CN117894511A - 一种高耐磨电线电缆及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电线电缆技术领域，具体涉及一种高耐磨电线电缆及其制备工艺。一种高耐磨电线电缆，包括：导线、绝缘防火层、纤维填充层、热固性高分子保护层及高耐磨保护层，具体包括如下步骤：可降解复合纤维填充材料制备、可降解热固性树脂保护材料制备、改性纤维耐磨剂制备、高耐磨保护层材料制备和电缆加工成型。利用具有高弹韧性的可降解复合纤维填充材料作为电缆的填充材料，利用具有良好的强度、韧性的可降解热固性树脂保护材料作为电缆的热固性高分子保护层，利用具有高耐磨性及抗疲劳性的高耐磨保护层材料作为高耐磨保护层，能够有效提高柔性电缆的耐磨性能及使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电线电缆技术领域，更具体的说，它涉及一种高耐磨电线电缆及其制备工艺。
背景技术
电线电缆是电力传输、信号传输及电机电器等领域的重要组成部分。随着信息化和工业化的发展，工业自动化和智能制造的应用越来越广泛，柔性电缆的需求也逐渐增加。柔性电缆常用于机器人***、生产流水线及机器人手臂等柔性场合，机器人***发出的指令能够通过柔性电缆的连接控制机器人工作。尽管柔性电缆具有良好的柔韧、耐腐蚀和抗拉等性能，但由于机器人的工作活动灵活性高，且需要进行长时间的机械性重复类劳动作业，因此，随着机器人的频繁工作使用，柔性电缆的磨损及老化效率会随之增大，需要人工定期维护或更换电缆，从而，需要进一步对柔性电缆的耐磨性能进行优化，提高柔性电缆的使用寿命。
一般的柔性电缆主要以丙烯酸材料、聚氨酯材料或硅橡胶材料为外层保护套，虽然这些材料具有良好的柔软度，但这些普通材料不能满足长时间的机械性重复类劳动作业的需求，目前虽然存在通过添加合成纤维用作增强体来提高电线电缆耐磨性能的现有技术，但合成纤维需要经过人工合成得到，相较于天然纤维而言，合成纤维的原料来源有限，并且原料成本较大，在一定程度上会增加电线电缆的加工成本，影响效益。
发明内容
有鉴于此，针对现有技术的不足之处，本发明提供一种提高柔性电缆耐磨性能的高耐磨电线电缆及其制备工艺。
一种高耐磨电线电缆，由以下部分组成：导线、绝缘防火层、纤维填充层、热固性高分子保护层及高耐磨保护层；
绝缘防火层的原料包括聚酰亚胺带及聚四氟乙烯带，聚酰亚胺带及聚四氟乙烯带的厚度均为0.06mm；
纤维填充层的原料包括聚合物及左旋聚乳酸，其中聚合物和左旋聚乳酸的质量比为（1～2）：1；
聚合物的原料包括1，4-丁二醇、对苯二甲酸、丁二酸及钛酸四丁酯，其中1，4-丁二醇、对苯二甲酸、丁二酸及钛酸四丁酯的质量比为（80～100）：（40～60）：（10～20）：（1～3）；
热固性高分子保护层的原料包括30～40质量份多聚甲醛、30～35质量份N-甲基吡咯烷酮、7～10质量份蒸馏水及8～10质量份2，2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷；
高耐磨保护层的原料包括100～150质量份聚丙烯树脂、15～25质量份改性纤维耐磨剂、10～20质量份磷系阻燃剂、5～10质量份环氧植物油、3～7质量份PP接枝马来酸酐、1～3质量份石蜡、0.3～0.5质量份抗氧剂DLTP；
改性纤维耐磨剂的原料包括10～15质量份碱化***纤维、5～8质量份硅烷偶联剂KH570、1～3质量份处理后的纳米球形二氧化硅与100～120质量份体积分数为90%的乙醇溶液；
碱化***纤维为经过质量分数为5%的氢氧化钠溶液碱处理后的***纤维；
处理后的纳米球形二氧化硅为纳米球形二氧化硅与无水乙醇、硅烷偶联剂KH570及硬脂酸钠混合反应后得到的纳米球形二氧化硅，其中原料包括30～60质量份纳米球形二氧化硅、200～270质量份无水乙醇、30～50质量份硅烷偶联剂KH570及10～20质量份硬脂酸钠。
一种高耐磨电线电缆的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1：可降解复合纤维填充材料制备，
将1，4-丁二醇、对苯二甲酸、丁二酸及钛酸四丁酯加热进行酯化脱水，反应结束后，进行真空缩聚反应，得到聚合物，将聚合物及左旋聚乳酸分别放置于烘干箱中加热干燥后，将干燥后的聚合物和干燥后的左旋聚乳酸分别熔融呈熔体，将得到的两种熔体进行复合纺丝、牵伸及热定型，得到可降解复合纤维填充材料；
S2：可降解热固性树脂保护材料制备，
将多聚甲醛、N-甲基吡咯烷酮及蒸馏水混合并水浴加热搅拌，得到甲醛溶液，将甲醛溶液与2，2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷搅拌混匀并倾倒在固定有聚四氟乙烯边框的玻璃板上，经过加热固化及室温放置冷却后，得到可降解热固性树脂保护材料；
S3：改性纤维耐磨剂制备，
将***纤维放入质量分数为5%的氢氧化钠溶液中进行碱处理，随后，将碱处理后的***纤维进行洗涤、烘干，得到碱化***纤维，将混合有硅烷偶联剂KH570及硬脂酸钠的无水乙醇缓慢滴入混合有纳米球形二氧化硅的无水乙醇中，持续搅拌反应后，经过真空抽滤、洗涤，得到处理后的纳米球形二氧化硅，随后，将碱化***纤维、硅烷偶联剂KH570、体积分数为90%的乙醇及处理后的纳米球形二氧化硅混合，超声波分散，过滤取滤渣，经过乙醇溶液淋洗、烘干，得到改性纤维耐磨剂；
S4：高耐磨保护层材料制备，
依次将聚丙烯树脂、改性纤维耐磨剂、磷系阻燃剂、环氧植物油、PP接枝马来酸酐、石蜡、抗氧剂DLTP高速搅拌，得到预混料，将预混料混炼挤出，经过切粒、干燥后，得到高耐磨保护层材料；
S5：电缆加工成型，
将铜线绞合成导线后，在导线表面依次绕包一层聚酰亚胺带及聚四氟乙烯带，绕包后，高温烧结，在导线表面形成绝缘防火层，得到缆芯，将可降解复合纤维填充材料填充在缆芯表面，得到纤维填充层，将4根填充后的缆芯构成一根导体，将可降解热固性树脂保护材料挤出至导体表面，得到热固性高分子保护层，随后，将高耐磨保护层材料挤出至导体的热固性高分子保护层表面，得到高耐磨保护层，完成柔性电缆的加工制备。
进一步的，步骤S1可降解复合纤维填充材料制备，具体包括以下步骤：
S1.1：将1，4-丁二醇、对苯二甲酸、丁二酸及钛酸四丁酯，按照质量比（80～100）：（40～60）：（10～20）：（1～3），依次投入反应釜中，逐步加热至150～250℃进行酯化脱水，反应2～4h后，逐步升温至260～280℃进行真空缩聚反应，聚合4～6h后，得到聚合物；
S1.2：将聚合物放置于烘干箱中，在95～100℃温度条件下进行干燥，将左旋聚乳酸放置于烘干箱中，在80～90℃温度条件下进行干燥；
S1.3：将干燥后的聚合物和干燥后的左旋聚乳酸分别用单螺杆挤出机熔融挤出，然后经计量泵，按照（1～2）：1的熔体质量比例，将熔融后的聚合物和熔融后的左旋聚乳酸定量输送到复合纺丝组件，两种熔体在复合纺丝组件的喷丝板汇合，随后经过同一个喷丝孔进行喷出，分别以500～800m/min和1000～1500m/min的卷绕速度加工制备得到可降解复合纤维；
S1.4：将可降解复合纤维通过多辊牵伸机进行牵伸，牵伸倍数为1.3～1.7，最后在65～85℃的温度下进行热定型，得到可降解复合纤维填充材料。
进一步的，步骤S2可降解热固性树脂保护材料制备，具体包括以下步骤：
S2.1：称取30～40质量份多聚甲醛、30～35质量份N-甲基吡咯烷酮、7～10质量份蒸馏水并依次加入反应瓶中，将反应瓶放入75～80℃的水浴锅中，磁力搅拌30～40min，得到甲醛溶液；
S2.2：将甲醛溶液冷却至45～50℃后迅速向反应瓶中加入8～10质量份2，2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷，搅拌混匀后在45～50℃温度下反应1～1.5h后，得到预聚溶液；
S2.3：将瓶内的预聚溶液倾倒在水平放置且固定有聚四氟乙烯边框的玻璃板上，将玻璃板放入烘干箱中在120～150℃下加热固化1～2h，随后室温放置6～10h后，在玻璃板上得到可降解热固性树脂保护材料。
进一步的，步骤S3改性纤维耐磨剂制备，具体包括以下步骤：
S3.1：将80～100质量份***纤维放入100～150质量份质量分数为5%的氢氧化钠溶液中，搅拌30～40min进行碱处理，随后，用蒸馏水将碱处理后的***纤维洗涤2～3次，再将洗涤后的***纤维放入烘干箱内在75～85℃下烘干，得到碱化***纤维；
S3.2：将30～60质量份纳米球形二氧化硅加入100～120质量份无水乙醇中，超声波分散20～30min，得到中间液a，将30～50质量份硅烷偶联剂KH570及10～20质量份硬脂酸钠加入100～150质量份无水乙醇中，超声波分散20～30min，得到中间液b；
S3.3：在50～65℃的条件下，将上述得到的中间液b缓慢加入上述得到的中间液a中，持续搅拌反应1.5～2h后，真空抽滤并依次用酒精溶液及蒸馏水各洗涤1～2次，将洗涤后得到的固体物质放入烘干箱内在70～80℃温度下干燥3～4h，得到处理后的纳米球形二氧化硅；
S3.4：随后，将10～15质量份碱化***纤维、5～8质量份硅烷偶联剂KH570及100～110质量份体积分数为90%的乙醇溶液加入反应器中，在50～60℃的条件下，超声波分散30～40min后，将1～3质量份处理后的纳米球形二氧化硅加入反应器中，超声波分散40～60min，反应结束后，过滤取滤渣，用酒精溶液淋洗3～5次，再将淋洗后的***纤维放入烘干箱内在75～85℃下烘干，得到改性纤维耐磨剂。
进一步的，步骤S4高耐磨保护层材料制备，具体包括以下步骤：
S4.1：依次将100～150质量份聚丙烯树脂、15～25质量份改性纤维耐磨剂、10～20质量份磷系阻燃剂、5～10质量份环氧植物油、3～7质量份PP接枝马来酸酐、1～3质量份石蜡、0.3～0.5质量份抗氧剂DLTP加入高速混合机内高速搅拌5～10min，转速为1500～2000rpm/min，得到预混料；
S4.2：将预混料投入双螺杆挤出机混炼挤出，挤出温度为170～180℃，挤出物经过造粒机切粒后，经过90～100℃干燥，得到高耐磨保护层材料。
进一步的，步骤S1.2中烘干处理后的聚合物及左旋聚乳酸含水率小于30ppm。
进一步的，步骤S3.2中纳米球形二氧化硅的平均粒度为15～25nm。
进一步的，步骤S4.1中的磷系阻燃剂为磷酸酯、三聚磷酸盐、次磷酸酯、次磷酸盐或氮磷系化合物中的至少一种。
本发明具有以下优点：
1、本发明中，通过制备生物可降解的聚合物，并以聚合物和生物可降解的左旋聚乳酸为原料，采用并列复合纺丝的方式进行复合纺丝加工，能够得到具有高弹韧性及生物可降解性的复合纤维，复合纤维经过牵伸加工及热定型后，得到的可降解复合纤维填充材料，可降解复合纤维填充材料弹性回复率高，弹韧性进一步提高，有利于可降解复合纤维填充材料作为填充材料应用于柔性电缆时，提高柔性电缆的耐磨、耐疲劳性能，增强柔性电缆的使用寿命。
2、本发明中，通过制备可降解热固性树脂保护材料，并将其加工成型为柔性电缆的热固性高分子保护层，可降解热固性树脂保护材料具有良好的强度、韧性、热性能和化学稳定性，并且具有较强的降解回收能力，不仅能够起到电缆内部的隔绝保护作用，还有利于提高电缆废旧后的回收再利用，减少资源浪费及污染环境。
3、本发明中，***纤维作为一种原料来源广泛、质地柔软、强度及模量良好的天然植物纤维，***纤维具有的韧性及耐磨特性使之能够替代合成纤维的使用，用作柔性电缆高耐磨保护层的增强体：对***纤维碱化处理去除非其内的纤维素化合物后，在***纤维表面接枝纳米球形二氧化硅，得到改性纤维耐磨剂，改性纤维耐磨剂中的***纤维与纳米球形二氧化硅相互协同，通过***纤维高韧性、耐磨性的特点及纳米球形二氧化硅耐久性、分散性良好的特点，利用纳米球形二氧化硅作为无机纳米填料，使得***纤维与聚丙烯树脂基体间的界面更好地结合，形成能够提高柔性电缆高耐磨保护层力学性能及耐磨性能的高耐磨保护层材料，有利于改善柔性电缆的耐磨性能及使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例采用的高耐磨电线电缆制备工艺的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种高耐磨电线电缆的制备工艺，如图1所示，具体包括以下步骤：
S1：可降解复合纤维填充材料制备，
S1.1：将1，4-丁二醇、对苯二甲酸、丁二酸及钛酸四丁酯，按照质量比100：60：20：3，依次投入反应釜中，逐步加热至250℃进行酯化脱水，反应4h后，逐步升温至280℃进行真空缩聚反应，聚合6h后，得到聚合物；
S1.2：将聚合物放置于烘干箱中，在100℃温度条件下进行干燥，将左旋聚乳酸放置于烘干箱中，在90℃温度条件下进行干燥；
S1.3：将干燥后的聚合物和干燥后的左旋聚乳酸分别用单螺杆挤出机熔融挤出，然后经计量泵，按照2：1的熔体质量比例，将熔融后的聚合物和熔融后的左旋聚乳酸定量输送到复合纺丝组件，两种熔体在复合纺丝组件的喷丝板汇合，随后经过同一个喷丝孔进行喷出，分别以800m/min和1500m/min的卷绕速度加工制备得到可降解复合纤维；
S1.4：将可降解复合纤维通过多辊牵伸机进行牵伸，牵伸倍数为1.5，最后在85℃的温度下进行热定型，得到可降解复合纤维填充材料；
S2：可降解热固性树脂保护材料制备，
S2.1：称取40质量份多聚甲醛、35质量份N-甲基吡咯烷酮、10质量份蒸馏水，依次加入反应瓶中，将反应瓶放入80℃的水浴锅中，磁力搅拌40min，得到甲醛溶液；
S2.2：将甲醛溶液冷却至50℃后迅速向反应瓶中加入10质量份2，2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷，搅拌混匀后在50℃温度下反应1.5h后，得到预聚溶液；
S2.3：将瓶内的预聚溶液倾倒在水平放置且固定有聚四氟乙烯边框的玻璃板上，将玻璃板放入烘干箱中在150℃下加热固化2h，随后室温放置10h后，在玻璃板上得到可降解热固性树脂保护材料；
S3：改性纤维耐磨剂制备，
S3.1：将100质量份***纤维放入150质量份质量分数为5%的氢氧化钠溶液中，搅拌40min进行碱处理，随后，用蒸馏水将碱处理后的***纤维洗涤3次，再将洗涤后的***纤维放入烘干箱内在85℃下烘干，得到碱化***纤维；
S3.2：将60质量份纳米球形二氧化硅加入120质量份无水乙醇中，纳米球形二氧化硅的平均粒度为20nm，超声波分散20～30min，得到中间液a，将50质量份硅烷偶联剂KH570及20质量份硬脂酸钠加入150质量份无水乙醇中，超声波分散30min，得到中间液b；
S3.3：在65℃的条件下，将上述得到的中间液b缓慢加入上述得到的中间液a中，持续搅拌反应2h后，真空抽滤并依次用酒精溶液及蒸馏水各洗涤2次，将洗涤后得到的固体物质放入烘干箱内在80℃温度下干燥4h，得到处理后的纳米球形二氧化硅；
S3.4：随后，将15质量份碱化***纤维、8质量份硅烷偶联剂KH570及100质量份体积分数为90%的乙醇溶液加入反应器中，在60℃的条件下，超声波分散40min后，将3质量份处理后的纳米球形二氧化硅加入反应器中，超声波分散60min，反应结束后，过滤取滤渣，用酒精溶液淋洗5次，以此将***纤维表面粘附的硅烷偶联剂KH570去除，再将淋洗后的***纤维放入烘干箱内在85℃下烘干，得到改性纤维耐磨剂；
S4：高耐磨保护层材料制备，
S4.1：依次将150质量份聚丙烯树脂、25质量份改性纤维耐磨剂、20质量份磷酸酯、10质量份环氧植物油、7质量份PP接枝马来酸酐、3质量份石蜡、0.5质量份抗氧剂DLTP加入高速混合机内高速搅拌10min，转速为2000rpm/min，得到预混料；
S4.2：将预混料投入双螺杆挤出机混炼挤出，挤出温度为180℃，挤出物经过造粒机切粒后，经过100℃干燥，得到高耐磨保护层材料；
S5：电缆加工制备，
S5.1：将8根铜线放入绞线机中进行绞合，得到导线，随后在导线表面依次绕包一层厚度为0.06mm的聚酰亚胺带及0.06mm的聚四氟乙烯带，搭盖率为54%，绕包后，在500℃的温度下高温烧结，烧结速度为5m/min，从而在导线表面形成绝缘防火层，得到缆芯；
S5.2：通过成缆机将可降解复合纤维填充材料填充在缆芯表面，得到纤维填充层，填充厚度为0.12mm，将4根填充后的缆芯构成一根导体，将可降解热固性树脂保护材料加入至双螺杆挤出机中挤出至导体表面，得到热固性高分子保护层，挤出厚度为0.4mm，内径为0.8mm；
S5.3：随后，将高耐磨保护层材料加入至双螺杆挤出机中，高耐磨保护层材料挤出至导体的热固性高分子保护层表面，得到高耐磨保护层，挤出厚度为0.8mm，内径为1.25mm，完成柔性电缆的加工制备。
实施例2
一种高耐磨电线电缆的制备工艺，如图1所示，具体包括以下步骤：
S1：可降解复合纤维填充材料制备，
S1.1：将1，4-丁二醇、对苯二甲酸、丁二酸及钛酸四丁酯，按照质量比100：60：20：3，依次投入反应釜中，逐步加热至150℃进行酯化脱水，反应2h后，逐步升温至260℃进行真空缩聚反应，聚合4h后，得到聚合物；
S1.2：将聚合物放置于烘干箱中，在95℃温度条件下进行干燥，将左旋聚乳酸放置于烘干箱中，在80℃温度条件下进行干燥；
S1.3：将干燥后的聚合物和干燥后的左旋聚乳酸分别用单螺杆挤出机熔融挤出，然后经计量泵，按照2：1的熔体质量比例，将熔融后的聚合物和熔融后的左旋聚乳酸定量输送到复合纺丝组件，两种熔体在复合纺丝组件的喷丝板汇合，随后经过同一个喷丝孔进行喷出，分别以500m/min和1000m/min的卷绕速度加工制备得到可降解复合纤维；
S1.4：将可降解复合纤维通过多辊牵伸机进行牵伸，牵伸倍数为1.3，最后在65℃的温度下进行热定型，得到可降解复合纤维填充材料；
S2：可降解热固性树脂保护材料制备，
S2.1：称取40质量份多聚甲醛、35质量份N-甲基吡咯烷酮、10质量份蒸馏水，依次加入反应瓶中，将反应瓶放入75℃的水浴锅中，磁力搅拌30min，得到甲醛溶液；
S2.2：将甲醛溶液冷却至45℃后迅速向反应瓶中加入10质量份2，2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷，搅拌混匀后在45℃温度下反应1h后，得到预聚溶液；
S2.3：将瓶内的预聚溶液倾倒在水平放置且固定有聚四氟乙烯边框的玻璃板上，将玻璃板放入烘干箱中在120℃下加热固化1h，随后室温放置6h后，在玻璃板上得到可降解热固性树脂保护材料；
S3：改性纤维耐磨剂制备，
S3.1：将100质量份***纤维放入150质量份质量分数为5%的氢氧化钠溶液中，搅拌40min进行碱处理，随后，用蒸馏水将碱处理后的***纤维洗涤3次，再将洗涤后的***纤维放入烘干箱内在85℃下烘干，得到碱化***纤维；
S3.2：将60质量份纳米球形二氧化硅加入120质量份无水乙醇中，纳米球形二氧化硅的平均粒度为20nm，超声波分散30min，得到中间液a，将50质量份硅烷偶联剂KH570及20质量份硬脂酸钠加入150质量份无水乙醇中，超声波分散30min，得到中间液b；
S3.3：在50℃的条件下，将上述得到的中间液b缓慢加入上述得到的中间液a中，持续搅拌反应1.5h后，真空抽滤并依次用酒精溶液及蒸馏水各洗涤1次，将洗涤后得到的固体物质放入烘干箱内在70℃温度下干燥3h，得到处理后的纳米球形二氧化硅；
S3.4：随后，将15质量份碱化***纤维、8质量份硅烷偶联剂KH570及100质量份体积分数为90%的乙醇溶液加入反应器中，在50℃的条件下，超声波分散30min后，将3质量份处理后的纳米球形二氧化硅加入反应器中，超声波分散40min，反应结束后，过滤取滤渣，用酒精溶液淋洗3次，以此将***纤维表面粘附的硅烷偶联剂KH570去除，再将淋洗后的***纤维放入烘干箱内在75℃下烘干，得到改性纤维耐磨剂；
S4：高耐磨保护层材料制备，
S4.1：依次将150质量份聚丙烯树脂、25质量份改性纤维耐磨剂、20质量份磷酸酯、10质量份环氧植物油、7质量份PP接枝马来酸酐、3质量份石蜡、0.5质量份抗氧剂DLTP加入高速混合机内高速搅拌5min，转速为1500rpm/min，得到预混料；
S4.2：将预混料投入双螺杆挤出机混炼挤出，挤出温度为170℃，挤出物经过造粒机切粒后，经过100℃干燥，得到高耐磨保护层材料；
S5：电缆加工制备，
S5.1：将8根铜线放入绞线机中进行绞合，得到导线，随后在导线表面依次绕包一层厚度为0.06mm的聚酰亚胺带及0.06mm的聚四氟乙烯带，搭盖率为50%，绕包后，在300℃的温度下高温烧结，烧结速度为2m/min，从而在导线表面形成绝缘防火层，得到缆芯；
S5.2：通过成缆机将可降解复合纤维填充材料填充在缆芯表面，得到纤维填充层，填充厚度为0.12mm，将4根填充后的缆芯构成一根导体，将可降解热固性树脂保护材料加入至双螺杆挤出机中挤出至导体表面，得到热固性高分子保护层，挤出厚度为0.4mm，内径为0.8mm；
S5.3：随后，将高耐磨保护层材料加入至双螺杆挤出机中，高耐磨保护层材料挤出至导体的热固性高分子保护层表面，得到高耐磨保护层，挤出厚度为0.8mm，内径为1.25mm，完成柔性电缆的加工制备。
实施例3
一种高耐磨电线电缆的制备工艺，如图1所示，具体包括以下步骤：
S1：可降解复合纤维填充材料制备，
S1.1：将1，4-丁二醇、对苯二甲酸、丁二酸及钛酸四丁酯，按照质量比80：40：10：1，依次投入反应釜中，逐步加热至250℃进行酯化脱水，反应4h后，逐步升温至280℃进行真空缩聚反应，聚合6h后，得到聚合物；
S1.2：将聚合物放置于烘干箱中，在100℃温度条件下进行干燥，将左旋聚乳酸放置于烘干箱中，在90℃温度条件下进行干燥；
S1.3：将干燥后的聚合物和干燥后的左旋聚乳酸分别用单螺杆挤出机熔融挤出，然后经计量泵，按照1：1的熔体质量比例，将熔融后的聚合物和熔融后的左旋聚乳酸定量输送到复合纺丝组件，两种熔体在复合纺丝组件的喷丝板汇合，随后经过同一个喷丝孔进行喷出，分别以800m/min和1500m/min的卷绕速度加工制备得到可降解复合纤维；
S1.4：将可降解复合纤维通过多辊牵伸机进行牵伸，牵伸倍数为1.5，最后在85℃的温度下进行热定型，得到可降解复合纤维填充材料；
S2：可降解热固性树脂保护材料制备，
S2.1：称取30质量份多聚甲醛、30质量份N-甲基吡咯烷酮、7质量份蒸馏水，依次加入反应瓶中，将反应瓶放入80℃的水浴锅中，磁力搅拌40min，得到甲醛溶液；
S2.2：将甲醛溶液冷却至50℃后迅速向反应瓶中加入8质量份2，2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷，搅拌混匀后在50℃温度下反应1.5h后，得到预聚溶液；
S2.3：将瓶内的预聚溶液倾倒在水平放置且固定有聚四氟乙烯边框的玻璃板上，将玻璃板放入烘干箱中在150℃下加热固化2h，随后室温放置10h后，在玻璃板上得到可降解热固性树脂保护材料；
S3：改性纤维耐磨剂制备，
S3.1：将80质量份***纤维放入100质量份质量分数为5%的氢氧化钠溶液中，搅拌30min进行碱处理，随后，用蒸馏水将碱处理后的***纤维洗涤2次，再将洗涤后的***纤维放入烘干箱内在75℃下烘干，得到碱化***纤维；
S3.2：将30质量份纳米球形二氧化硅加入100质量份无水乙醇中，纳米球形二氧化硅的平均粒度为20nm，超声波分散20min，得到中间液a，将30质量份硅烷偶联剂KH570及10质量份硬脂酸钠加入100质量份无水乙醇中，超声波分散20min，得到中间液b；
S3.3：在65℃的条件下，将上述得到的中间液b缓慢加入上述得到的中间液a中，持续搅拌反应2h后，真空抽滤并依次用酒精溶液及蒸馏水各洗涤2次，将洗涤后得到的固体物质放入烘干箱内在80℃温度下干燥4h，得到处理后的纳米球形二氧化硅；
S3.4：随后，将10质量份碱化***纤维、5质量份硅烷偶联剂KH570及110质量份体积分数为90%的乙醇溶液加入反应器中，在60℃的条件下，超声波分散40min后，将1质量份处理后的纳米球形二氧化硅加入反应器中，超声波分散60min，反应结束后，过滤取滤渣，用酒精溶液淋洗5次，以此将***纤维表面粘附的硅烷偶联剂KH570去除，再将淋洗后的***纤维放入烘干箱内在85℃下烘干，得到改性纤维耐磨剂；
S4：高耐磨保护层材料制备，
S4.1：依次将100质量份聚丙烯树脂、15质量份改性纤维耐磨剂、10质量份磷酸酯、5质量份环氧植物油、33质量份PP接枝马来酸酐、1质量份石蜡、0.3质量份抗氧剂DLTP加入高速混合机内高速搅拌10min，转速为2000rpm/min，得到预混料；
S4.2：将预混料投入双螺杆挤出机混炼挤出，挤出温度为180℃，挤出物经过造粒机切粒后，经过100℃干燥，得到高耐磨保护层材料；
S5：电缆加工制备，
S5.1：将8根铜线放入绞线机中进行绞合，得到导线，随后在导线表面依次绕包一层厚度为0.06mm的聚酰亚胺带及0.06mm的聚四氟乙烯带，搭盖率为54%，绕包后，在500℃的温度下高温烧结，烧结速度为5m/min，从而在导线表面形成绝缘防火层，得到缆芯；
S5.2：通过成缆机将可降解复合纤维填充材料填充在缆芯表面，得到纤维填充层，填充厚度为0.12mm，将4根填充后的缆芯构成一根导体，将可降解热固性树脂保护材料加入至双螺杆挤出机中挤出至导体表面，得到热固性高分子保护层，挤出厚度为0.4mm，内径为0.8mm；
S5.3：随后，将高耐磨保护层材料加入至双螺杆挤出机中，高耐磨保护层材料挤出至导体的热固性高分子保护层表面，得到高耐磨保护层，挤出厚度为0.8mm，内径为1.25mm，完成柔性电缆的加工制备。
对比例1
与实施例1相比，对比例1的不同之处在于，将步骤S1的可降解复合纤维填充材料制备及步骤S5.2中可降解复合纤维填充材料的填充操作去除，其余步骤不变，制备柔性电缆，记为对比例1。
对比例2
与实施例1相比，对比例2的不同之处在于，将步骤S2的可降解热固性树脂保护材料制备及S5.2中可降解热固性树脂保护材料的填充操作去除，其余步骤不变，制备柔性电缆，记为对比例2。
对比例3
与实施例1相比，对比例3的不同之处在于，将步骤S3的改性纤维耐磨剂制备及步骤S4.1中改性纤维耐磨剂的添加使用去除，其余步骤不变，制备柔性电缆，记为对比例3。
对比例4
将从上海鉴唐特种电线电缆有限公司购得的TRVV高柔性拖链电缆（4芯），记为对比例4，对比例4中的电缆直径与实施例1中制得的柔性电缆相同。
从实施例1-3及对比例1-4制备得到的柔性电缆中各选取3根作为测试样本，按照GB/T2951-2008的标准对测试样本分别进行抗张强度和断裂伸长率测试，并计算出各组抗张强度及断裂伸长率的平均值。结果如表1所示。
表1抗张强度和断裂伸长率测试结果
| 组别 | 抗张强度（MPa） | 断裂伸长率（%） |
| 实施例1 | 28.4 | 532 |
| 实施例2 | 26.9 | 515 |
| 实施例3 | 27.2 | 527 |
| 对比例1 | 21.7 | 473 |
| 对比例2 | 22.5 | 479 |
| 对比例3 | 22．0 | 468 |
| 对比例4 | 24.3 | 493 |
如表1可见，经过抗张强度和断裂伸长率测试后，实施例1-3的测试样本的抗张强度及断裂伸长率结果均优于对比例1-4中的测试样本的结果，并且对比例1测试样本的测试结果最差，说明，在柔性电缆的制备中，纤维填充层、热固性高分子保护层及高耐磨保护层均能起到提升柔性电缆的力学性能的作用，有助于改善柔性电缆的柔韧能力，其中，纤维填充层的形成起到的柔韧性提升作用最大。
从实施例1-3及对比例1-4制备得到的柔性电缆中各选取3根作为测试样本，通过弯折机对测试样本进行弯折测试，记录各组测试样本弯折断裂的次数值，并计算出各组测试样本的弯折断裂次数的平均值。结果如表2所示。
表2弯折断裂测试结果
| 组别 | 弯折断裂次数（万次） |
| 实施例1 | 37.1 |
| 实施例2 | 36.2 |
| 实施例3 | 36.8 |
| 对比例1 | 30.3 |
| 对比例2 | 35.5 |
| 对比例3 | 34.6 |
| 对比例4 | 30.8 |
如表2可见，经过弯折断裂测试后，实施例1-3的测试样本的弯折断裂次数均大于36万次，其中实施例1的测试结果最优，而对比例1及对比例4测试样本的弯折断裂次数均小于31万次，说明，相较于一般的柔性电缆而言，可降解复合纤维填充材料作为柔性电缆的纤维填充层使用，能够有效提高柔性电缆耐疲劳性能，增强柔性电缆的使用寿命，降低柔性电缆的磨损及老化效率，而热固性高分子保护层及高耐磨保护层的形成也能在一定程度上改善柔性电缆的耐疲劳性能及磨损断裂的效果，但纤维填充层的形成起到的耐疲劳性能及抗磨损断裂作用更加显著。
从实施例1-3及对比例1-4制备得到的柔性电缆中各选取3根作为测试样本，按照GB/T5013-2008的标准对测试样本分别进行耐磨性测试，将各组的柔性电缆分别经过20000次单程运动后，记录各组测试样本电缆绝缘显露部分长度，并计算各组测试样本的绝缘显露部分长度的平均值。结果如表3所示。
表3耐磨性测试结果
| 组别 | 绝缘显露长度（mm） |
| 实施例1 | 1.1 |
| 实施例2 | 1.6 |
| 实施例3 | 1.3 |
| 对比例1 | 2.4 |
| 对比例2 | 3.2 |
| 对比例3 | 5.1 |
| 对比例4 | 3.6 |
如表3可见，经过耐磨性测试后，实施例1-3的测试样本的绝缘显露长度测试结果均优于对比例1-4的测试样本测试后得到的结果，并且对比例3的测试样本经过测试后得到的测试数据最大，其测试结果最差，说明，在高耐磨保护层的形成中加入改性纤维耐磨剂，能够显著提高柔性电缆的耐磨性能，减少柔性电缆摩擦后的破损，另外，纤维填充层及热固性高分子保护层的形成也能在一定程度上改善柔性电缆的耐磨性能及磨损情况，但高耐磨保护层的形成起到的耐磨作用更加显著。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。本说明书中未作详细描述的部分属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种高耐磨电线电缆，其特征在于，由以下部分组成：导线、绝缘防火层、纤维填充层、热固性高分子保护层及高耐磨保护层；
绝缘防火层的原料包括聚酰亚胺带及聚四氟乙烯带，聚酰亚胺带及聚四氟乙烯带的厚度均为0.06mm；
纤维填充层的原料包括聚合物及左旋聚乳酸，其中聚合物和左旋聚乳酸的质量比为（1～2）：1；
聚合物的原料包括1，4-丁二醇、对苯二甲酸、丁二酸及钛酸四丁酯，其中1，4-丁二醇、对苯二甲酸、丁二酸及钛酸四丁酯的质量比为（80～100）：（40～60）：（10～20）：（1～3）；
热固性高分子保护层的原料包括30～40质量份多聚甲醛、30～35质量份N-甲基吡咯烷酮、7～10质量份蒸馏水及8～10质量份2，2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷；
高耐磨保护层的原料包括100～150质量份聚丙烯树脂、15～25质量份改性纤维耐磨剂、10～20质量份磷系阻燃剂、5～10质量份环氧植物油、3～7质量份PP接枝马来酸酐、1～3质量份石蜡、0.3～0.5质量份抗氧剂DLTP；
改性纤维耐磨剂的原料包括10～15质量份碱化***纤维、5～8质量份硅烷偶联剂KH570、1～3质量份处理后的纳米球形二氧化硅与100～120质量份体积分数为90%的乙醇溶液；
碱化***纤维为经过质量分数为5%的氢氧化钠溶液碱处理后的***纤维；
处理后的纳米球形二氧化硅为纳米球形二氧化硅与无水乙醇、硅烷偶联剂KH570及硬脂酸钠混合反应后得到的纳米球形二氧化硅，其中原料包括30～60质量份纳米球形二氧化硅、200～270质量份无水乙醇、30～50质量份硅烷偶联剂KH570及10～20质量份硬脂酸钠。
2.一种根据权利要求1所述的高耐磨电线电缆的制备工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：可降解复合纤维填充材料制备，
将1，4-丁二醇、对苯二甲酸、丁二酸及钛酸四丁酯加热进行酯化脱水，反应结束后，进行真空缩聚反应，得到聚合物，将聚合物及左旋聚乳酸分别放置于烘干箱中加热干燥后，将干燥后的聚合物和干燥后的左旋聚乳酸分别熔融呈熔体，将得到的两种熔体进行复合纺丝、牵伸及热定型，得到可降解复合纤维填充材料；
S2：可降解热固性树脂保护材料制备，
将多聚甲醛、N-甲基吡咯烷酮及蒸馏水混合并水浴加热搅拌，得到甲醛溶液，将甲醛溶液与2，2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷搅拌混匀并倾倒在固定有聚四氟乙烯边框的玻璃板上，经过加热固化及室温放置冷却后，得到可降解热固性树脂保护材料；
S3：改性纤维耐磨剂制备，
将***纤维放入质量分数为5%的氢氧化钠溶液中进行碱处理，随后，将碱处理后的***纤维进行洗涤、烘干，得到碱化***纤维，将混合有硅烷偶联剂KH570及硬脂酸钠的无水乙醇缓慢滴入混合有纳米球形二氧化硅的无水乙醇中，持续搅拌反应后，经过真空抽滤、洗涤，得到处理后的纳米球形二氧化硅，随后，将碱化***纤维、硅烷偶联剂KH570、体积分数为90%的乙醇及处理后的纳米球形二氧化硅混合，超声波分散，过滤取滤渣，经过乙醇溶液淋洗、烘干，得到改性纤维耐磨剂；
S4：高耐磨保护层材料制备，
依次将聚丙烯树脂、改性纤维耐磨剂、磷系阻燃剂、环氧植物油、PP接枝马来酸酐、石蜡、抗氧剂DLTP高速搅拌，得到预混料，将预混料混炼挤出，经过切粒、干燥后，得到高耐磨保护层材料；
S5：电缆加工成型，
将铜线绞合成导线后，在导线表面依次绕包一层聚酰亚胺带及聚四氟乙烯带，绕包后，高温烧结，在导线表面形成绝缘防火层，得到缆芯，将可降解复合纤维填充材料填充在缆芯表面，得到纤维填充层，将4根填充后的缆芯构成一根导体，将可降解热固性树脂保护材料挤出至导体表面，得到热固性高分子保护层，随后，将高耐磨保护层材料挤出至导体的热固性高分子保护层表面，得到高耐磨保护层，完成柔性电缆的加工制备。
3.根据权利要求2所述的一种高耐磨电线电缆的制备工艺，其特征在于，步骤S1可降解复合纤维填充材料制备，具体包括以下步骤：
S1.1：将1，4-丁二醇、对苯二甲酸、丁二酸及钛酸四丁酯，按照质量比（80～100）：（40～60）：（10～20）：（1～3），依次投入反应釜中，逐步加热至150～250℃进行酯化脱水，反应2～4h后，逐步升温至260～280℃进行真空缩聚反应，聚合4～6h后，得到聚合物；
S1.2：将聚合物放置于烘干箱中，在95～100℃温度条件下进行干燥，将左旋聚乳酸放置于烘干箱中，在80～90℃温度条件下进行干燥；
S1.3：将干燥后的聚合物和干燥后的左旋聚乳酸分别用单螺杆挤出机熔融挤出，然后经计量泵，按照（1～2）：1的熔体质量比例，将熔融后的聚合物和熔融后的左旋聚乳酸定量输送到复合纺丝组件，两种熔体在复合纺丝组件的喷丝板汇合，随后经过同一个喷丝孔进行喷出，分别以500～800m/min和1000～1500m/min的卷绕速度加工制备得到可降解复合纤维；
S1.4：将可降解复合纤维通过多辊牵伸机进行牵伸，牵伸倍数为1.3～1.7，最后在65～85℃的温度下进行热定型，得到可降解复合纤维填充材料。
4.根据权利要求3所述的一种高耐磨电线电缆的制备工艺，其特征在于，步骤S2可降解热固性树脂保护材料制备，具体包括以下步骤：
S2.1：称取30～40质量份多聚甲醛、30～35质量份N-甲基吡咯烷酮、7～10质量份蒸馏水并依次加入反应瓶中，将反应瓶放入75～80℃的水浴锅中，磁力搅拌30～40min，得到甲醛溶液；
S2.2：将甲醛溶液冷却至45～50℃后迅速向反应瓶中加入8～10质量份2，2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷，搅拌混匀后在45～50℃温度下反应1～1.5h后，得到预聚溶液；
S2.3：将瓶内的预聚溶液倾倒在水平放置且固定有聚四氟乙烯边框的玻璃板上，将玻璃板放入烘干箱中在120～150℃下加热固化1～2h，随后室温放置6～10h后，在玻璃板上得到可降解热固性树脂保护材料。
5.根据权利要求4所述的一种高耐磨电线电缆的制备工艺，其特征在于，步骤S3改性纤维耐磨剂制备，具体包括以下步骤：
S3.1：将80～100质量份***纤维放入100～150质量份质量分数为5%的氢氧化钠溶液中，搅拌30～40min进行碱处理，随后，用蒸馏水将碱处理后的***纤维洗涤2～3次，再将洗涤后的***纤维放入烘干箱内在75～85℃下烘干，得到碱化***纤维；
S3.2：将30～60质量份纳米球形二氧化硅加入100～120质量份无水乙醇中，超声波分散20～30min，得到中间液a，将30～50质量份硅烷偶联剂KH570及10～20质量份硬脂酸钠加入100～150质量份无水乙醇中，超声波分散20～30min，得到中间液b；
S3.3：在50～65℃的条件下，上述得到的中间液b缓慢加入上述得到的中间液a中，持续搅拌反应1.5～2h后，真空抽滤并依次用酒精溶液及蒸馏水各洗涤1～2次，将洗涤后得到的固体物质放入烘干箱内在70～80℃温度下干燥3～4h，得到处理后的纳米球形二氧化硅；
S3.4：随后，将10～15质量份碱化***纤维、5～8质量份硅烷偶联剂KH570及100～110质量份体积分数为90%的乙醇溶液加入反应器中，在50～60℃的条件下，超声波分散30～40min后，将1～3质量份处理后的纳米球形二氧化硅加入反应器中，超声波分散40～60min，反应结束后，过滤取滤渣，用酒精溶液淋洗3～5次，再将淋洗后的***纤维放入烘干箱内在75～85℃下烘干，得到改性纤维耐磨剂。
6.根据权利要求5所述的一种高耐磨电线电缆的制备工艺，其特征在于，步骤S4高耐磨保护层材料制备，具体包括以下步骤：
S4.1：依次将100～150质量份聚丙烯树脂、15～25质量份改性纤维耐磨剂、10～20质量份磷系阻燃剂、5～10质量份环氧植物油、3～7质量份PP接枝马来酸酐、1～3质量份石蜡、0.3～0.5质量份抗氧剂DLTP加入高速混合机内高速搅拌5～10min，转速为1500～2000rpm/min，得到预混料；
S4.2：将预混料投入双螺杆挤出机混炼挤出，挤出温度为170～180℃，挤出物经过造粒机切粒后，经过90～100℃干燥，得到高耐磨保护层材料。
7.根据权利要求3所述的一种高耐磨电线电缆及其制备工艺，其特征在于，步骤S1.2中烘干处理后的聚合物及左旋聚乳酸含水率小于30ppm。
8.根据权利要求5所述的一种高耐磨电线电缆的制备工艺，其特征在于，步骤S3.2中纳米球形二氧化硅的平均粒度为15～25nm。
9.根据权利要求6所述的一种高耐磨电线电缆的制备工艺，其特征在于，步骤S4.1中的磷系阻燃剂为磷酸酯、三聚磷酸盐、次磷酸酯、次磷酸盐或氮磷系化合物中的至少一种。
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