一种宇航用多芯耐超低温信号传输复合缆的制作方法

本发明属于电线电缆，具体地，涉及一种宇航用多芯耐超低温信号传输复合缆。

背景技术：

1、随着航天航空工业的发展，航天航空用电缆的需求量正在逐步增长。航天航空用电缆的绝缘层和护套层材料配方中常用的树脂主要为氟聚合物，氟聚合物具有最高的综合性能，耐高低温等级高、阻燃、耐候、耐油、耐磨、电绝缘性能佳、力学性能高，但是价格昂贵，如果绝缘层和护套层基体树脂均采用氟聚合物将大大增加生产成本。

2、聚乙烯具有很高的机械强度和结构稳定性，同时还具有优良的物理化学性能，如热稳定性、耐化学腐蚀性、低水吸收率、耐低温性等，聚乙烯因为良好的电气绝缘性能、优异的加工性能和低廉的成本，已广泛应用于电线电缆领域。但聚乙烯材料的阻燃效果和耐超低温性远达不到航空航天领域对于电缆在阻燃性和耐超低温性上的要求。此外，航天航空用电缆结构以及体积都较为精简，因此在抗拉等机械性能上也有待进一步地提高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种宇航用多芯耐超低温信号传输复合缆。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种宇航用多芯耐超低温信号传输复合缆，由内到外依次设置为线芯导体、绝缘层、填充层、铠装屏蔽层、隔热层、护套层。

4、进一步地，所述线芯导体材料为镀银铜芯。

5、进一步地，所述绝缘层为聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯中的一种或两种。

6、进一步地，所述所述填充层为芳纶丝、棉线、麻绳和聚丙烯绳中的一种或几种。

7、进一步地，所述铠装屏蔽层为镀锡铜丝。

8、铠装屏蔽层用于避免传输的电信号受外界干扰。

9、进一步地，所述隔热层为玻璃纤维布。

10、进一步地，所述护套层包括如下重量份组分：聚乙烯树脂100份、增塑剂40-70份，改性轻质碳酸钙20-25份、丁腈橡胶6-10份、助剂4-8份、钙锌复合稳定剂2-5份、润滑剂1-1.5份、光稳定剂0.5-0.8份、抗氧剂0.5-0.8份、引发剂0.02-0.04份。

11、进一步地，所述增塑剂由环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯和葵二酸二辛酯按照重量份为(30-50):(10-20)的比例复配而成。

12、环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯和葵二酸二辛酯复配得到的增塑剂能明显降低聚乙烯的玻璃化温度。

13、进一步地，所述改性轻质碳酸钙通过如下步骤制备：

14、将轻质碳酸钙、十二烷基硫酸钠加入去离子水中，超声分散0.5h，随后在搅拌下缓慢加入1,6-己二异氰酸酯和三丁基锡，加入完毕后升温至70℃继续搅拌1h，最后离心、洗涤、干燥，得到改性轻质碳酸钙；轻质碳酸钙、十二烷基硫酸钠、1,6-己二异氰酸酯、三丁基锡和去离子水的用量比为5g:0.75g:2.5g:0.015g:100ml。

15、轻质碳酸钙的表面含有丰富的羟基，1,6-己二异氰酸酯的异氰酸酯基在三丁基锡的催化作用下能与羟基发生加成反应，从而1,6-己二异氰酸酯接枝于轻质碳酸钙表面，这不仅降低了轻质碳酸钙的表面能，使其能更加均匀地分散于护套料中，而且使改性轻质碳酸钙的表面具有丰富的异氰酸酯基，其能与阻燃剂中的氨基产生化学作用，这进一步地提高了改性轻质碳酸钙的分散度，同时也促进了助剂的分散。因而，本发明的改性轻质碳酸钙能最大限度地发挥作用，并与助剂协同作用，以提高护套层的拉伸强度和弹性模量。

16、进一步地，所述助剂通过如下步骤制备：

17、s1、室温、氮气保护下向干燥的三口烧瓶加入单正十二烷基磷酸酯和二甲基亚砜，搅拌溶解，随后缓慢加入3-丁烯-1-醇，升温至60℃搅拌反应12h，反应结束后冷却至室温，减压蒸馏，得到中间体1；单正十二烷基磷酸酯、3-丁烯-1-醇和二甲基亚砜的用量比为23g:6.9ml:120ml；

18、在加热的条件下，控制单正十二烷基磷酸酯与3-丁烯-1-醇的摩尔比为1.05-1.1:1，单正十二烷基磷酸酯的p-oh和3-丁烯-1-醇的-oh发生如下化学反应，反应方程式如下所示：

19、

20、s2、先将干燥的三口烧瓶用氮气鼓吹30min，随后加入中间体1和二甲基亚砜，充分搅拌后缓慢加入1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，搅拌升温至130℃搅拌反应1h，反应结束后冷却至室温，减压蒸馏，整个过程均在氮气保护下进行，得到中间体2；中间体1、1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷和二甲基亚砜的用量比为16g:14.9ml:110ml；

21、在加热条件下，控制中间体1和1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的摩尔比为1:1.05-1.1，则中间体1的-oh和1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的一个-nh2发生如下化学反应，反应过程如下所示：

22、

23、s3、将中间体2与dmf(n,n-二甲基甲酰胺)加入到三口烧瓶中，混合溶解均匀后，用恒压滴液漏斗将2-丙烯酸1,2-乙二基酯缓慢滴入烧瓶中，于70℃下反应48h，反应结束后冷却至室温，减压蒸馏，得到助剂。中间体2、2-丙烯酸1,2-乙二基酯和dmf的用量比为48.5g:6.2ml:240ml。

24、在加热的条件下，控制2-丙烯酸1,2-乙二基酯与中间体2的摩尔比为1:2.1-2.3，中间体2与2-丙烯酸1,2-乙二基酯发生迈克尔加成反应，反应过程如下所示：

25、

26、本发明助剂中含多条长碳链，长碳链能使得聚乙烯分子链段的柔顺性增加，玻璃化温度明显降低，加之助剂与增塑剂的协同作用，本发明护套层更加耐超低温；可自由伸缩和旋转的长碳链还能提升护套层的韧性和拉伸强度等力学性能。

27、助剂中的磷元素提供酸源，与高分子树脂作用，促进炭化物的形成；氮元素提供气源，可以使得体系膨胀发泡，对炭化层的形成也有促进作用，形成多孔泡沫炭；硅元素在燃烧时生成含有-si-o键和-si-c-键的无机隔热绝缘保护层，既阻止了燃烧生成的分解成物外逸，又抑制了高分子材料的热分解，达到了高阻燃化、低发烟量、低有害性的目的。本发明助剂通过氮、磷、硅无卤阻燃元素的协同作用而发挥高效安全的阻燃效果，进而本发明护套层具备优异的阻燃性。

28、助剂含有亲油性的酯基和长碳链，且不存在杂环或苯环结构，因此助剂与聚乙烯及其他原料的相容性良好。同时助剂中含有多个碳碳双键，其在引发剂的作用下能和聚乙烯末端未反应完全的碳碳双键产生化学作用，进而助剂能高度分散并牢固存在于护套层中。此外，由于助剂与改性轻质碳酸钙间也存在化学作用，因此，助剂、聚乙烯树脂、改性轻质碳酸钙间交联形成了稳定的杂化网络结构，这既使得助剂和改性轻质碳酸钙稳定存在于护套层中，不易迁移或脱出，从而最大限度地发挥作用，赋予护套层优异稳定的力学性能、耐超低温特性和阻燃效果，又使得护套层在不同外界环境下更加稳定。

29、进一步地，所述润滑剂为硬脂酸、石蜡、硬脂酸丁酯、聚乙烯蜡中的一种或几种。

30、进一步地，所述光稳定剂为紫外线吸收剂uv-327、紫外线吸收剂uv-9、紫外线吸收剂rmb、光稳定剂gw-540、光稳定剂gw-744中的一种或几种。

31、进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂1035、抗氧剂168、抗氧剂dltdp中的一种或几种。

32、进一步地，所述引发剂为过氧化二异丙苯。

33、本发明的有益效果：聚乙烯树脂与助剂、助剂与改性轻质碳酸钙间的化学作用使得三者交联形成了稳定的杂化网络结构，从而本发明护套层在不同的外界环境下更加稳定，同时，助剂和改性轻质碳酸钙也能稳定存在于护套层中，并与增塑剂等原料协同发挥作用，赋予本发明护套层优异稳定的力学性能、耐超低温特性和阻燃效果；护套层与绝缘层、铠装屏蔽层等共同作用，赋予本发明复合缆优异的力学性能、耐超低温特性、阻燃效果和耐酸碱特性等。