缆使用寿命。

9、保护套的原料中，聚氯乙烯具有防水、耐酸碱、耐油腐蚀和力学强度等优点，环氧树脂具有良好的耐化学腐蚀、耐热性和力学性能，改性石墨烯具有较好的强度、柔韧性和散热效果，有助于保护套的散热，纳米二氧化硅具有强硬度，是体系变得更加致密，提高保护套的强度、韧性、防水性能和抗老化性能；改性凹凸棒土具有较好的吸附性能，作为填料，增强保护套的拉伸性能、撕裂强度和拉伸强度。

10、玄武岩纤维具有较高的强度、耐腐蚀、耐高温性，能够提高保护套的结构的强度和耐久性，钙锌稳定剂能够提高保护套的耐裂性，增强保护套的耐老化性能，延长保护套的使用寿命，固化剂可以提高保护套的耐久性和稳定性，还可以改善保护套的硬度、韧性和耐磨性等机械强度，使其在不同的环境下都能保持良好性能；增塑剂可以提升保护套的伸长率、曲挠性和柔韧性，配合其他组分，改善保护套的相应性能；硬脂酸钙具有润滑作用，使体系中各组分混合均匀，有助于各个组分配合，提高保护套的耐腐蚀、强度和耐摩擦等力学性能。

11、优选的，按重量份计，所述保护套的原料包括：聚氯乙烯100-120份、环氧树脂40-50份、改性石墨烯20-30份、纳米二氧化硅10-15份、改性凹凸棒土30-35份、玄武岩纤维25-30份、钙锌稳定剂2-3份、固化剂8-10份、增塑剂6-9份和硬脂酸钙5-7份。

12、通过采用上述技术方案，各个组分配合共同改善保护套的强度、柔韧性、耐摩擦等力学性能，纳米二氧化硅能够负载在改性石墨烯的表面，进而提高改性石墨烯的硬度，负载纳米二氧化硅的改性石墨烯能够负载在改性凹凸棒土的孔隙内，进而改善改性凹凸棒土的强度、韧性和抗老化性能，后续各种组分相互配合，共同改善保护套的强度、韧性和耐磨性等力学性能，有助于保护套的长久使用。

13、优选的，所述改性石墨烯的制备方法，包括如下步骤：

14、(1)将石墨烯分散于去离子水中，超声1-2h，然后加入硅烷偶联剂，在温度70-75℃下搅拌10-15min，得到混合物一；

15、(2)将纳米陶瓷粉末研磨，过筛，然后分散于无水乙醇中，加入纳米氧化锌，搅拌1-2h，干燥，过滤，得到混合物二；

16、(3)将步骤(1)得到的混合物一分散于去离子水中，加入步骤(2)得到的混合物二，再加入果胶，在温度65-68℃下搅拌2-3h，过滤，干燥，得到改性石墨烯。

17、通过采用上述技术方案，石墨烯具有较好的强度、韧性和散热性，石墨烯和硅烷偶联剂混合，硅烷偶联剂可以改善石墨烯的分散性和稳定性，使得石墨烯分散于溶液中，获得更好的稳定性和分散性。

18、纳米陶瓷粉末具有较好的硬度、韧性、耐磨性、耐酸碱性和抗紫外线能力，还具有高熔点和抗氧化性能，纳米氧化锌具有良好的抗氧化性能，能够有效抑制保护套在长期使用过程中产生的氧化反应，降低保护套的老化速度，提高保护套的耐撕裂性、耐磨性、拉伸强度等性能，纳米氧化锌能够负载在纳米陶瓷粉末的孔隙内，进而改善纳米陶瓷粉末的强度、耐撕裂性等力学性能。

19、负载纳米氧化锌的纳米陶瓷粉末能够负载在步骤(1)中处理的石墨烯的表面，进而改善了石墨烯的相应性能，果胶溶解于去离子水中具有一定的粘结性，能够增加纳米陶瓷粉末和石墨烯之间的粘性，使得纳米陶瓷粉末稳定的负载在石墨烯的表面，进而改善了石墨烯的强度、硬度和耐撕裂性，有助于后续改善保护套的相应性能。

20、优选的，所述石墨烯和硅烷偶联剂的质量比为1mg:0.2-0.4g。

21、通过采用上述技术方案，进一步限定石墨烯和硅烷偶联剂的质量比在一定范围内，使得硅烷偶联剂改性石墨烯具有较好的性能，硅烷偶联剂中的硅烷接枝到石墨烯表面，改善了石墨烯的表面性能，提高了石墨烯的分散性和力学性能，进而有助于后续组分的负载。

22、优选的，所述石墨烯、纳米陶瓷粉末、纳米氧化锌和果胶的质量比为1mg:0.3-0.5g:0.1-0.3g:0.04-0.06g。

23、通过采用上述技术方案，进一步限定石墨烯、纳米陶瓷粉末、纳米氧化锌和果胶的质量比在一定范围内，改善石墨烯的硬度、强度、耐磨性等力学性能，纳米氧化锌能够负载在纳米陶瓷粉末孔隙内，提高纳米陶瓷粉末的力学强度，纳米陶瓷粉末能够负载在石墨烯的表面，进而改善了石墨烯的力学性能，果胶能够增加石墨烯、纳米陶瓷粉末、纳米氧化锌之间的粘性，进而改善石墨烯的性能稳定性，使得纳米陶瓷粉末和纳米氧化锌稳定的负载在石墨烯表面，进而改善了石墨烯的力学性能和耐久性，后续应用于保护套中，改善保护套的相应性能。

24、优选的，所述改性凹凸棒土的制备方法，包括如下步骤：

25、(1)将凹凸棒土分散于氢氧化钠溶液中，搅拌30-35min，过滤，然后再在温度280-300℃下煅烧1-2h，得到预处理的凹凸棒土；

26、(2)将钠基蒙脱石研磨，过筛，然后分散于双氧水中，浸泡10-20min，水洗，过滤，干燥，得到预处的钠基蒙脱石粉末；

27、(3)将步骤(1)得到的凹凸棒土分散于去离子水中，然后加入步骤(2)处理的钠基蒙脱石粉末，在温度80-85℃下搅拌1-2h，然后加入羟乙基甲基纤维素，继续搅拌，过滤，干燥，得到改性凹凸棒土。

28、通过采用上述技术方案，凹凸棒土具有较好的抗压强度和耐久性，氢氧化钠溶液对凹凸棒土表面进行剥蚀，去除凹凸棒土中的有机杂质，增大凹凸棒土的比表面积，然后煅烧，进一步增大凹凸棒土的比表面积，有助于后续组分的负载。

29、钠基蒙脱石具有较好的分散性、大的比表面积和强的界面相互作用，双氧水去除钠基蒙脱石中的有机杂质，进一步提高钠基蒙脱石的比表面积，有助于后续组分的分散，钠基蒙脱石能够负载在凹凸棒土，提高凹凸棒土的耐磨性、防腐性、耐候性、耐化学性，降低保护套热膨胀系数、防止变形和裂开的作用。

30、羟乙基甲基纤维素具有一定的粘合性，能够提高钠基蒙脱石和凹凸棒土之间的粘性，有助于使得钠基蒙脱石负载在凹凸棒土的表面，进而改善凹凸棒土的性能稳定性，后续有助于保护套的性能稳定性。

31、优选的，所述凹凸棒土、钠基蒙脱石和羟乙基甲基纤维素的质量比为1:0.3-0.6:0.08-0.09。

32、通过采用上述技术方案，进一步限定凹凸棒土、钠基蒙脱石和羟乙基甲基纤维素的质量比在一定范围内，提高凹凸棒土的力学性能，钠基蒙脱石负载在凹凸棒土的表面，羟乙基甲基纤维素能够包覆凹凸棒土和钠基蒙脱石，进而改善了凹凸棒土的力学强度和抗裂性能，后续应用于保护套中，进而改善了保护套的相应性能。

33、优选的，所述固化剂为质量比1:0.5-0.8的甲基四氢苯酐和四氢苯酐的混合液。

34、通过采用上述技术方案，固化剂采用甲基四氢苯酐和四氢苯酐按照一定的质量范围配合，得到具有较优的固化性能，甲基四氢苯酐具有长期存放、凝固点低、挥发性小的优点，四氢苯酐具有改善保护套的附着力、弹性、光泽及耐水性的作用，甲基四氢苯酐和四氢苯酐配合可以提高保护套的耐久性和稳定性，还可以改善保护套的硬度、韧性和耐磨性等机械强度。

35、优选的，所述增塑剂为壬二酸二辛酯、己二酸二异癸酯和癸二酸二丁酯中的一种或几种。

36、通过采用上述技术方案，增塑剂是削弱聚合物分子间的作用力，降低熔融温度和熔体黏度，改善保护套的成型加工性能，进而可以提高保护套的伸长率、曲挠性和柔韧性，配合其他组分，改善保护套的相应性能。

37、优选的，所述保护套的制备方法，包括如下步骤：

38、s1、将聚氯乙烯、环氧树脂、钙锌稳定剂、固化剂、增塑剂和硬脂酸钙在温度90-95℃下混合，得到混合物；

39、s2、将改性石墨烯、纳米二氧化硅、改性凹凸棒土和玄武岩纤维混合，搅拌均匀，然后加入至步骤s1得到的混合物中，在温度75-80℃下搅拌2-3h，得到保护套混合物。

40、通过采用上述技术方案，采用上述制备方法，操作简单，能够使得原料组分混合均匀，有助于使各原料组分充分发挥作用，进而改善保护套的相应性能。

41、综上所述，本技术具有如下有益效果：

42、1、本技术中聚乙烯具有良好的刚性、强度、也有很好的柔性、挠度好、耐腐蚀性好，使用寿命长，碳纤维质轻，可以承受高强度的撞击和拉伸，配合聚乙烯，改善体系的强度和柔韧性，白炭黑具有极强的抗氧化和抗紫外线性能，能够增强体系的抗老化性能、耐磨性和耐压性能，纳米二氧化钛具有较好的抗老化特性，有利于提高体系的耐磨强度和耐老化性能，延长光缆的使用寿命，聚乙烯、碳纤维、白炭黑和纳米二氧化钛混合包覆缆芯，提高体系的强度、耐腐蚀性和抗老化性，进而延长体系的使用寿命。

43、2、本技术中聚氯乙烯具有防水、耐酸碱、耐油腐蚀和力学强度等优点，环氧树脂具有良好的耐化学腐蚀、耐热性和力学性能，改性石墨烯具有较好的强度、柔韧性和散热效果，有助于保护套的散热，纳米二氧化硅具有强硬度，是体系变得更加致密，提高保护套的强度、韧性、防水性能和抗老化性能；改性凹凸棒土具有较好的吸附性能，作为填料，增强保护套的拉伸性能、撕裂强度和拉伸强度；玄武岩纤维具有较高的强度、耐腐蚀、耐高温性，能够提高保护套的结构的强度和耐久性，保护套中各个原料相互混合，共同改善保护套的力学性能。

44、3、本技术中防火抗裂网格布具有优异的防水、防火、抗裂的作用，用来包覆基体光缆，进一步提高光缆的抗裂性，然后再外包覆保护套，进一步保护缆芯，从而延长电缆使用寿命。