CN103345960B

CN103345960B - 一种高传输速率半柔同轴电缆及其制备方法

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Publication number: CN103345960B
Application number: CN201310229735.7A
Authority: CN
Inventors: 谢榕辉; 陈润锋; 陈树雄; 谢洁伟
Original assignee: SHENZHEN SUIRONG COAXIAL CABLE CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN SUIRONG COAXIAL CABLE CO Ltd
Priority date: 2013-06-09
Filing date: 2013-06-09
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2033-06-09
Also published as: CN103345960A

Abstract

为解决现有的聚四氟乙烯同轴电缆的介电常数较高，传输速率偏低，现有的发泡聚乙烯同轴电缆绝缘层耐温偏低，导致编织层无法浸锡的问题，本发明提供了一种高传输速率半柔同轴电缆及其制备方法，其由内向外依次包括中心导体、发泡交联聚乙烯绝缘层、浸锡编织层；所述发泡交联聚乙烯绝缘层由聚乙烯、成核剂和交联引发剂经发泡后交联形成。由于其发泡交联聚乙烯绝缘层在成型的过程中加入了交联引发剂，极大地提高了所述发泡交联聚乙烯绝缘层的耐热温度。因此，可以通过整体浸锡的方式在所述发泡交联聚乙烯绝缘层外形成浸锡编织层。其成本相对较低；浸锡编织层成为一整体，可进一步防止信号泄露及外界干扰；极大地提高了其传输速率，其机械性能也更好。

Description

一种高传输速率半柔同轴电缆及其制备方法

技术领域

本发明涉及同轴电缆领域，尤其指半柔同轴电缆领域。

背景技术

现有传统的聚四氟乙烯同轴电缆具有很好的耐热性、阻燃性；且由于聚四氟乙烯耐热温度高，因此可以在其编织层外浸锡，制作出半柔同轴电缆(所谓半柔同轴电缆，指编织层外浸锡的同轴电缆)，但聚四氟乙烯价格昂贵，导致成本高昂。介电常数ε与传输速率存在如下关系：介电常数ε越小，其传输速率越高；反之，介电常数ε越大，其传输速率越低。如果用传输速比来表征其传输速率的大小，可以根据如下公式①计算得到。

V_{P} = \frac{100}{\sqrt{ϵ}}

①

其介电常数较高，高达2.1，根据公式①计算知道，其传输速率偏低(传输速比为69％)，无法满足目前高端通信的要求。

同时，现有也提供了一种发泡聚乙烯同轴电缆，其从内向外包括中心导体、包覆在中心导体外的发泡聚乙烯绝缘层、包覆在绝缘层外的编织层、以及屏蔽层外的护套层。聚乙烯(英文全称polyethylene，简称PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。编织层一般为铜丝或镀锡铜丝编织形成。该种半柔同轴电缆的介电常数相对较高，但其仍然存在一定的问题。

现有的发泡聚乙烯层一般通过聚乙烯和成核剂按一定比例混合成混合物料后，将所述中心导体和所述混合物料在物理发泡机上挤出成型绝缘芯线。只经过发泡的绝缘层，其耐温为-20℃～80℃之间。为此，申请人在2010年已经进行了改进，并申请了专利(申请号201010129650.8)，将该绝缘芯线进行辐照交联，获得发泡交联聚乙烯绝缘层。由于采用了辐照交联的方式，使得发泡交联聚乙烯绝缘层内部的结构发生改变，由原来链状大分子结构变为三维网状结构，从而使得发泡聚乙烯绝缘层交联后具有更高的物理性能，其耐热温度提高至110℃，且其使用寿命长。但此种交联方式仅实现聚乙烯分子之间的交联，其耐温仍然较低。

发明内容

为解决现有传统的聚四氟乙烯同轴电缆的介电常数较高，传输速率偏低，现有普通的发泡聚乙烯同轴电缆绝缘层耐温偏低，导致编织层无法浸锡的问题，本发明提供了一种高传输速率半柔同轴电缆。

本发明提供的高传输速率半柔同轴电缆，由内向外依次包括中心导体、发泡交联聚乙烯绝缘层、及浸锡编织层；所述发泡交联聚乙烯绝缘层由聚乙烯、成核剂和交联引发剂经发泡后交联形成。

同时，本发明还公开了高传输速率半柔同轴电缆的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、在中心导体外成型发泡聚乙烯绝缘层，得到一绝缘芯线，具体步骤如下：

将2～3.5重量份的交联引发剂预制成母粒，加入6.5-8重量份聚乙烯中，制备得到交联料粒；

将1.5-2.0重量份的成核剂加入100重量份的聚乙烯基料中，配置成发泡料；

将所述发泡料与所述交联料粒混合形成发泡交联混合物；

将同轴电缆的中心导体和所述发泡交联混合物在物理发泡机上发泡挤出初级绝缘芯线；

将所述初级绝缘芯线经辐照交联反应，在所述中心导体外成型所述交联后的发泡交联聚乙烯绝缘层；

步骤S2、在所述绝缘芯线外形成所述浸锡编织层，其具体步骤如下：

用编织机在绝缘芯线的表面采用铜线编织一屏蔽层，然后将其依次通过一助焊剂及熔融锡液，即获得所述浸锡编织层。

本发明实施例公开了一种全新的高传输速率半柔同轴电缆产品及其制备方法，弥补了此前没有半柔发泡聚乙烯同轴电缆的空白。该种高传输速率的半柔发泡交联聚乙烯同轴电缆，由于其发泡交联聚乙烯绝缘层在成型的过程中加入了交联引发剂，因此，极大地提高了所述发泡交联聚乙烯绝缘层的耐热温度，其耐热温度可以提高到200℃以上。因此，可以通过整体浸锡的方式在编织层外浸锡，即在所述发泡交联聚乙烯绝缘层外形成浸锡编织层。此种全新的半柔同轴电缆，极大地提高了其传输速率；其成本相对较低；浸锡编织层成为一整体，可进一步防止信号泄露及外界干扰；其机械性能也更好。

附图说明

图1本发明实施例提供的无护套层发泡交联聚乙烯同轴电缆截面示意图；

图2本发明实施例提供的包括护套层的发泡交联聚乙烯同轴电缆截面示意图。

其中，1、中心导体；2、发泡交联聚乙烯绝缘层；3、浸锡编织层；4、护套层。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本例提供了一种高传输速率半柔同轴电缆，由内向外依次包括中心导体1、发泡交联聚乙烯绝缘层2、及浸锡编织层3；所述发泡交联聚乙烯绝缘层2由聚乙烯、成核剂和交联引发剂经发泡后交联形成。

以50-3的规格为例，中心导体1为铜芯或镀锡铜芯或镀银铜芯。其直径可以为1.10-1.15mm。

所述发泡交联聚乙烯绝缘层2的外径为2.95-3.00mm。其发泡度为50％-70％。

浸锡编织层3的外径为0.2-0.3mm，在编织机上编织铜线，获得一编织层，然后将其快速通过一浸锡层，即获得所谓的浸锡编织层3，将在后续的工艺方法中做具体介绍。

如图2所示，作为一种优选方式，所述浸锡编织层3外还设有护套层4。护套层的材质可以为各类氟树脂或者PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)、LSZH(低烟无卤阻燃线缆料)等。

所述交联可以采用热、光和辐照交联等多种方式。

所述发泡交联聚乙烯绝缘层2根据如下步骤获得：

将1.5-2.0重量份的成核剂加入100重量份的聚乙烯基料中，配置成发泡料；所述聚乙烯基料包括低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，其重量配比为2:8～5:5。作为一种实施方式，该聚乙烯基料优选为牌号为6944和牌号为1253的电线电缆料按1:1混合而成，所述成核剂可以采用型号为HD101的成核剂。

将所述发泡料与所述交联料粒混合形成发泡交联混合物；

将所述初级绝缘芯线经辐照交联反应，在所述中心导体外成型所述交联后的发泡交联聚乙烯绝缘层。

所谓交联指2个或者更多的分子(一般为线型分子)相互键合交联成网络结构的较稳定分子(体型分子)反应。这种反应使线型或轻度支链型的大分子转变成三维网状结构，以此提高强度、耐热性、耐磨性、耐溶剂性等性能。现有聚乙烯可以直接进行辐照交联。而本发明则是加入了交联引发剂，该交联引发剂能进一步促进交联反应的进行。本发明并不特别限定交联引发剂的种类，只要其能起到引发交联的作用，能提高其强度、耐热性等性能即可。比如有机过氧化物、无机过氧化物、偶氮类引发剂、氧化还原引发剂等，作为一种优选方式，本例所述交联引发剂包括1.5-2.5重量份的TMPTMA、及0.5-1重量份DCP。

TMPTMA是三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的简写(其英文全称为Trimethylolpropanetrimethylacrylate)。它是一种无色或黄色透明液体，具有反应活性高、交联密度高、硬度佳、高光泽等特点。TMPTMa可均聚或与其它耐热性单体进行共聚。可缩短交联时间，提高交联制品的定伸强度压缩永久变形等性能。

DCP为过氧化二异丙苯的英文简写(其英文全称为DicumylPeroxide)，分子式C₁₈H₂₂O₂，相对分子质量270.37。物化性能白色结晶。熔点41～42℃。相对密度1.082。分解温度120～125℃。

通过TMPTMa和有机过氧化物(如DCP等)进行热、光和辐照交联，不仅可显著提高交联剂制品的耐热性、耐溶剂性、耐候性、抗腐蚀性和阻燃性，同时还改善机械性能和电性能，比单纯用DCP交联更能改善产品的品质，消除DCP的异味，减少DCP用量。

成核剂是物理发泡材料必用的一种材料，又称发泡剂，若不使用成核剂，则发泡材料不能够有序的发泡，电缆的外圆直径也无法控制。因此成核剂被视为发泡材料的核心。其组成一般为改性偶氮二酰胺和低密度聚乙烯；用于以气体注射发泡工艺生产聚乙烯通信电缆的过程中。成核剂将有助于获得最佳微孔结构分布及规则的微孔形状，这些重要参数将保证规则其绝缘层的直径和容量。

采用成核剂后，其发泡聚乙烯绝缘层的发泡度可以达到50％-70％。

实施例2

本例提供了一种发泡交联聚乙烯同轴电缆的制备方法，包括如下步骤：

将2～3.5重量份的交联引发剂预制成母粒，加入6.5-8重量份聚乙烯中，制备得到交联料粒；其中，所述交联引发剂包括1.5-2.5重量份的TMPTMA、及0.5-1重量份DCP；将TMPTMA、DCP混合预制成母粒。

将所述发泡料与所述交联料粒混合形成发泡交联混合物；

将同轴电缆的中心导体和所述发泡交联混合物在物理发泡机上发泡挤出初级绝缘芯线；在所述发泡挤出过程中，注入20-35MPa的氮气。

将所述初级绝缘芯线经辐照交联反应，在所述中心导体外成型所述交联后的发泡聚乙烯绝缘层，获得所述绝缘芯线。其中，将所述初级绝缘芯线经电子加速器辐照使其发泡聚乙烯绝缘层发生交联时，辐照剂量为20mrd以上，速度为50-60米/分。

用编织机在绝缘芯线的表面采用铜线编织一屏蔽层，然后将其依次通过一助焊剂及熔融锡液，即获得所述浸锡编织层。其具体方法描述如下：将绝缘芯线引入编织机中，编织机将16锭或24锭(每锭铜线的根数根据密度需要进行设计)的并丝进行编织，形成所述的金属编织层，将经过该编织机的半成品称为编织芯线。然后将所述编织芯线导入一助焊剂槽(其内装有助焊剂)后再导入锡槽中，该锡槽内容纳有熔融的温度高达232℃至280℃的锡液，编织芯线快速通过该锡槽，如此，即对编织层进行了浸锡处理，使编织层成为一个整体。

如果需要在浸锡编织层形成护套，还可以包括如下步骤：

步骤S3、在所述浸锡编织层外通过挤出机形成一护套层。以采用聚乙烯挤出成型该护套层为例，其具体步骤为：

A)、选用透明聚乙烯料；

B)、将上述物料在电缆护套挤出机上挤出成型该护套层，得到初级缆线；

C)、将该初级缆线再将电子加速器辐照使护套层发生交联，辐照剂量为20mrd以上，速度为50-60米/分。

实施例3

本例给出了一种发泡交联聚乙烯同轴电缆的制备方法，具体如下：将1.5重量份TMPTMA和0.5重量份DCP预制成母粒，加入8重量份聚乙烯中，制备得到交联料粒。

然后将1.5份的成核剂加入100重量份的聚乙烯基料中，配置成发泡料，该聚乙烯基料选用牌号为6944和牌号为1253的电线电缆料按1:1混合而成；成核剂型号为HD101。

然后将所述发泡料与所述交联料粒混合形成发泡交联混合物；

将同轴电缆的中心导体和所述发泡交联混合物在物理发泡机上发泡挤出初级绝缘芯线；在所述发泡挤出过程中，注入30MPa的氮气。

将所述初级绝缘芯线经辐照交联反应，在所述中心导体外成型所述交联后的发泡交联聚乙烯绝缘层。其中，将所述初级绝缘芯线经电子加速器辐照使其发泡聚乙烯绝缘层发生交联时，辐照剂量为23mrd，速度为50-60米/分。

然后在所述绝缘芯线外形成所述浸锡编织层，在所述浸锡编织层外通过挤出机形成一护套层。将其制备得到的同轴电缆标记为A1。

实施例4

本例大部分与实施例3相同，区别在于，将2重量份TMPTMA和0.75重量份DCP预制成母粒，加入7.25重量份聚乙烯中，制备得到交联料粒。将其制备得到的同轴电缆标记为A2。

实施例5

本例大部分与实施例3相同，区别在于，将2.5重量份TMPTMA和1重量份DCP预制成母粒，加入6.5重量份聚乙烯中，制备得到交联料粒。将其制备得到的同轴电缆标记为A3。

实施例6

本例与实施例3大部分相同，区别在于，将2重量份的成核剂加入100重量份的聚乙烯基料中，配置成发泡料。将其制备得到的同轴电缆标记为A4。

实施例7

本例与实施例4大部分相同，区别在于，将2重量份的成核剂加入100重量份的聚乙烯基料中，配置成发泡料。将其制备得到的同轴电缆标记为A5。

实施例8

本例与实施例5大部分相同，区别在于，将2重量份的成核剂加入100重量份的聚乙烯基料中，配置成发泡料。将其制备得到的同轴电缆标记为A6。

比较例1

将聚四氟乙烯细粉与加工辅料混合(如石脑油、航空煤油等)形成糊状，将混合好的料用容器装好，放入熟化室中将其熟化，将熟化后的料压入压料筒，设定一定的压力将PTFE逐步压料成型，然后将多节成型的坯料压入推挤筒中，采用推挤烧结工艺在中心导体外形成绝缘层。将在中心导体外包覆绝缘层的半成品称为绝缘芯线。

然后将绝缘芯线引入编织机中，编织机将16锭或24锭(每锭铜线的根数根据密度需要进行设计)的并丝进行编织，形成所述的金属编织层，将经过该编织机的半成品称为编织芯线。

然后将所述编织芯线导入一助焊剂槽(其内装有助焊剂)后再导入锡槽中，该锡槽内容纳有熔融的温度高达232℃至280℃的锡液，编织芯线快速通过该锡槽，如此，即对编织层进行了浸锡处理，使编织层成为一个整体。

将其通过一挤出机，在所述屏蔽层外形成一护套层，如此即获得本例所说的传统氟塑料同轴电缆，将其标记为B1。

比较例2

取配比为1:1的高密度聚乙烯和低密度聚乙烯配置成100重量份的聚乙烯基料，然后向内加入1.8重量份的成核剂，将两者混合均匀形成混合料。然后将同轴电缆的中心导体和所述混合料在物理发泡机上发泡挤出初级绝缘芯线；在所述发泡挤出过程中，注入15MPa的氮气。然后将所述初级绝缘芯线经辐照交联反应，在所述中心导体外成型所述交联后的发泡聚乙烯绝缘层，即可获得具有中心导体和发泡聚乙烯绝缘层的绝缘芯线。然后将绝缘芯线经编织机后在其表面形成绝缘层。发现其无法浸锡，将其制备得到的同轴电缆标记为B2。

性能试验

对上述实施例3-8及比较例1进行性能测试后比较发现，比较例提供的同轴电缆B1，其介电常数为2.1，其传输速比为69％。而本发明实施例3-8所述的同轴电缆，其介电常数ε约为1.279，算出其传输速比V_P约为88.4％。可见，采用本发明提供的半柔同轴电缆，相对于现有普通聚四氟乙烯同轴电缆，其传输速率更高。

同时，对上述实施例3-8及比较例2进行性能测试后比较发现，比较例2中的发泡聚乙烯绝缘层的耐热温度仅能达到110℃，比较例2提供的B2同轴电缆无法进行浸锡处理。本发明实施例3-8中的发泡交联聚乙烯绝缘层的耐热温度均可以达到200℃以上，极大地提高了耐热温度，可以在其编织层外进行整体浸锡处理。同时，其介电常数也有一定程度的降低，降低了电缆的插入损耗。

总言之，本发明实施例提供的高传输速率半柔同轴电缆，由于其发泡交联聚乙烯绝缘层在成型的过程中加入了交联引发剂，因此，极大地提高了所述发泡交联聚乙烯绝缘层的耐热温度，其耐热温度可以提高到200℃以上。因此，可以通过整体浸锡的方式在编织层外浸锡，即在所述发泡交联聚乙烯绝缘层外形成浸锡编织层。此种全新的高传输速率半柔同轴电缆，其成本相对较低；浸锡编织层成为一整体，可进一步防止信号泄露及外界干扰；同时提高了其传输速率；其机械性能也更好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高传输速率半柔同轴电缆，其特征在于，由内向外依次包括中心导体、发泡交联聚乙烯绝缘层、及浸锡编织层；所述发泡交联聚乙烯绝缘层由聚乙烯、成核剂和交联引发剂经发泡后交联形成；

所述发泡交联聚乙烯绝缘层根据如下步骤获得：

将所述发泡料与所述交联料粒混合形成发泡交联混合物；

将所述初级绝缘芯线经辐照交联反应，在所述中心导体外成型所述交联后的发泡聚乙烯绝缘层。

2.根据权利要求1所述的高传输速率半柔同轴电缆，其特征在于，所述浸锡编织层外还设有护套层。

3.根据权利要求1所述的高传输速率半柔同轴电缆，其特征在于，所述交联引发剂包括1.5-2.5重量份的TMPTMA、及0.5-1重量份DCP。

4.根据权利要求1或2所述的高传输速率半柔同轴电缆，其特征在于，所述发泡聚乙烯绝缘层的发泡度为50％-70％。

5.根据权利要求1所述的高传输速率半柔同轴电缆，其特征在于，所述聚乙烯基料包括低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，其重量配比为2:8～5:5。

6.一种高传输速率半柔同轴电缆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述发泡料与所述交联料粒混合形成发泡交联混合物；

将所述初级绝缘芯线经辐照交联反应，在所述中心导体外成型交联后的发泡交联聚乙烯绝缘层；

步骤S2、在所述绝缘芯线外形成浸锡编织层，其具体步骤如下：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2之后还包括如下步骤：在所述浸锡编织层外通过挤出机形成一护套层。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述交联引发剂包括1.5-2.5重量份的TMPTMA、及0.5-1重量份DCP；

所述辐照交联反应具体为：将所述初级绝缘芯线经电子加速器辐照使其发泡交联聚乙烯绝缘层发生交联，辐照剂量为20mrd以上，速度为50-60米/分。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述发泡挤出过程中，注入20-35MPa的氮气。