CN112017825A - 一种新式屏蔽件的射频同轴电缆及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新式屏蔽件的射频同轴电缆，由内到外包括内导体、绝缘层、屏蔽层和外护套，所述屏蔽层为石墨烯/聚酰胺复合材料屏蔽层；所述石墨烯/聚酰胺复合材料的制备方法为：（1）将氧化石墨烯加入到熔融的聚合物单体中，再加入引发剂和活化剂，在加热条件下进行聚合反应，冷却，制粒；（2）将所得树脂粒加热，加入填充料，所述填充料包括氧化石墨烯，充分混合，冷却，制粒。本发明的屏蔽层可直接加热挤出，生产工艺大大简化，或者直接将绝缘层、屏蔽层以及外护套层三层共挤，提高了生产效率。

Description

一种新式屏蔽件的射频同轴电缆及其制造方法
技术领域
本发明属于电缆领域，具体涉及一种新式屏蔽件的射频同轴电缆及其制造方法。
背景技术
射频电缆是传输射频范围内电磁能量的电缆，射频电缆是各种无线电通信系统及电子设备中不可缺少的元件，在无线通信与广播、电视、雷达、导航、计算机及仪表等方面广泛的应用。同轴射频电缆是最常用的结构型式。由于其内外导体处于同心位置，电磁能量局限在内外导体之间的介质内传播，因此具有衰减小，屏蔽性能高，使用频带宽及性能稳定等显著优点。其外导体即为屏蔽层，现有技术中，屏蔽层通常采用金属屏蔽层，而金属屏蔽层通常为编织或者缠绕，在电缆生产过程中，编织或者缠绕是单独的生产工序，因此，通常采用金属屏蔽层的同轴射频电缆的生产效率低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种新式屏蔽件的射频同轴电缆及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种新式屏蔽件的射频同轴电缆，由内到外包括内导体、绝缘层、屏蔽层和外护套，所述屏蔽层为石墨烯/聚酰胺复合材料屏蔽层；所述石墨烯/聚酰胺复合材料的制备方法为：(1)将氧化石墨烯加入到熔融的聚合物单体中，再加入引发剂和活化剂，在加热条件下进行聚合反应，冷却，制粒；(2)将所得树脂粒加热，加入填充料，所述填充料包括氧化石墨烯，充分混合，冷却，制粒。
进一步的，所述屏蔽层的厚度为0.7mm。
进一步的，所述聚合物单体为己内酰胺，所述引发剂为氢氧化钠，所述活化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯，所述氢氧化钠的质量为己内酰胺质量的0.08％，二苯基甲烷二异氰酸酯的质量为己内酰胺质量的0.2％。
进一步的，屏蔽层料的制备过程中，聚合反应的温度为140-150℃。
一种新式屏蔽件的射频同轴电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备屏蔽层料：在惰性气体保护下，将氧化石墨烯加入到熔融的聚合物单体中，再加入引发剂和活化剂，在加热条件下进行聚合反应，反应完成后冷却，制粒；在惰性气体保护下，将所得树脂粒加热，加入填充料，再升温，保温3-5h，然后冷却，制粒，所述填充料包括氧化石墨烯；
S2.制备电缆：利用挤出工艺在绝缘层外面挤出一层屏蔽层，其他工艺按照常规工艺进行。
所述新式屏蔽件的射频同轴电缆的制备方法，具体为：
S1.制备屏蔽层料：在惰性气体保护下，将氧化石墨烯加入到熔融的聚合物单体中，将体系加热到140-150℃，再加入引发剂和活化剂，在加热条件下进行聚合反应，反应完成后冷却，制粒；惰性气体保护下，将所得树脂粒加热至150-160℃，树脂呈熔融状态，加入填充料，再升温至200-210℃，保温3-5h，分段式冷却后，制粒，所述填充料包括氧化石墨烯；
S2.制备电缆：挤出屏蔽层时，温度设置为：第一段45-50℃，第二段140-150℃，第三段200-210℃，第四段180-190℃。
进一步的，所述聚合物单体为己内酰胺，所述引发剂为氢氧化钠，所述活化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。
进一步的，所述氢氧化钠的质量为己内酰胺质量的0.08％，二苯基甲烷二异氰酸酯的质量为己内酰胺质量的0.2％。
进一步的，分段式冷却具体为，以5-6℃/min的速度冷却到100℃，保温1-2h，再以5-6℃/min的速度冷却至室温。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的屏蔽层，用石墨烯/聚酰胺复合材料，代替传统的铜或者铝屏蔽层。传统的铜或者铝屏蔽层，通常为编织层或者缠绕层，用石墨烯/聚酰胺复合材料代理金属屏蔽层后，复合材料的屏蔽层可直接加热挤出，生产工艺大大简化，或者直接将绝缘层、屏蔽层以及外护套层三层共挤，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明电缆的结构示意图；
图中，1-内导体，2-绝缘层，3-屏蔽层，4-外护套。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，一种新式屏蔽件的射频同轴电缆，由内到外包括内导体1、绝缘层2、屏蔽层3和外护套4，屏蔽层的厚度为0.7mm，且屏蔽层3为石墨烯/聚酰胺复合材料屏蔽层，其中石墨烯/聚酰胺复合材料的制备方法为：将氧化石墨烯加入到熔融的聚合物单体中，再加入引发剂和活化剂，在加热条件下进行聚合反应，冷却，制粒；将所得树脂粒加热，加入填充料，所述填充料包括氧化石墨烯，充分混合，冷却，制粒。本发明在制备屏蔽层材料时，将树脂与氧化石墨烯混合并在200-210℃的温度下保温3-5h，氧化石墨烯部分氧化，即所得屏蔽层材料中，石墨烯与氧化石墨烯并列存在，有利于提高屏蔽层的韧性。
为了进一步制备目标屏蔽效能的电缆，在制备石墨烯/聚酰胺复合材料时，氧化石墨烯与聚合物单体的用量满足以下函数关系：
Figure BDA0002656817940000031
20dB＜SE≤60dB；式中，M1为氧化石墨烯的质量，M2为聚合物单体的质量，SE为屏蔽效能，且20％*M2表示制备聚合物时所用氧化石墨烯的量，
Figure BDA0002656817940000032
表示填充料中氧化石墨烯的量。由于在实际应用中，不同应用场景对电缆的屏蔽效能有不同要求，有些场景需要高屏蔽效能，而有些场景对电缆的屏蔽效能的要求则较低，通过上述函数关系，可以制备特定的屏蔽能效的电缆。
实施例1
制备屏蔽效能为21的电缆，计算得出：M1＝0.2M2+0.01M2。
S1.制备屏蔽层料：
S1.1在惰性气体保护下，将己内酰胺加热至熔融状态，再加入氧化石墨烯，其中己内酰胺与氧化石墨烯之比为1:0.2，将体系加热到140-150℃，再加入氢氧化钠和二苯基甲烷二异氰酸酯，其中，氢氧化钠的质量为己内酰胺质量的0.08％，二苯基甲烷二异氰酸酯的质量为己内酰胺质量的0.2％，在140-150℃下进行聚合反应，反应完成后自然冷却至室温，制粒备用；
S1.2在惰性气体保护下，将所得树脂粒加热至150-160℃，树脂呈熔融状态，加入氧化石墨烯，此时加入氧化石墨烯的质量与己内酰胺的质量之比为0.01:1，升温至200-210℃，保温3-5h后，以5-6℃/min的速度冷却到100℃，保温1-2h，再以5-6℃/min的速度冷却至室温，固化后制粒，得到屏蔽层料粒；
S2.制备电缆：利用挤出工艺将制得的屏蔽层料粒加热挤出在绝缘层外面形成一层屏蔽层，挤出工艺的温度设置为：第一段45-50℃，第二段140-150℃，第三段200-210℃，第四段180-190℃，且屏蔽层厚度为0.7mm；其他工艺按照常规工艺进行。
实施例2
制备屏蔽效能为40的电缆，计算得出：M1＝0.2M2+0.17M2。
S1.制备屏蔽层料：
S1.1在惰性气体保护下，将己内酰胺加热至熔融状态，再加入氧化石墨烯，其中己内酰胺与氧化石墨烯之比为1:0.2，将体系加热到140-150℃，再加入氢氧化钠和二苯基甲烷二异氰酸酯，其中，氢氧化钠的质量为己内酰胺质量的0.08％，二苯基甲烷二异氰酸酯的质量为己内酰胺质量的0.2％，在140-150℃下进行聚合反应，反应完成后自然冷却至室温，制粒备用；
S1.2在惰性气体保护下，将所得树脂粒加热至150-160℃，树脂呈熔融状态，加入氧化石墨烯，此时加入氧化石墨烯的质量与己内酰胺的质量之比为0.17:1，升温至200-210℃，保温3-5h后，以5-6℃/min的速度冷却到100℃，保温1-2h，再以5-6℃/min的速度冷却至室温，固化后制粒，得到屏蔽层料粒；
S2.制备电缆：利用挤出工艺将制得的屏蔽层料粒加热挤出在绝缘层外面形成一层屏蔽层，挤出工艺的温度设置为：第一段45-50℃，第二段140-150℃，第三段200-210℃，第四段180-190℃，且屏蔽层厚度为0.7mm；其他工艺按照常规工艺进行。
实施例3
制备屏蔽效能为60的电缆，计算得出：M1＝0.2M2+0.3M2。
S1.制备屏蔽层料：
S1.1在惰性气体保护下，将己内酰胺加热至熔融状态，再加入氧化石墨烯，其中己内酰胺与氧化石墨烯之比为1:0.2，将体系加热到140-150℃，再加入氢氧化钠和二苯基甲烷二异氰酸酯，其中，氢氧化钠的质量为己内酰胺质量的0.08％，二苯基甲烷二异氰酸酯的质量为己内酰胺质量的0.2％，在140-150℃下进行聚合反应，反应完成后自然冷却至室温，制粒备用；
S1.2在惰性气体保护下，将所得树脂粒加热至150-160℃，树脂呈熔融状态，加入氧化石墨烯，此时加入氧化石墨烯的质量与己内酰胺的质量之比为0.3:1，升温至200-210℃，保温3-5h后，以5-6℃/min的速度冷却到100℃，保温1-2h，再以5-6℃/min的速度冷却至室温，固化后制粒，得到屏蔽层料粒；
S2.制备电缆：利用挤出工艺将制得的屏蔽层料粒加热挤出在绝缘层外面形成一层屏蔽层，挤出工艺的温度设置为：第一段45-50℃，第二段140-150℃，第三段200-210℃，第四段180-190℃，且屏蔽层厚度为0.7mm；其他工艺按照常规工艺进行。
以下实验例所用氧化石墨烯的产品属性为，片径大小为500nm-40μm，片径厚度为≤1nm，可剥离率＞95％，碳含量为42-46wt％，氧含量为48-56为wt％。
实验例1
S1.制备屏蔽层料：
S1.1在惰性气体保护下，将500g己内酰胺加热至熔融状态，再加入100g氧化石墨烯，将体系加热到140℃，再加入0.4g氢氧化钠和1g二苯基甲烷二异氰酸酯，在140℃下进行聚合反应，反应完成后自然冷却至室温，制粒备用；
S1.2在惰性气体保护下，将所得树脂粒加热至150℃，树脂呈熔融状态，加入5g氧化石墨烯，升温至200℃，保温3h后，以5℃/min的速度冷却到100℃，保温1h，再以5℃/min的速度冷却至室温，固化后制粒，得到屏蔽层料粒；
S2.制备电缆：利用挤出工艺将制得的屏蔽层料粒加热挤出在绝缘层外面形成一层屏蔽层，挤出工艺的温度设置为：第一段45℃，第二段140℃，第三段200℃，第四段180℃，且屏蔽层厚度为0.7mm；其他工艺按照常规工艺进行。
按照上述方法平行进行十批。
实验例2
S1.制备屏蔽层料：
S1.1在惰性气体保护下，将500g己内酰胺加热至熔融状态，再加入100g氧化石墨烯，将体系加热到145℃，再加入0.4g氢氧化钠和1g二苯基甲烷二异氰酸酯，在145℃下进行聚合反应，反应完成后自然冷却至室温，制粒备用；
S1.2在惰性气体保护下，将所得树脂粒加热至155℃，树脂呈熔融状态，加入85g氧化石墨烯，升温至205℃，保温4h后，以6℃/min的速度冷却到100℃，保温1h，再以6℃/min的速度冷却至室温，固化后制粒，得到屏蔽层料粒；
S2.制备电缆：利用挤出工艺将制得的屏蔽层料粒加热挤出在绝缘层外面形成一层屏蔽层，挤出工艺的温度设置为：第一段48℃，第二段145℃，第三段205℃，第四段185℃，且屏蔽层厚度为0.7mm；其他工艺按照常规工艺进行。
按照上述方法平行进行十批。
实验例3
S1.制备屏蔽层料：
S1.1在惰性气体保护下，将500g己内酰胺加热至熔融状态，再加入100g氧化石墨烯，将体系加热到150℃，再加入0.4g氢氧化钠和1g二苯基甲烷二异氰酸酯，在150℃下进行聚合反应，反应完成后自然冷却至室温，制粒备用；
S1.2在惰性气体保护下，将所得树脂粒加热至160℃，树脂呈熔融状态，加入150g氧化石墨烯，升温至210℃，保温5h后，以6℃/min的速度冷却到100℃，保温2h，再以6℃/min的速度冷却至室温，固化后制粒，得到屏蔽层料粒；
S2.制备电缆：利用挤出工艺将制得的屏蔽层料粒加热挤出在绝缘层外面形成一层屏蔽层，挤出工艺的温度设置为：第一段50℃，第二段150℃，第三段210℃，第四段190℃，且屏蔽层厚度为0.7mm；其他工艺按照常规工艺进行。
按照上述方法平行进行十批。
将实验例1-4所得护套料进行屏蔽效能测试，测试频率为50-200MHz，测试结果如表1所示。
表1实施例1-4电缆屏蔽效能测试结果
序号 检测项目 单位 实验例1 实验例2 实验例3
第一批 屏蔽效能 dB 21.3 42.1 61.2
第二批 屏蔽效能 dB 22.5 41 62.1
第三批 屏蔽效能 dB 22.7 40.9 61.9
第四批 屏蔽效能 dB 21.5 41.2 62.3
第五批 屏蔽效能 dB 21.5 41.8 62.9
第六批 屏蔽效能 dB 22.4 41.5 64.5
第七批 屏蔽效能 dB 21.6 40.7 62.3
第八批 屏蔽效能 dB 19.4 41.8 61.7
第九批 屏蔽效能 dB 22.1 42 60.5
第十批 屏蔽效能 dB 21.7 41.3 61.7
屏蔽效能值越大，说明屏蔽效果越好，从表1可以看出，实验例1中的第八批屏蔽效能低于21dB，而实验例2和实验例3的屏蔽效能均能达到所要求的屏蔽效能，且略优于目标屏蔽效能值。

Claims (9)

1.一种新式屏蔽件的射频同轴电缆，其特征在于，由内到外包括内导体、绝缘层、屏蔽层和外护套，所述屏蔽层为石墨烯/聚酰胺复合材料屏蔽层；所述石墨烯/聚酰胺复合材料的制备方法为：（1）将氧化石墨烯加入到熔融的聚合物单体中，再加入引发剂和活化剂，在加热条件下进行聚合反应，冷却，制粒；（2）将所得树脂粒加热，加入填充料，所述填充料包括氧化石墨烯，充分混合，冷却，制粒。
2.根据权利要求1所述的一种新式屏蔽件的射频同轴电缆，其特征在于，所述屏蔽层的厚度为0.7mm。
3.根据权利要求1所述的一种新式屏蔽件的射频同轴电缆，其特征在于，所述聚合物单体为己内酰胺，所述引发剂为氢氧化钠，所述活化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯，所述氢氧化钠的质量为己内酰胺质量的0.08%，二苯基甲烷二异氰酸酯的质量为己内酰胺质量的0.2%。
4.根据权利要求1所述的一种新式屏蔽件的射频同轴电缆，其特征在于，屏蔽层料的制备过程中，聚合反应的温度为140-150℃。
5.一种新式屏蔽件的射频同轴电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备屏蔽层料：在惰性气体保护下，将氧化石墨烯加入到熔融的聚合物单体中，再加入引发剂和活化剂，在加热条件下进行聚合反应，反应完成后冷却，制粒；在惰性气体保护下，将所得树脂粒加热，加入填充料，再升温，保温3-5h，然后冷却，制粒，所述填充料包括氧化石墨烯；S2.制备电缆：利用挤出工艺在绝缘层外面挤出一层屏蔽层，其他工艺按照常规工艺进行。
6.根据权利要求5所述的一种新式屏蔽件的射频同轴电缆的制备方法，其特征在于，
S1.制备屏蔽层料：在惰性气体保护下，将氧化石墨烯加入到熔融的聚合物单体中，将体系加热到140-150℃，再加入引发剂和活化剂，在加热条件下进行聚合反应，反应完成后冷却，制粒；惰性气体保护下，将所得树脂粒加热至150-160℃，树脂呈熔融状态，加入填充料，再升温至200-210℃，保温3-5h，分段式冷却后，制粒，所述填充料包括氧化石墨烯；
S2.制备电缆：挤出屏蔽层时，温度设置为：第一段45-50℃，第二段140-150℃，第三段200-210℃，第四段180-190℃。
7.根据权利要求5所述的一种新式屏蔽件的射频同轴电缆的制备方法，其特征在于，所述聚合物单体为己内酰胺，所述引发剂为氢氧化钠，所述活化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。
8.根据权利要求7所述的一种新式屏蔽件的射频同轴电缆的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠的质量为己内酰胺质量的0.08%，二苯基甲烷二异氰酸酯的质量为己内酰胺质量的0.2%。
9.根据权利要求5所述的一种新式屏蔽件的射频同轴电缆的制备方法，其特征在于，分段式冷却具体为，以5-6℃/min的速度冷却到100℃，保温1-2h，再以5-6℃/min的速度冷却至室温。
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