CN111627606A - 一种高阻燃性的同轴射频电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高阻燃性的同轴射频电缆及其制备方法，具体涉及属于电缆加工技术领域，一种高阻燃性的同轴射频电缆，包括由内至外依次设置的内导体、绝缘层、外导体、绝热层、护套层，所述绝热层、护套层之间夹杂陶粒，所述内导体为无氧铜、铜包钢、铜合金中的一种或两种，所述外导体为无氧铜、铝中的种或两种，所述绝缘层的材质为聚四氟乙烯。本发明中微孔的聚四氟乙烯内部具有一定的孔隙率，使得其介电常数降低，降低因导体电阻损耗引起的衰减和绝缘介质损耗引起的衰减，能够降低导体的电损，信号失真情况。同时绝热层的材料具有很好的阻燃效果。

Description

一种高阻燃性的同轴射频电缆及其制备方法
技术领域
本发明属于电缆加工技术领域，具体涉及一种高阻燃性的同轴射频电缆及其制备方法。
背景技术
电缆通常是由几根或几组导线绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。多架设在空中或装在地下、水底，用于电讯或电力输送。1832年，沙俄退伍军官许林格将电报线路埋在地下，六根导线之间彼此用橡胶绝缘后同放在玻璃管内，这就是世界上最早的一条地下电缆。
由一根或多根相互绝缘的导电线心置于密封护套中构成的绝缘导线。其外可加保护覆盖层，用于传输、分配电能或传送电信号。它与普通电线的差别主要是电缆尺寸较大，结构较复杂。
电缆主要由以下4部分组成。①导电线芯：用高电导率材料（铜或铝）制成。根据敷设使用条件对电缆柔软程度的要求，每根线心可能由单根导线或多根导线绞合而成。②绝缘层：用作电缆的绝缘材料应当具有高的绝缘电阻，高的击穿电场强度，低的介质损耗和低的介电常数。电缆中常用的绝缘材料有油浸纸、聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、橡皮等。③密封护套：保护绝缘线心免受机械、水分、潮气、化学物品、光等的损伤。对于易受潮的绝缘，一般采用铅或铝挤压密封护套。④保护覆盖层：用以保护密封护套免受机械损伤。一般采用镀锌钢带、钢丝或铜带、铜丝等作为铠甲包绕在护套外（称铠装电缆）。
射频同轴电缆是用来传输射频范围内电磁波能量的电缆，它是信号传输线的一种。射频同轴电缆是同轴电缆传输***中的重要组成部分，它是各种电子***和仪器设备中不可缺少的元器件，被广泛应用于无线电移动通信、广播和电视、雷达、电子导航、卫星、火箭、导弹、计算机以及电子仪器仪表等方面。射频同轴电缆具有以下一些特点：传输性能稳定，屏蔽性能高，受外界干扰小；可以传输较宽的频带，传输损耗小；天线效应小，辐射损耗小；结构简单，安装和使用方便，比较经济。
已公开的公开号为CN101866717A的中国专利中公开了一种耐高温阻燃同轴电缆，包括由内至外依次设置的中心导体、辐照交联发泡阻燃聚乙烯绝缘层、铜箔屏蔽层、铜丝编织外导体层和外护套层，由于绝缘层由PE基料配以适量阻燃母料和成核剂，经物理发泡机发泡押出绝缘芯线，由其生成的发泡阻燃聚乙烯绝缘层再经电子加速器辐照，通过电子加速器产生高压电子束流作用在发泡阻燃聚乙烯绝缘层上，使发泡阻燃聚乙烯绝缘层内部结构发生改变，由原来链状大分子结构变为三维网状结构，从而使发泡阻燃聚乙烯绝缘层交联后具有更佳的物理性能，不仅可长期工作在125℃的环境，并且具有阻燃特性、耐电压性强、耐气候性好、机械性能优、传输性能优良等优点。该申请中的电缆绝缘能力不好，介电常数高，电缆信号衰减快，不利于信号传输。另外外护套层的阻燃隔热能力高，交底电缆整体的使用时间，易磨损，同轴电缆内外导体之间的绝缘能力差，影响信号的传输。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种高阻燃性的同轴射频电缆，能够有效阻燃，同时内外导体之间的绝缘能力很强，信号传输准确，干扰少。
本发明为一种高阻燃性的同轴射频电缆，包括由内至外依次设置的内导体、绝缘层、外导体、绝热层、护套层，所述绝热层、护套层之间夹杂陶粒，所述内导体为无氧铜、铜包钢、铜合金中的一种或两种，所述外导体为无氧铜、铝中的种或两种。所述绝缘层的材质为聚四氟乙烯。其中，所述聚四氟乙烯的孔隙率为25-30%。
聚四氟乙烯具有极优异的耐化学腐蚀性，强酸、强碱或强氧化剂及有机溶剂等对它均不起作用，强酸、强碱、强氧化剂即使在高温时也不能对它起作用，在王水中煮沸也不起变化。聚四氟乙烯具有优良的耐高温、低温性能，短期使用温度最高可达300℃，长期连续工作温度范围很宽。在无载荷的条件下，即使到250℃，尺寸仍可保持稳定；如果有载荷，则会发生蠕变。在零下70℃-80℃范围时，仍可保持柔软，在-250℃，也不变脆。这样能够提高同轴电缆的使用周期，提高其使用年限，长期使用或者存储不会发生质量变化。聚四氟乙烯的电性能十分优异，其介电性能和电绝缘性能基本上不受温度、湿度和频率变化的影响。聚四氟乙烯的介电常数ε是固体绝缘材料中最小的，而且基本不受频率和温度变化的影响。同时，聚四氟乙烯的绝缘电阻极高，体积电阻率>107Ω·cm，表面电阻率高，聚四氟乙烯具有自熄性，不能燃烧，它的氧指数高达95，是所有塑料中最大的。聚四氟乙烯还具有很好的耐湿性和耐水性。由于氟原子具有屏蔽作用，使其透湿性和吸水性极微，放在水中浸泡24小时吸水性几乎等于零，而且浸泡后的绝缘电阻基本不变。
带有一定孔隙率的聚四氟乙烯绝缘内部是由无数小结点与伸展形成的微细纤维相互连接构成。结点的形状为长条形，结点的长轴方向垂直于微细纤维的方向;微细纤维是从小结点中被拉出，以结点为中心，微细纤维的方向与拉伸方向平行;结点与结点之间通过微细纤维相连接，微细纤维相互交错叠加形成空隙，空隙的大小决定着最终孔径的大小。
聚四氟乙烯内部具有一定的孔隙率，使得其介电常数降低，降低因导体电阻损耗引起的衰减和绝缘介质损耗引起的衰减，衰减常数至射频电缆的重要参数，能够反映电磁波能量沿电缆传输时的损耗的大小，使用带有一定孔隙率的聚四氟乙烯作为绝缘层能够降低导体的电损。
一种基于前文所述的一种高阻燃性的同轴射频电缆的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备绝缘层
在聚合釜中加入水、分散剂(如全氟辛酸钱)，将气相的单体四氟乙烯
压入反应釜中，加入催化剂进行聚合反应，用过硫酸钾、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁组成的氧化还原体系来引发聚合，聚合完毕后，得到乳液，再经过机械搅拌、凝聚、洗涤、干燥后，得到分散树脂，分散树脂是由乳液聚合法得到的分散液，经凝聚、干燥后制得的白色松散粉末，也是一种白色纤维状颗粒，凝聚后次级粒子的直径为300-700μm，表观密度为350-600g/L，比表面积为10-12m2/g）；
（2）向所述分散树脂中加入树脂、助挤剂，经压延机制成薄膜，干燥后对薄膜进行纵向、横向拉伸，热处理定型得到聚四氟乙烯薄膜，薄膜就具有可纤维状微孔的结构；
（3）采用绕包的方法将聚四氟乙烯薄膜绕包在内导体上，所述的绕包的搭盖率为35-42%；
（4）将外导体包覆在聚四氟乙烯薄膜层上；
（5）将绝热层包覆于外导体上，在绝热层上涂抹一层胶，然后粘附陶粒；
（6）将护套层包覆于陶粒层的***。
其中，所述绝热层按重量份计包括以下组份：甲基乙烯基硅橡胶80-100份、二氧化硅20-32份、氧化镁34-39份、微胶囊化红磷3.4-8份、硫化剂1.8-3.2份、碳酸钙10-14份。
甲基乙烯基硅橡胶具有低不饱和度的分子结构使硅橡胶具有优良的耐热老化性、耐候性及耐紫外线和臭氧侵蚀，同时大大提高了硫化活性，提高硫化胶的交联效率，从而可以减少硫化剂用量。当温度变化时，分子之间的作用
力改变很少，因而可以在相当宽的温度范围内保持橡胶弹性。此外，硅原子上带有有机基团，使其分子链的对称性下降，从而使其结晶温度和玻璃化温度降低，阻燃能力优异。甲基乙烯基硅橡胶中加入氧化镁、微胶囊化红磷组成的阻燃体系，微胶囊化红磷是主要的阻燃协效剂之一，它对ATH、MH等都有协
同阻燃作用，但红磷自身可燃，红磷不能单独作为阻燃剂使用，微胶囊化红磷与氧化镁的协同阻燃效应是由于MH在高温下脱水，使红磷充分转化为磷酸和聚偏磷酸，而聚偏磷酸的强烈脱水作用又会反过来促进MH的脱水作用，从而增强了体系的脱水吸热、成炭作用，体现出优异的协同阻燃的作用。
其中，所述硫化剂为2,4-二氯苯甲酰。
作为优选的一种方案，所述绝热层按重量份计包括以下组份：甲基乙烯基硅橡胶90份、二氧化硅26份、氧化镁35份、微胶囊化红磷7份、2,4-二氯苯甲酰2.5份、碳酸钙12份。
步骤（1）所述的聚合反应的反应温度为50-60℃。
采用一定厚度的微孔聚四氟乙烯薄膜，切成一定宽度，在单头或多头绕包机上对电缆内导体进行多次或多层绕包，形成电缆绝缘层。可应用于各种低损耗微波同轴电缆微孔聚四氟乙烯薄膜具有极低的介电常数，其独特的多孔结构可以使绝缘的介电常数降至最低，并使电缆中的信号传输时的损耗和失真降至最低，电缆的衰减一方面绝缘管的内、外径缩小使之紧贴在内导体芯线上，另一方面聚四氟乙烯绝缘管体在受到拉伸后，内部形成由无数微小结点和微细纤维组成的网状微孔结构纵向拉伸倍数越大，绝缘内部形成的微小结点长径比越大，伸展出的微细纤维越细、长度越长，形成的微孔的孔径增大、分布更均匀，孔隙率就越高，使绝缘的介电常数就越小。
本发明中微孔的聚四氟乙烯内部具有一定的孔隙率，使得其介电常数降低，降低因导体电阻损耗引起的衰减和绝缘介质损耗引起的衰减，能够降低导体的电损，信号失真情况。同时绝热层的材料具有很好的阻燃效果。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中提供的一种高阻燃性的同轴射频电缆的结构示意图。
其中：内导体1、绝缘层2、外导体3、绝热层4、护套层5，陶粒6。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述。
实施例1
本发明为一种高阻燃性的同轴射频电缆，包括由内至外依次设置的内导体1、绝缘层2、外导体3、绝热层4、护套层5，所述绝热层4、护套层5之间夹杂陶粒6，所述内导体1为无氧铜、铜包钢、铜合金中的一种或两种，所述外导体3为无氧铜、铝中的种或两种。所述绝缘层2的材质为聚四氟乙烯。其中，所述聚四氟乙烯的孔隙率为25%。
一种基于前文所述的一种高阻燃性的同轴射频电缆的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备绝缘层2
在聚合釜中加入水、分散剂，将气相的单体四氟乙烯压入反应釜中，加入催化剂进行聚合反应，用过硫酸钾、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁组成的氧化还原体系来引发聚合，反应温度为50℃。聚合完毕后，得到乳液，再经过经机械搅拌、凝聚、洗涤、干燥后，得到分散树脂；是由乳液聚合法得到的分散液，经凝聚、干燥后制得的白色松散粉末，也是一种白色纤维状颗粒，凝聚后次级粒子的直径为300-700μm，表观密度为350-600g/L，比表面积为10-12m2/g；
（2）向所述分散树脂中加入树脂、助挤剂，经压延机制成薄膜，干燥后对薄膜进行纵向、横向拉伸，热处理定型得到聚四氟乙烯薄膜，薄膜就具有可纤维状微孔的结构；
（3）采用绕包的方法将聚四氟乙烯薄膜绕包在内导体1上，所述的绕包的搭盖率为35%；
（4）将外导体3包覆在聚四氟乙烯薄膜层上；
（5）将绝热层4包覆于外导体3上，在绝热层4上涂抹一层胶，然后粘附陶粒6；
（6）将护套层5包覆于陶粒6层的***。
其中，所述绝热层4按重量份计包括以下组份：甲基乙烯基硅橡胶80份、二氧化硅20份、氧化镁34份、微胶囊化红磷3.4份、2,4-二氯苯甲酰1.8份、碳酸钙10份。
实施例2
本发明为一种高阻燃性的同轴射频电缆，包括由内至外依次设置的内导体1、绝缘层2、外导体3、绝热层4、护套层5，所述绝热层4、护套层5之间夹杂陶粒6，所述内导体1为无氧铜、铜包钢、铜合金中的一种或两种，所述外导体3为无氧铜、铝中的种或两种。所述绝缘层2的材质为聚四氟乙烯。其中，所述聚四氟乙烯的孔隙率为30%。
一种基于前文所述的一种高阻燃性的同轴射频电缆的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备绝缘层2
在聚合釜中加入水、分散剂，将气相的单体四氟乙烯压入反应釜中，加入催化剂进行聚合反应，用过硫酸钾、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁组成的氧化还原体系来引发聚合，反应温度为55℃，聚合完毕后，得到乳液，再经过经机械搅拌、凝聚、洗涤、干燥后，得到分散树脂；
（2）向所述分散树脂中加入树脂、助挤剂，经压延机制成薄膜，干燥后对薄膜进行纵向、横向拉伸，热处理定型得到聚四氟乙烯薄膜，薄膜就具有可纤维状微孔的结构；
（3）采用绕包的方法将聚四氟乙烯薄膜绕包在内导体1上，所述的绕包的搭盖率为35-42%；
（4）将外导体3包覆在聚四氟乙烯薄膜层上；
（5）将绝热层4包覆于外导体3上，在绝热层4上涂抹一层胶，然后粘附陶粒6；
（6）将护套层5包覆于陶粒6层的***。
其中，所述绝热层4按重量份计包括以下组份：甲基乙烯基硅橡胶90份、二氧化硅26份、氧化镁35份、微胶囊化红磷7份、2,4-二氯苯甲酰2.5份、碳酸钙12份。
实施例3
本发明为一种高阻燃性的同轴射频电缆，包括由内至外依次设置的内导体1、绝缘层2、外导体3、绝热层4、护套层5，所述绝热层4、护套层5之间夹杂陶粒6，所述内导体1为无氧铜、铜包钢、铜合金中的一种或两种，所述外导体3为无氧铜、铝中的种或两种。所述绝缘层2的材质为聚四氟乙烯。其中，所述聚四氟乙烯的孔隙率为28%。
一种基于前文所述的一种高阻燃性的同轴射频电缆的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备绝缘层2
在聚合釜中加入水、分散剂，将气相的单体四氟乙烯压入反应釜中，加入催化剂进行聚合反应，用过硫酸钾、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁组成的氧化还原体系来引发聚合，反应温度为60℃。聚合完毕后，得到乳液，再经过经机械搅拌、凝聚、洗涤、干燥后，得到分散树脂；
（2）向所述分散树脂中加入树脂、助挤剂，经压延机制成薄膜，干燥后对薄膜进行纵向、横向拉伸，热处理定型得到聚四氟乙烯薄膜，薄膜就具有可纤维状微孔的结构；
（3）采用绕包的方法将聚四氟乙烯薄膜绕包在内导体1上，所述的绕包的搭盖率为39%；
（4）将外导体3包覆在聚四氟乙烯薄膜层上；
（5）将绝热层4包覆于外导体3上，在绝热层4上涂抹一层胶，然后粘附陶粒6；
（6）将护套层5包覆于陶粒6层的***。
其中，所述绝热层4按重量份计包括以下组份：甲基乙烯基硅橡胶100份、二氧化硅32份、氧化镁39份、微胶囊化红磷8份、2,4-二氯苯甲酰3.2份、碳酸钙14份。
本发明中微孔的聚四氟乙烯内部具有一定的孔隙率，使得其介电常数降低，降低因导体电阻损耗引起的衰减和绝缘介质损耗引起的衰减，能够降低导体的电损，信号失真情况。同时绝热层4的材料具有很好的阻燃效果。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高阻燃性的同轴射频电缆，其特征在于，包括由内至外依次设置的内导体、绝缘层、外导体、绝热层、护套层，所述绝热层、护套层之间夹杂陶粒，所述内导体为无氧铜、铜包钢、铜合金中的一种或两种，所述外导体为无氧铜、铝中的一种或两种，所述绝缘层的材质为聚四氟乙烯。
2.根据权利要求1所述的一种高阻燃性的同轴射频电缆，其特征在于，所述聚四氟乙烯的孔隙率为25-30%。
3.一种基于权利要求1或2所述的一种高阻燃性的同轴射频电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备绝缘层
在聚合釜中加入水、分散剂，将气相的单体四氟乙烯压入反应釜中，加入催化剂进行聚合反应，聚合完毕后，得到乳液，再经过凝聚、干燥，得到分散树脂；
（2）向所述分散树脂中加入树脂、助挤剂，经压延机制成薄膜，干燥后对薄膜进行纵向、横向拉伸，热处理定型得到聚四氟乙烯薄膜；
（3）采用绕包的方法将聚四氟乙烯薄膜绕包在内导体上；
（4）将外导体包覆在聚四氟乙烯薄膜层上；
（5）将绝热层包覆于外导体上，在绝热层上涂抹一层胶，然后粘附陶粒；
（6）将护套层包覆于陶粒层的***。
4.根据权利要求3所述的一种高阻燃性的同轴射频电缆的制备方法，其特征在于，所述绝热层按重量份计包括以下组份：甲基乙烯基硅橡胶80-100份、二氧化硅20-32份、氧化镁34-39份、微胶囊化红磷3.4-8份、硫化剂1.8-3.2份、碳酸钙10-14份。
5.根据权利要求4所述的一种高阻燃性的同轴射频电缆的制备方法，其特征在于，所述硫化剂为2,4-二氯苯甲酰。
6.根据权利要求5所述的一种高阻燃性的同轴射频电缆的制备方法，其特征在于，所述绝热层按重量份计包括以下组份：甲基乙烯基硅橡胶90份、二氧化硅26份、氧化镁35份、微胶囊化红磷7份、2,4-二氯苯甲酰2.5份、碳酸钙12份。
7.根据权利要求6所述的一种高阻燃性的同轴射频电缆的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的绕包的搭盖率为35-42%。
8.根据权利要求7所述的一种高阻燃性的同轴射频电缆的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的聚合反应的反应温度为50-60℃。
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