CN116246834B - 一种电力通信用蝶形引入光电复合缆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电力通信用蝶形引入光电复合缆，蝶形的引入使光电复合缆结构紧凑，同时使其具有良好的柔软性和轻便型。本发明首先选择纳米氮化铝颗粒对聚乙烯改性，涂抹在电单元和光单元表面可显著增强光电复合缆的耐潮湿性、绝缘性和热稳定性。然后选择油膏经羟甲基纤维素和溶解到乙酸中的壳聚糖溶液进行改性，改性后的油膏粘度和防潮性均增大，并且表现出良好的防腐蚀性能，可有效保护光纤。为进一步保障本发明光电复合缆在各种恶劣气候条件下的电力通信畅通，制备了阻燃防火材料，绕包在松套管表面，可增强光电复合缆的阻燃防火性能。

Description

一种电力通信用蝶形引入光电复合缆

技术领域

本发明属于光电复合缆技术领域，涉及一种光电复合缆，尤其涉及一种电力通信用蝶形引入光电复合缆。

背景技术

光传输和电能传输属于两种不同类型的传输方式，不会产生对抗性电磁干扰。同样，光纤和电力线属于两种不同类型的导体，光信号的传输不会与其它电磁信号相互干扰。因此，光电复合在同一网络中是切实可行的。蝶形引入光缆不仅具有尺寸小、重量轻、易于安装布放等特点，还可以节约施工成本，节省管道空间。

目前，光电复合缆不仅数据传输要求可靠性，而且要求传输线路具有抗大风、大雨、大雪、大水等外力破坏的能力，在各种恶劣的气候条件下，更需要保证电力通信畅通。在电网中，光缆线路故障主要是有以下两个方面，第一个方面是光缆老化。造成光缆老化的主要因素有电腐蚀、电压等级、档距、材料、张力、覆冰、风速、防潮防水、温差变化、环境(土壤、水)腐蚀性等。第二个方面是外力损伤有虫蚁鼠咬、雷击灾害、挂断、剪断、火烧、枪击等。

普通的PVC材料并不是耐电腐蚀的材料，在高电压环境下将首先会被电腐蚀，最终将会成为一个导电体，电流流过时将会产生很高的热量，该热量最终会导致光缆护套变形和熔化等传输层的稳定、安全和灵活，将直接影响整个网络正常运行和将来业务的拓展。油膏填充在松套管中，对松套管中光纤具有阻水和衬垫作用。但是，油膏在低温下过稠，在高温下又过稀。因此，本发明对聚乙烯、油膏改性并制备阻燃防火材料用于蝶形引入光电复合缆，使其具有耐潮湿性、耐腐蚀性、热稳定性、阻燃等特点，保证在各种恶劣气候条件下的电力通信畅通。

发明内容

针对以上问题，本发明选择纳米氮化铝颗粒对聚乙烯改性，涂抹在电单元和光单元表面可显著增强光电复合缆的耐潮湿性、绝缘性和热稳定性。选择羟丙基纤维素和壳聚糖乙酸溶液对油膏协同改性，来提高复合缆的耐腐蚀性。此外，为进一步保障本发明光电复合缆在各种恶劣气候条件下的电力通信畅通，制备了阻燃防火材料。本发明具体操作过程如下：

S1、制备纳米氮化铝：称取22～30g无水氮化铝于干燥锥形瓶中，添加80～100mL去离子水制得反应母液，将5～10g分散剂聚乙二醇和5～10g表面活性剂十二烷基硫酸钠加入母液中，搅拌3～4h使其混合完全。之后将50～60ml NaOH溶液加入到500r/min搅拌的反应液中，当NaOH溶液滴尽后停止搅拌，于室温下放置30min，用无水乙醇对抽滤得到的固体进行数次洗涤后进行冷冻干燥，即得到纳米氮化铝颗粒。该步骤中制备的纳米氮化铝颗粒用于步骤S2改性聚乙烯。

S2、改性聚乙烯：按质量份，称取20～30份聚乙烯颗粒和50～60份S1制备的纳米氮化铝颗粒加入20～25份四氢呋喃中，1500～1600r/min搅拌下并超声1～3h，待体系混合均匀，撤去超声装置，换上油浴加热，待温度升至50℃稳定后，减压蒸馏30min，脱除溶剂四氢呋喃，得到粘稠状的改性聚乙烯。聚乙烯成本低且耐潮湿性较好，加入纳米氮化铝颗粒改性后不仅使聚乙烯仍保持耐潮湿性还使其绝缘性和热稳定性显著提高。改性的聚乙烯具有粘性，涂抹在电单元和光单元表面，可加强传输线路抗外力破坏的能力，在恶劣的气候条件下，保证电力通信畅通。

S3、改性油膏：按质量份，将55～75份油膏与40～60份蒸馏水在温度为60℃、转速800r/min的水浴中恒温溶胀2～4h，接着加入10～15份羟丙基纤维素于60～70℃条件下搅拌6～8h，冷却降温至30～40℃，搅拌8～10h。称取1～3份壳聚糖溶解在10～15份22％的乙酸溶液中，得到壳聚糖混合溶液，取5～10份壳聚糖混合溶液加入油膏溶液中持续搅拌30～40min后，最后65～70℃真空烘干2～6h，得到改性油膏。该步骤中，羟丙基纤维素与壳聚糖乙酸溶液具有协同作用，乙酸除将壳聚糖溶解以外，乙酸溶液中的酸根离子可附着在羟丙基纤维素上，羟丙基纤维素作为增稠剂、稳定剂，形成半透膜，使油膏表现出良好的防腐蚀性能，油膏的粘度和防潮性均增大，有效保护光纤，使得复合缆表现出很好的抗腐蚀性。

S4、制备氢氧化镁-卡拉胶气凝胶：质量分数为5％～10％的氢氧化镁溶液和质量分数为2％～4％的卡拉胶溶液以体积比3：1混合后，98℃的温度加热搅拌，30min后溶液倒入树脂摸具中晾干凝固24～48h，脱模后再放入冰柜24h，冷冻后再放入干燥机，48h后得到氢氧化镁-卡拉胶气凝胶。

S5、制备阻燃防火材料：按质量份，称取80～100份聚氯乙烯树脂，并分别加入30～40份蒸馏水与20～25份S4制备的氢氧化镁-卡拉胶气凝胶，350r/min下进行球磨分散处理，然后加入10～15份芳香胺固化剂，磁力搅拌至均一液体，制得阻燃防火材料。该步骤中氢氧化镁-卡拉胶气凝胶的加入不仅可增强聚氯乙烯的耐热性与延展性，而且在燃烧时，氢氧化镁会释放出结晶水，吸收大量的热，可以稀释可燃气体从而阻止燃烧，卡拉胶的作用能提高气凝胶保水性，加强聚乙烯的热稳定性。芳香胺固化剂的加入可增强耐热性和耐腐蚀性，制成的阻燃防火材料包在松套管表面可增强光电复合缆的阻燃防火性能。

S6、将光纤和的铜导体分别置于蝶形松套管中组成光单元和电单元，在光单元和电单元外壁涂一层S2制备的改性聚乙烯，光纤两侧对称放置两根纤维增强复合材料(FRP)加强芯，在松套管间隙内填充5～10mg步骤S3制备的改性阻水油膏，再接着松套管外壁绕包步骤S5制备的阻燃防火材料，最后挤压出的0.9～1.2mm护套接在阻燃防火层表面，得到一种电力通信用蝶形引入光电复合缆。

优选地：所述步骤S1中称取无水氮化铝22g；

优选地：所述步骤S2中称取聚乙烯颗粒是20份；

优选地：所述步骤S2中称取纳米氮化铝颗粒50份；

优选地：所述步骤S3中油膏与蒸馏水在温度为60℃水浴中恒温溶胀2h；

优选地：所述步骤S4中的质量分数为5％的氢氧化镁溶液和质量分数为2％的卡拉胶溶液混合；

优选地：所述步骤S5中的称取聚氯乙烯树脂80份；

优选地：所述步骤S6在松套管间隙内填充5mg改性阻水油膏；

由于采用上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

1.本发明采用一种电力通信用蝶形引入光电复合缆，蝶形的引入使光电复合缆体积小、重量轻，同时使其具有良好的柔软性和轻便型，光纤复合电力电缆既可以传输电能，又能够实现光纤通信。

2.本发明选择纳米氮化铝颗粒对聚乙烯改性，涂抹在电单元和光单元表面可显著增强光电复合缆的耐潮湿性、绝缘性和热稳定性。在传输过程中电单元和光单元不会彼此产生干扰，光电复合光缆的应用，实现了信号传输与电力能源传输的同时进行，不仅减少了资金投入，而且提高了传输的质量和效率，在通讯光缆行业中具有推广和应用价值。

3.本发明选择用油膏经羟甲基纤维素和壳聚糖乙酸溶液进行改性，改性后的油膏粘度和防潮性均增大，并且表现出良好的防腐蚀性能，可有效保护光纤，并且改善了油膏在低温下过稠，在高温下又过稀的问题。

4.本发明制备了阻燃防火材料，绕包在松套管表面，可增强光电复合缆的阻燃防火性能，保障了光电复合缆在各种恶劣气候条件下的电力通信畅通。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1所致纳米氮化铝纳米颗粒TEM图。

图2是本发明经过不同模拟工作时间后，实施例2、对比例3、对比例4和对比例5的拉伸强度变化图。

图3是本发明实施例3阻燃防火材料燃烧后炭渣的SEM图。

图4是本发明对比例6阻燃防火材料燃烧后炭渣的SEM图。

图5是本发明实施例3和对比例7在不同模拟工作时间后复合缆的LOI变化柱状图。

具体实施方式

为了使本发明专利所要解决的技术问题、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，对本发明专利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用以解释本发明内容，并不用于限定本发明专利。

实施例1

本实施例证明改性后的聚乙烯制备的复合缆具有更好的温度特性、防潮性能和绝缘性能：

S1、制备纳米氮化铝：称取22g无水氮化铝于干燥锥形瓶中，添加80mL去离子水制得反应母液，将5g分散剂聚乙二醇和5g表面活性剂十二烷基硫酸钠加入母液中，搅拌3h使其混合完全。之后将50ml NaOH溶液加入到500r/min搅拌的反应液中，当NaOH溶液滴尽后停止搅拌，于室温下放置30min，用无水乙醇对抽滤得到的固体进行数次洗涤后进行冷冻干燥，即得到纳米氮化铝颗粒。

S2、改性聚乙烯：按质量份，称取20份聚乙烯颗粒和50份S1制备的纳米氮化铝颗粒加入20份四氢呋喃中，1500r/min搅拌下并超声1h，待体系混合均匀，撤去超声装置，换上油浴加热，待温度升至50℃稳定后，减压蒸馏30min，脱除溶剂四氢呋喃，得到粘稠状的改性聚乙烯。聚乙烯成本低且耐潮湿性较好，加入纳米氮化铝颗粒改性后不仅使聚乙烯仍保持耐潮湿性还使其绝缘性和耐高温下显著提高。改性的聚乙烯具有粘性，涂抹在电单元和光单元表面，可加强传输线路抗外力破坏的能力，在恶劣的气候条件下，保证电力通信畅通。

S3、改性油膏：按质量份，将55份油膏与40份蒸馏水在温度为60℃、转速800r/min的水浴中恒温溶胀2h，接着加入10份羟丙基纤维素于60℃条件下搅拌6h，冷却降温至30℃，搅拌8h。称取1份壳聚糖溶解在10份22％的乙酸溶液中，得到壳聚糖混合溶液，取5份壳聚糖混合溶液加入油膏溶液中持续搅拌30min后，最后65℃真空烘干2h，得到改性油膏。该步骤中改性纤膏，羟丙基纤维素与壳聚糖乙酸溶液具有协同作用，乙酸除将壳聚糖溶解以外，乙酸溶液中的酸根离子可附着在羟丙基纤维素上，羟丙基纤维素作为增稠剂、稳定剂，形成半透膜，使油膏表现出良好的防腐蚀性能，油膏的粘度和防潮性均增大，有效保护光纤，使得复合缆表现出很好的抗腐蚀性。

S4、制备氢氧化镁-卡拉胶气凝胶：质量分数为5％的氢氧化镁溶液和质量分数为2％的卡拉胶溶液以体积比3：1混合后，98℃的温度加热搅拌，30min后溶液倒入树脂摸具中晾干凝固24h，脱模后再放入冰柜24h，冷冻后再放入干燥机，48h后得到氢氧化镁-卡拉胶气凝胶。

S5、制备阻燃防火材料：按质量份，称取80份聚氯乙烯树脂，并分别加入30份蒸馏水与20份S4制备的氢氧化镁-卡拉胶气凝胶，350r/min下进行球磨分散处理，然后加入10份芳香胺固化剂，磁力搅拌至均一液体，制得阻燃防火材料。该步骤中氢氧化镁-卡拉胶气凝胶的加入不仅可增强聚氯乙烯的耐热性与延展性，而且在燃烧时，氢氧化镁会释放出结晶水，吸收大量的热，可以稀释可燃气体从而阻止燃烧，卡拉胶的作用能提高气凝胶保水性，加强聚乙烯的热稳定性。芳香胺固化剂的加入可增强耐热性和耐腐蚀性，制成的阻燃防火材料包在松套管表面可增强光电复合缆的阻燃防火性能。

S6、将光纤和的铜导体分别置于蝶形松套管中组成光单元和电单元，在光单元和电单元外壁涂一层S2制备的改性聚乙烯，光纤两侧对称放置两根FRP加强芯，在松套管间隙内填充5mg步骤S3制备的改性阻水油膏，再接着松套管外壁绕包步骤S5制备的阻燃防火材料，最后挤压出的0.9mm护套接在阻燃防火层表面，得到一种电力通信用蝶形引入光电复合缆。

对比例1：步骤S2中除未使用纳米氮化铝改性聚乙烯外，其余均与实施例1相同。

对比例2：步骤S2中除使用普通聚乙烯代替本发明改性聚乙烯外外，其余均与实施例1相同。

本发明实施例1和对比例1的电性能试验、阻水防水性能和在-40～70℃温度范围，9h为一个循环，连续循环2次，试验期间观察光纤的附加衰减的结果如下表：

表1

项目	实施例1	对比例1	对比例2
				温度循环dB/km	0.05±0.01	0.1±0.3	0.12±0.02
渗水特性	48小时不渗水，不产生漏电	24小时不渗水，存在漏电	24小时不渗水，存在漏电
				耐电压试验	3000V/5min，未击穿	2000V/5min，击穿	2000V/5min，击穿

表1为本发明一种电力通信用蝶形引入光电复合缆性能试验表。从表中可以看出在纳米氮化铝作用下改性的聚乙烯制备的复合缆，具有优异的温度特性、防水防潮性和绝缘性。实施例1所得光缆的温度性能、渗水性能、绝缘性最好。在不加入纳米氮化铝的对比例1和普通的聚乙烯对比例2的性能最差，说明纳米氮化铝具有改善聚乙烯热度特性和电学特性的作用。图1为所致纳米氮化铝纳米颗粒TEM图。从图中可见，制备的纳米氮化铝颗粒呈规则球状，球状接触面积多，活性粒子效果佳。由于纳米氮化铝本身具有良好的电绝缘性和耐高温性，但在改性聚乙烯后，出乎意料的发现纳米氮化铝可使聚乙烯耐潮湿性增加，可能原因是纳米氮化铝粒径小，比表面积大，与聚乙烯颗粒充分混合后覆盖在聚乙烯表面，充分增加了聚乙烯的防水防潮性。从而，改性后的聚乙烯制备的复合缆具有更好的温度特性、防潮性能和绝缘性能。

实施例2

本实施例说明羟丙基纤维素与壳聚糖乙酸溶液具有协同作用，使复合缆表现出很好的抗腐蚀性：

S1、制备纳米氮化铝：称取25g无水氮化铝于干燥锥形瓶中，添加87mL去离子水制得反应母液，将7g分散剂聚乙二醇和7g表面活性剂十二烷基硫酸钠加入母液中，搅拌3h使其混合完全。之后将53ml NaOH溶液加入到500r/min搅拌的反应液中，当NaOH溶液滴尽后停止搅拌，于室温下放置30min，用无水乙醇对抽滤得到的固体进行数次洗涤后进行冷冻干燥，即得到纳米氮化铝颗粒。

S2、改性聚乙烯：按质量份，称取24份聚乙烯颗粒和54份S1制备的纳米氮化铝颗粒加入22份四氢呋喃中，1520r/min搅拌下并超声2h，待体系混合均匀，撤去超声装置，换上油浴加热，待温度升至50℃稳定后，减压蒸馏30min，脱除溶剂四氢呋喃，得到粘稠状的改性聚乙烯。聚乙烯成本低且耐潮湿性较好，加入纳米氮化铝颗粒改性后不仅使聚乙烯仍保持耐潮湿性还使其绝缘性和耐高温下显著提高。改性的聚乙烯具有粘性，涂抹在电单元和光单元表面，可加强传输线路抗外力破坏的能力，在恶劣的气候条件下，保证电力通信畅通。

S3、改性油膏：按质量份，将60份油膏与50份蒸馏水在温度为60℃、转速800r/min的水浴中恒温溶胀3h，接着加入12份羟丙基纤维素于62℃条件下搅拌7h，冷却降温至32℃，搅拌9h。称取2份壳聚糖溶解在12份22％的乙酸溶液中，得到壳聚糖乙酸混合溶液，取6份壳聚糖混合溶液加入油膏溶液中持续搅拌33min后，最后66℃真空烘干3h，得到改性油膏。该步骤中改性纤膏，羟丙基纤维素与壳聚糖乙酸溶液具有协同作用，乙酸除将壳聚糖溶解以外，乙酸溶液中的酸根离子可附着在羟丙基纤维素上，羟丙基纤维素作为增稠剂、稳定剂，形成半透膜，使油膏表现出良好的防腐蚀性能，油膏的粘度和防潮性均增大，有效保护光纤，使得复合缆表现出很好的抗腐蚀性。

S4、制备氢氧化镁-卡拉胶气凝胶：质量分数为6％的氢氧化镁溶液和质量分数为3％的卡拉胶溶液以体积比3：1混合后，98℃的温度加热搅拌，30min后溶液倒入树脂摸具中晾干凝固30h，脱模后再放入冰柜24h，冷冻后再放入干燥机，48h后得到氢氧化镁-卡拉胶气凝胶。

S5、制备阻燃防火材料：按质量份，称取90份聚氯乙烯树脂，并分别加入33份蒸馏水与22份S4制备的氢氧化镁-卡拉胶气凝胶，350r/min下进行球磨分散处理，然后加入12份芳香胺固化剂，磁力搅拌至均一液体，制得阻燃防火材料。该步骤中氢氧化镁-卡拉胶气凝胶的加入不仅可增强聚氯乙烯的耐热性与延展性，而且在燃烧时，氢氧化镁会释放出结晶水，吸收大量的热，可以稀释可燃气体从而阻止燃烧，卡拉胶的作用能提高气凝胶保水性，加强聚乙烯的热稳定性。芳香胺固化剂的加入可增强耐热性和耐腐蚀性，制成的阻燃防火材料包在松套管表面可增强光电复合缆的阻燃防火性能。

S6、将光纤和的铜导体分别置于蝶形松套管中组成光单元和电单元，在光单元和电单元外壁涂一层S2制备的改性聚乙烯，光纤两侧对称放置两根FRP加强芯，在松套管间隙内填充6mg步骤S3制备的改性阻水油膏，再接着松套管外壁绕包步骤S5制备的阻燃防火材料，最后挤压出的1mm护套接在阻燃防火层表面，得到一种电力通信用蝶形引入光电复合缆。

对比例3：步骤S3中除只加入羟丙基纤维素对油膏改性外，其余均与实施例2相同。

对比例4：步骤S3中除只加入壳聚糖乙酸溶液对油膏改性外，其余均与实施例2相同。

对比例5：除使用普通油膏代替本发明改性油膏外，其余均与实施例2相同。

由于光电复合缆工作环境露天，因此收到光、热、水和生物的影响会造成腐蚀从而降低其性能，为了考察改性油膏的抗腐蚀性，通过模拟其工作环境研究了其性能变化。图2为经过不同模拟工作时间后，实施例2，对比例3、对比例4和对比例5的拉伸强度变化。从图中可以看出，当模拟工作条件下放置不同时间时，实施例2的拉伸强度仅仅表现出较小的下降，60天内仍保持在19.15Mpa，而对比例3、对比例4、对比例5则由于自然条件中光、热和水带来的老化腐蚀作用，拉伸强度发生了明显的下降。显然羟丙基纤维素与壳聚糖乙酸溶液具有协同作用，乙酸溶液中的酸根离子可附着在羟丙基纤维素上，羟丙基纤维素作为稳定剂，壳聚糖具有多聚阳离子与乙酸，与带负电荷的真菌发生基团作用，起到抑菌作用，减少了微生物对复合缆光纤的破坏，羟丙基纤维素与壳聚糖乙酸溶液两者的作用使复合缆表现出很好的抗腐蚀性。

实施例3

本实施例说明氢氧化镁-卡拉胶气凝胶、芳香胺固化剂与聚氯乙烯制成的材料具有阻燃作用：

S1、制备纳米氮化铝：称取26g无水氮化铝于干燥锥形瓶中，添加90mL去离子水制得反应母液，将8g分散剂聚乙二醇和8g表面活性剂十二烷基硫酸钠加入母液中，搅拌4h使其混合完全。之后将58ml NaOH溶液加入到500r/min搅拌的反应液中，当NaOH溶液滴尽后停止搅拌，于室温下放置30min，用无水乙醇对抽滤得到的固体进行数次洗涤后进行冷冻干燥，即得到纳米氮化铝颗粒。

S2、改性聚乙烯：按质量份，称取28份聚乙烯颗粒和58份S1制备的纳米氮化铝颗粒加入24份四氢呋喃中，1560r/min搅拌下并超声2h，待体系混合均匀，撤去超声装置，换上油浴加热，待温度升至50℃稳定后，减压蒸馏30min，脱除溶剂四氢呋喃，得到粘稠状的改性聚乙烯。聚乙烯成本低且耐潮湿性较好，加入纳米氮化铝颗粒改性后不仅使聚乙烯仍保持耐潮湿性还使其绝缘性和耐高温下显著提高。改性的聚乙烯具有粘性，涂抹在电单元和光单元表面，可加强传输线路抗外力破坏的能力，在恶劣的气候条件下，保证电力通信畅通。

S3、改性油膏：按质量份，将73份油膏与55份蒸馏水在温度为60℃、转速800r/min的水浴中恒温溶胀3h，接着加入14份羟丙基纤维素于65℃条件下搅拌7h，冷却降温至36℃，搅拌9h。称取3份壳聚糖溶解在14份22％的乙酸溶液中，得到壳聚糖乙酸混合溶液，取8份壳聚糖混合溶液加入油膏溶液中持续搅拌36min后，最后67℃真空烘干5h，得到改性油膏。该步骤中改性纤膏，羟丙基纤维素与壳聚糖乙酸溶液具有协同作用，乙酸除将壳聚糖溶解以外，乙酸溶液中的酸根离子可附着在羟丙基纤维素上，羟丙基纤维素作为增稠剂、稳定剂，形成半透膜，使油膏表现出良好的防腐蚀性能，油膏的粘度和防潮性均增大，有效保护光纤，使得复合缆表现出很好的抗腐蚀性。

S4、制备氢氧化镁-卡拉胶气凝胶：质量分数为8％的氢氧化镁溶液和质量分数为3％的卡拉胶溶液以体积比3：1混合后，98℃的温度加热搅拌，30min后溶液倒入树脂摸具中晾干凝固40h，脱模后再放入冰柜24h，冷冻后再放入干燥机，48h后得到氢氧化镁-卡拉胶气凝胶。

S5、制备阻燃防火材料：按质量份，称取90份聚氯乙烯树脂，并分别加入38份蒸馏水与24份S4制备的氢氧化镁-卡拉胶气凝胶，350r/min下进行球磨分散处理，然后加入14份芳香胺固化剂，磁力搅拌至均一液体，制得阻燃防火材料。该步骤中氢氧化镁-卡拉胶气凝胶的加入不仅可增强聚氯乙烯的耐热性与延展性，而且在燃烧时，氢氧化镁会释放出结晶水，吸收大量的热，可以稀释可燃气体从而阻止燃烧，卡拉胶的作用能提高气凝胶保水性，加强聚乙烯的热稳定性。芳香胺固化剂的加入可增强耐热性和耐腐蚀性，制成的阻燃防火材料包在松套管表面可增强光电复合缆的阻燃防火性能。

S6、将光纤和的铜导体分别置于蝶形松套管中组成光单元和电单元，在光单元和电单元外壁涂一层S2制备的改性聚乙烯，光纤两侧对称放置两根FRP加强芯，在松套管间隙内填充8mg步骤S3制备的改性阻水油膏，再接着松套管外壁绕包步骤S5制备的阻燃防火材料，最后挤压出的1.1mm护套接在阻燃防火层表面，得到一种电力通信用蝶形引入光电复合缆。

对比例6：除步骤S3中不使用氢氧化镁-卡拉胶气凝胶制备外，其余均与实施例3相同。

对比例7：除步骤S3中不使用芳香胺固化剂制备外，其余均与实施例3相同。

图3和图4是实施例3和对比例6阻燃防火材料燃烧后炭渣的SEM图。从图中可以看出，燃烧后，实施例3材料能够形成稳定层，紧密且厚实，但对比例6材料出现空洞和褶皱，不利于形成致密坚固的稳定层。在燃烧时，氢氧化镁会释放出结晶水，吸收大量的热，可以稀释可燃气体从而阻止燃烧，卡拉胶的作用能提高气凝胶保水性，加强聚乙烯的热稳定性，减少燃烧过程中的热释放，说明氢氧化镁-卡拉胶气凝胶的加入可增强聚氯乙烯的阻燃性。图5是经过不同模拟工作时间后，实施例3和对比例7复合缆的烧矢量(LOI)，从图5中可以看出，经过不同时间的自然腐蚀之后，两者材料的LOI均发生了一定的下降。但是不加入芳香胺固化剂的对比例7的LOI下降到较快，阻燃性能减弱较大。因此氢氧化镁-卡拉胶气凝胶、芳香胺固化剂与聚氯乙烯制成的材料具有阻燃作用，增强光电复合缆的阻燃防火性能。

实施例4

本实施例说明本发明光电复合缆在通讯光缆行业中具有推广和应用价值：

S1、制备纳米氮化铝：称取30g无水氮化铝于干燥锥形瓶中，添加100mL去离子水制得反应母液，将10g分散剂聚乙二醇和10g表面活性剂十二烷基硫酸钠加入母液中，搅拌4h使其混合完全。之后将60ml NaOH溶液加入到500r/min搅拌的反应液中，当NaOH溶液滴尽后停止搅拌，于室温下放置30min，用无水乙醇对抽滤得到的固体进行数次洗涤后进行冷冻干燥，即得到纳米氮化铝颗粒。

S2、改性聚乙烯：按质量份，称取30份聚乙烯颗粒和60份S1制备的纳米氮化铝颗粒加入25份四氢呋喃中，1600r/min搅拌下并超声3h，待体系混合均匀，撤去超声装置，换上油浴加热，待温度升至50℃稳定后，减压蒸馏30min，脱除溶剂四氢呋喃，得到粘稠状的改性聚乙烯。聚乙烯成本低且耐潮湿性较好，加入纳米氮化铝颗粒改性后不仅使聚乙烯仍保持耐潮湿性还使其绝缘性和耐高温下显著提高。改性的聚乙烯具有粘性，涂抹在电单元和光单元表面，可加强传输线路抗外力破坏的能力，在恶劣的气候条件下，保证电力通信畅通。

S3、改性油膏：按质量份，将75份油膏与60份蒸馏水在温度为60℃、转速800r/min的水浴中恒温溶胀4h，接着加入15份羟丙基纤维素于70℃条件下搅拌8h，冷却降温至40℃，搅拌10h。称取3份壳聚糖溶解在15份22％的乙酸溶液中，得到壳聚糖乙酸混合溶液，取10份壳聚糖混合溶液加入油膏溶液中持续搅拌40min后，最后70℃真空烘干6h，得到改性油膏。该步骤中改性纤膏，羟丙基纤维素与壳聚糖乙酸溶液具有协同作用，乙酸除将壳聚糖溶解以外，乙酸溶液中的酸根离子可附着在羟丙基纤维素上，羟丙基纤维素作为增稠剂、稳定剂，形成半透膜，使油膏表现出良好的防腐蚀性能，油膏的粘度和防潮性均增大，有效保护光纤，使得复合缆表现出很好的抗腐蚀性。

S4、制备氢氧化镁-卡拉胶气凝胶：质量分数为10％的氢氧化镁溶液和质量分数为4％的卡拉胶溶液以体积比3：1混合后，98℃的温度加热搅拌，30min后溶液倒入树脂摸具中晾干凝固48h，脱模后再放入冰柜24h，冷冻后再放入干燥机，48h后得到氢氧化镁-卡拉胶气凝胶。

S5、制备阻燃防火材料：按质量份，称取100份聚氯乙烯树脂，并分别加入40份蒸馏水与25份S4制备的氢氧化镁-卡拉胶气凝胶，350r/min下进行球磨分散处理，然后加入15份芳香胺固化剂，磁力搅拌至均一液体，制得阻燃防火材料。该步骤中氢氧化镁-卡拉胶气凝胶的加入不仅可增强聚氯乙烯的耐热性与延展性，而且在燃烧时，氢氧化镁会释放出结晶水，吸收大量的热，可以稀释可燃气体从而阻止燃烧，卡拉胶的作用能提高气凝胶保水性，加强聚乙烯的热稳定性。芳香胺固化剂的加入可增强耐热性和耐腐蚀性，制成的阻燃防火材料包在松套管表面可增强光电复合缆的阻燃防火性能。

S6、将光纤和的铜导体分别置于蝶形松套管中组成光单元和电单元，在光单元和电单元外壁涂一层S2制备的改性聚乙烯，光纤两侧对称放置两根FRP加强芯，在松套管间隙内填充10mg步骤S3制备的改性阻水油膏，再接着松套管外壁绕包步骤S5制备的阻燃防火材料，最后挤压出的1.2mm护套接在阻燃防火层表面，得到一种电力通信用蝶形引入光电复合缆。

对比例8：步骤S6中除普通松套管代替蝶形松套管外，其余均与实施例4相同。

表2

项目	实施例4	对比例7
			扭转	200mm，200次，不开裂	200mm，200次，开裂
反复弯取	90mm，±90℃，200次，不折断	90mm，±90℃，200次，折断

表2为实施例4和对比例8松套管试验结果。蝶形的引入使光电复合缆具有良好的柔软性和轻便型，从表中看出，蝶形引入光电复合缆在扭转和反复弯曲后都不易断裂，说明本发明光电复合缆在通讯光缆行业中具有推广和应用价值。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的制备工艺进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电力通信用蝶形引入光电复合缆，其特征在于：具体制备步骤如下：

S1、制备纳米氮化铝：称取22~30 g无水氮化铝于干燥锥形瓶中，添加80~100 mL去离子水制得反应母液，将5~10 g分散剂聚乙二醇和5~10 g表面活性剂十二烷基硫酸钠加入母液中，搅拌3~4 h使其混合完全，之后将50~60 ml NaOH溶液加入到500 r/min搅拌的反应液中，当NaOH溶液滴尽后停止搅拌，于室温下放置30 min，用无水乙醇对抽滤得到的固体进行数次洗涤后进行冷冻干燥，即得到纳米氮化铝颗粒；

S2、改性聚乙烯：按质量份，称取20~30份聚乙烯颗粒和50~60份S1制备的纳米氮化铝颗粒加入20~25份四氢呋喃中，1500~1600 r/min搅拌下并超声1~3 h，待体系混合均匀，撤去超声装置，换上油浴加热，待温度升至50 ℃稳定后，减压蒸馏30 min，脱除溶剂四氢呋喃，得到粘稠状的改性聚乙烯；

S3、改性油膏：按质量份，将55~75份油膏与40~60份蒸馏水在温度为60 ℃、转速800 r/min的水浴中恒温溶胀2~4 h，接着加入10~15份羟丙基纤维素于60~70 ℃条件下搅拌6~8h，冷却降温至30~40 ℃，搅拌8~10 h，称取1~3份壳聚糖溶解在10~15份22 %的乙酸溶液中，得到壳聚糖混合溶液，取5~10份壳聚糖混合溶液加入油膏溶液中持续搅拌30~40 min后，最后65~70 ℃真空烘干2~6 h，得到改性油膏；

S4、制备氢氧化镁-卡拉胶气凝胶：质量分数为5%~10%的氢氧化镁溶液和质量分数为2%~4%的卡拉胶溶液以体积比3：1混合后，98℃的温度加热搅拌，30 min后溶液倒入树脂摸具中晾干凝固24~48 h，脱模后再放入冰柜24 h，冷冻后再放入干燥机，48 h后得到氢氧化镁-卡拉胶气凝胶；

S5、制备阻燃防火材料：按质量份，称取80~100份聚氯乙烯树脂，并分别加入30~40份蒸馏水与20~25份S4制备的氢氧化镁-卡拉胶气凝胶，350r/min下进行球磨分散处理，然后加入10~15份芳香胺固化剂，磁力搅拌至均一液体，制得阻燃防火材料；

S6、将光纤和的铜导体分别置于蝶形松套管中组成光单元和电单元，在光单元和电单元外壁刷涂一层S2制备的改性聚乙烯，光纤两侧对称放置两根FRP加强芯，在松套管间隙内填充5~10 mg步骤S3制备的改性油膏，再接着松套管外壁绕包步骤S5制备的阻燃防火材料，最后挤压出的0.9~1.2 mm护套接在阻燃防火层表面，得到一种电力通信用蝶形引入光电复合缆。

2.根据权利要求1所述的一种电力通信用蝶形引入光电复合缆，其特征在于：所述步骤S1中称取无水氮化铝22 g。

3.根据权利要求1所述的一种电力通信用蝶形引入光电复合缆，其特征在于：所述步骤S2中称取聚乙烯颗粒是20份。

4.根据权利要求1或2所述的一种电力通信用蝶形引入光电复合缆，其特征在于：所述步骤S2中称取纳米氮化铝颗粒50份。

5.根据权利要求1所述的一种电力通信用蝶形引入光电复合缆，其特征在于：所述步骤S3中油膏与蒸馏水在温度为60 ℃水浴中恒温溶胀2 h。

6.根据权利要求1所述的一种电力通信用蝶形引入光电复合缆，其特征在于：所述步骤S4中的质量分数为5%的氢氧化镁溶液和质量分数为2%的卡拉胶溶液混合。

7.根据权利要求1所述的一种电力通信用蝶形引入光电复合缆，其特征在于：所述步骤S5中的称取聚氯乙烯树脂80份。

8.根据权利要求7所述的一种电力通信用蝶形引入光电复合缆，其特征在于：所述步骤S5加入10份芳香胺固化剂。

9.根据权利要求1所述的一种电力通信用蝶形引入光电复合缆，其特征在于：所述步骤S6在松套管间隙内填充5 mg改性油膏。

10.根据权利要求1或9所述的一种电力通信用蝶形引入光电复合缆，其特征在于：所述步骤S6中护套厚度为0.9 mm。