高性能材料助力室內(nèi)光纜升級(jí)

        當(dāng)今的光通信光纜中室內(nèi)光纜已經(jīng)成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。早期的室內(nèi)光纜比較多的運(yùn)用于通訊設(shè)備間互聯(lián)跳接及室內(nèi)綜合布線，結(jié)構(gòu)也比較單一，現(xiàn)今的室內(nèi)光纜已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了這些范疇，廣泛的應(yīng)用于光纖到戶(hù)、通訊基站射頻拉遠(yuǎn)、安防監(jiān)控、感溫感測(cè)、軍用野戰(zhàn)、應(yīng)急搶修等諸多領(lǐng)域，其應(yīng)用環(huán)境也經(jīng)早已超出了純粹意義上“室內(nèi)”的概念，在機(jī)械性能、環(huán)境性能、阻燃環(huán)保性能上提出了更高的要求。正是諸多錯(cuò)綜復(fù)雜的要求使得室內(nèi)光纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用、工藝制定和試驗(yàn)方法也花樣繁多。

　　在室內(nèi)光纜設(shè)計(jì)過(guò)程中，光纖和加強(qiáng)構(gòu)件的選用和設(shè)計(jì)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，作為保護(hù)單元的各類(lèi)護(hù)套材料則性能各異，首先要確定性能的符合性，其次要考慮成本的合理性，同時(shí)也要滿足易于加工的可行性，所以選用合適的護(hù)套材料成為了最為關(guān)鍵的步驟。

　　室內(nèi)光纜的一般要求

　　早期作為設(shè)備跳線和室內(nèi)綜合布線使用的室內(nèi)光纜，通常都采用緊套光纖作為最基本的單元，放置在中心位置，用芳綸均勻分布在周?chē)?，然后松包一層或多層護(hù)套材料作成型保護(hù)。其中光纖緊套層主要起緩沖作用，減免外力對(duì)光纖的側(cè)向彎折或沖擊受力，緊套層通常采用PVC或LSZH;芳綸是主要的抗拉元件，首先承受和抵消光纜受到的縱向拉力;外護(hù)套通常也采用PVC或LSZH材質(zhì)，能有效減緩或防止光纖受力，最主要的作用是減緩環(huán)境溫度變化對(duì)光纖的影響，考慮到室內(nèi)安裝布線的要求，通常外護(hù)套具有一定的阻燃性，并且符合相關(guān)的環(huán)保要求。

　　當(dāng)室內(nèi)光纜的用途越來(lái)越廣泛的時(shí)候，其性能指標(biāo)要求也越來(lái)越多，原有條件指標(biāo)也越來(lái)越高，尤其是環(huán)境性能上比如耐高低溫、耐油、耐磨、耐腐蝕、超柔等性能，這些特殊的要求是常規(guī)意義上的PVC和LSZH聚烯烴所達(dá)不到的，本文結(jié)合光纜的性能要求介紹幾種特殊用途的材料，同時(shí)分析一下各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

　　尼龍緊套料PA12

　　PA12的學(xué)名為聚十二內(nèi)酰胺，又稱(chēng)尼龍12。其聚合的基本原料是丁二烯，可依賴(lài)于石油化工，是半結(jié)晶熱塑性材料。

　　性能特點(diǎn)

　　PA12吸水率很低，其性能隨濕度改變產(chǎn)生的變化小，尤其是模具成型中變化極小。在室溫或零下的低溫狀態(tài)下，PA12具有優(yōu)異的抗沖擊力和抗缺口沖擊力。PA12具有良好的抗脂、油、燃料、液壓機(jī)液體、溶劑和鹽溶液等性能，化學(xué)穩(wěn)定性比較優(yōu)越。PA12具有杰出的抗應(yīng)力斷裂能力，包括拉伸和壓縮，在高頻循環(huán)負(fù)載下有杰出的耐老化性。它的流動(dòng)性很好，收縮率在0.2%到1.0%之間，加入了添加劑(穩(wěn)定劑、增塑劑、增強(qiáng)劑、填充料等)經(jīng)過(guò)改性后的PA12能適合光纖緊包薄壁高速擠出。根據(jù)產(chǎn)品需要，可選擇達(dá)到UL94V-0級(jí)別的阻燃PA12。

　　擠出設(shè)備及工藝

　　螺桿：推薦采用螺桿長(zhǎng)徑比：≥25：1;壓縮比：2.5：1～3.0：1，為得到良好的熔融塑化效果，建議使用45mm以上擠塑機(jī)。

　　尼龍緊套光纖結(jié)構(gòu)性能及典型應(yīng)用

　　尼龍屬于半結(jié)晶材料，所以在常溫及高低溫下都具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，其耐溫范圍可達(dá)到-45℃～105℃，在此范圍內(nèi)都只有極小的變化，在溫度循環(huán)試驗(yàn)條件相對(duì)比較苛刻的條件下，采用尼龍作為緊套保護(hù)層肯定是首選。

　　阻燃熱塑性護(hù)套料(TPU)

　　低煙無(wú)鹵阻燃熱塑性聚氨酯彈性體護(hù)套料具有極好的韌性、耐磨性、耐油性、低溫柔韌性、彈性以及熱穩(wěn)定性，可廣泛應(yīng)用于要求柔軟、耐磨、耐油等的通訊野戰(zhàn)光纜、風(fēng)力發(fā)電控制纜、船用電纜、動(dòng)力電纜、機(jī)車(chē)電纜、汽車(chē)電纜、勘探電纜等具有優(yōu)異的機(jī)械性能和耐化學(xué)品性能。它具有良好的加工性能，擠出后表面非常細(xì)膩，同時(shí)具有杰出的耐油性、耐磨性及耐霉性，廣泛應(yīng)用在通訊野戰(zhàn)光纜、電線電纜、鐵道、汽車(chē)等領(lǐng)域。材料符合ROHS指令要求。

• 擠出設(shè)備及工藝

　　螺桿：推薦采用螺桿長(zhǎng)徑比：25：1;壓縮比：2.0：1，為得到良好的熔融塑化效果，建議使用45mm以上擠塑機(jī)。

　　低煙無(wú)鹵阻燃熱塑性聚氨酯彈性體具有良好的加工工藝性能，采用普通的擠出機(jī)和工藝即可獲得優(yōu)良的擠出效果。

　　阻燃彈性體護(hù)套料(TPEE)

　　TPEE(熱塑性聚酯彈性體)是含有聚酯硬段和聚醚軟段的嵌段共聚物。其中聚醚軟段和未結(jié)晶的聚酯形成無(wú)定形相聚酯硬段部分結(jié)晶形成結(jié)晶微區(qū)，起物理交聯(lián)點(diǎn)的作用。TPEE具有橡膠的彈性和工程塑料的強(qiáng)度;軟段賦予它彈性，使它象橡膠;硬段賦予它加工性能，使它象塑料;與橡膠相比，它具有更好的加工性能和更長(zhǎng)的使用壽命;與工程料相比，同樣具有強(qiáng)度高的特點(diǎn)，而柔韌性和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能更好。TPEE具有極佳的耐油性、耐高低溫性能、硬度范圍寬等他點(diǎn)。

　　產(chǎn)品性能特點(diǎn)

　　優(yōu)異的阻燃性和出色的耐高低溫性(-60℃-+150℃)、高度耐油性、耐候性、優(yōu)異的抗蠕變性和耐疲勞性、極好的低溫柔韌性和低的摩擦表面、良好的耐水解性等。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　主要用于軟管護(hù)套、電線、通信光纜、電纜護(hù)套、薄壁絕緣電子線、機(jī)車(chē)線、地鐵、艦船等要求安全性要求更高的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　FEP耐高溫阻燃護(hù)套材料

　　室內(nèi)光纜中會(huì)遇到各種各樣耐高低溫的使用條件，尤其是在耐高溫超過(guò)125℃的時(shí)候，通常首先必須考慮使用耐高溫光纖，其次就是解決光纜外護(hù)套在高溫條件下的穩(wěn)定性。

　　在眾多耐高溫護(hù)套材料中，具有較高性能的含氟塑料是首選的材料，其中以FEP(聚全氟乙丙烯)和PVDF(聚偏氟乙烯)為代表，因?yàn)檫@兩款材料具有比較好的加工性能。下面主要介紹一下FEP材料。

　　FEP結(jié)晶熔化點(diǎn)為580F，密度為2.15g/CC(克/立方厘米)，它是一種軟性塑料，其拉伸強(qiáng)度、耐磨性、抗蠕變性低于許多工程塑料。它是化學(xué)惰性的，在很寬的溫度和頻率范圍內(nèi)具有較低的介電常數(shù)(2.1)。該材料不引燃，可阻止火焰的擴(kuò)散。它具有優(yōu)良的耐候性，摩擦系數(shù)較低，從低溫到392F均可使用。

　　FEP性能特點(diǎn)

　　聚全氟乙丙烯FEP又叫F-46，是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，六氟丙烯的含量約15%左右，是聚四氟乙烯的改性材料。F-46樹(shù)脂的耐熱性能僅次于聚四氟乙烯，能在-85-+200℃的溫度范圍內(nèi)連續(xù)使用。即使在-200℃和+260℃的極限情況下，其性能也不惡化，可以短時(shí)間使用。 F-46樹(shù)脂的熱分解溫度高于熔點(diǎn)溫度，在400℃以上才發(fā)生顯著的熱分解。

　　FEP加工要點(diǎn)

　　F-46具有較好的加工工藝性能?？刹捎猛ǔ５臄D出法包覆電線電纜的絕緣層。為了正確設(shè)計(jì)擠出機(jī)和模具，控制和掌握F-46樹(shù)脂的加工條件，首先應(yīng)了解F-46的流變性能。F-46在390℃溫度下剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系。其粘度μA隨剪切速率加而下降。F-46的臨界剪切速率，如果剪切速率超過(guò)此數(shù)值，就會(huì)引起塑料流動(dòng)的下均勻，結(jié)果使制品表面粗糙，無(wú)光澤和起層。

　　擠出螺桿參數(shù)

　　F-46的擠出機(jī)，一般采用單頭全螺紋、等距、突變壓縮型螺桿。為保證F-46樹(shù)脂的充分塑化，螺桿的均化區(qū)長(zhǎng)度，通常占螺桿全長(zhǎng)的25%左右;螺桿頂端呈圓錐形，以防止樹(shù)脂的停滯和分解。

　　長(zhǎng)徑比L/D：20：1;螺距：1D;壓縮比：h1/h2　3：1

　　聚全氟乙丙烯FEP在電線電纜中的應(yīng)用

　　聚全氟乙丙烯樹(shù)脂具有與聚四氟乙烯相似的特性，又有熱塑塑料的良好加工工藝，因而使之成為代替聚四氟乙烯的重要材料。F-46在電線電纜生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用于高溫高頻下使用的電子設(shè)備傳輸線，電子計(jì)算機(jī)內(nèi)部的連接線，航空宇宙用電線，及其他特種用途安裝線、油礦測(cè)井電纜、潛油電機(jī)繞組線、微電機(jī)引出線等等。

　　以上幾種新型材料逐漸在室內(nèi)光纜中得到應(yīng)用，除尼龍緊套料外，其他幾種護(hù)套料具有共同特點(diǎn)：環(huán)保阻燃、耐高低溫;具有良好的柔韌性、易加工性，同時(shí)具有良好的機(jī)械性能和耐溫性能，而且不需要經(jīng)過(guò)輻照交聯(lián)，所以這些材料在室內(nèi)光纜的行業(yè)中具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛。