CN116675935B - 一种柔性金属膜屏蔽电缆及其制备方法 - Google Patents

一种柔性金属膜屏蔽电缆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柔性金属膜屏蔽电缆及其制备方法;涉及电缆生产技术领域,由铜导体芯线与护套组成,所述护套按重量份计由以下成分制成:PVC、三元乙丙橡胶、锶铁氧体纳米粒子、氧化锌、复合增柔剂、硫化剂、硫化促进剂、防老剂;本发明制备的一种柔性金属膜屏蔽电缆,本发明通过各组分的配合,使得制成的电缆的各方面的性能均有大幅度的提高,现有技术中单纯采用三元乙丙橡胶制备电缆时,由于三元乙丙橡胶为非极性材料,耐油性能很差,很难保证长期使用安全,因此,本发明通过以PVC作为护套材料的基础,通过三元乙丙橡胶的配合,二者以固定配比进行使用,能够显著的改善制成的电缆的性能。

Description

一种柔性金属膜屏蔽电缆及其制备方法
技术领域
本发明属于电缆生产技术领域,特别是一种柔性金属膜屏蔽电缆及其制备方法。
背景技术
柔性电缆是拖链运动系统中,电力传输材料,信号传递载体的首选电缆,又名:拖链电缆,拖曳电缆,移动电缆,机器人电缆等。
柔性电缆一般都会制作成拖链运动系统。作为一种性能良好的电力运输材料,柔性电缆在各行各业中都有广泛的应用。由于其良好的柔韧性能,柔性电缆的更多用途正在为人们所发掘出来。比如说,现在的柔性电缆不仅用于输电,还能由于信号传输。
现有技术申请号202010353380.2,本发明涉及到电缆生产领域的一种自修复电磁屏蔽电缆及其制备方法,一根双芯信号线和一根四芯信号线一起组成中心总电缆设置为导电芯线,导电芯线的外周绕包有总绝缘层,总绝缘层的外周设置有无纺布隔离层,无纺布隔离层的外周绕包有自修复屏蔽层,自修复屏蔽层的外周设置有阻燃层,阻燃层的外周还包裹有护套层;该发明提供一种自修复电磁屏蔽电缆,它能够自发恢复屏蔽功能,避免传统屏蔽电缆不具备自修复能力的弱点,使得电缆具有较好持续屏蔽的功能;同时提供一种自修复电磁屏蔽电缆的制备方法,通过使用该方法可以快速的制备自修复电磁屏蔽电缆,并通过合理的使用碳材料,降低了战略物质用量,也降低了电缆总重量,有利于大规模推广使用”,然而,现有技术制备的电缆虽然具有一定的屏蔽作用,但是其柔性相对较差,限制了其应用。
因此,需要对现有技术进行进一步的改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种柔性金属膜屏蔽电缆及其制备方法,以解决现有技术中的不足。
本发明采用的技术方案如下:
一种柔性金属膜屏蔽电缆,由铜导体芯线与护套组成,所述护套按重量份计由以下成分制成:PVC44-52份、三元乙丙橡胶22-26份、锶铁氧体纳米粒子5-10份、氧化锌2-3份、复合增柔剂1-4份、硫化剂1-4份、硫化促进剂1-3份、防老剂1-2份;
其中,PVC、三元乙丙橡胶混合重量份比为1:2;
所述锶铁氧体纳米粒子的平均粒度为450目。
作为进一步的技术方案:所述复合增柔剂制备方法为:
(1)将首先,将甲苯进行干燥处理,然后再将经过干燥处理后的甲苯添加到反应釜中;
(2)向反应釜中添加2-[2-(甲基苯氨基)甲基]苯酚,然后以150r/mi n转速进行搅拌30mi n,混合均匀后静置5mi n;
(3)向反应釜中依次添加三乙胺与柠檬酸,调节反应釜内温度至70-75℃,保温搅拌20mi n;
(4)将乙氧基磷酰添加到二氯甲苯中,搅拌均匀,配制成乙氧基磷酰二氯甲苯溶液;
(5)将上述制备得到的乙氧基磷酰二氯甲苯溶液滴加到反应釜中,边滴加边搅拌,滴加完毕后,继续搅拌反应3小时,然后进行冷却,得到反应液;
(6)对上述得到的反应液进行减压脱除溶剂,清洗,干燥,得到复合增柔剂。
作为进一步的技术方案:步骤(2)中所述甲苯、2-[2-(甲基苯氨基)甲基]苯酚二者的混合比例为50-55mL:2.35g。
作为进一步的技术方案:步骤(3)中三乙胺与柠檬酸、甲苯混合比例为1.2g:0.5g:55mL。
作为进一步的技术方案:步骤(4)中的乙氧基磷酰二氯甲苯溶液质量分数为20-25%。
作为进一步的技术方案:步骤(5)中乙氧基磷酰二氯甲苯溶液滴加量与甲苯比例为20mL:50-52mL。
作为进一步的技术方案:所述硫化剂为硫磺。
作为进一步的技术方案:所述硫化促进剂为硫化促进剂TMTD。
作为进一步的技术方案:所述防老剂为N-苯基-α-苯胺。
一种柔性金属膜屏蔽电缆的制备方法,包括以下步骤:
(1)按重量份称取各原料;
(2)将PVC、三元乙丙橡胶、锶铁氧体纳米粒子添加到高速混合机中进行搅拌10min,然后再添加氧化锌、复合增柔剂、硫化剂、硫化促进剂、防老剂,继续搅拌30mi n,得到混合均匀的物料;
其中,高速混合机的搅拌转速为1500r/mi n;
(3)将上述制备得到的物料添加到单螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒,得到母粒;
其中单螺杆挤出机的加料段、压缩段、均化段及机头温度依次为120℃、145℃、165℃以及180℃;
(4)将上述得到的母粒添加到密炼机中,进行密炼处理,得到密炼料;
其中,密炼处理的温度为155℃,密炼处理的时间为10mi n;
(5)将所得到的密炼料再添加到注塑机中,对铜导体芯线进行包覆,冷却定型,即可。
本发明通过各种组分的结合,能够有效的改善提高电缆屏蔽性能,并且,通过以PVC与三元乙丙橡胶二者形成体系,从而使得加工成型性能具有大幅度的提高。
通过引入复合增柔剂,不仅能够改性电缆的机械性能,尤其是柔性性能具有大幅度的提高。
本发明通过引入一定量的锶铁氧体纳米粒子,其在电缆体系中均匀分散,能够有利于均匀导体表面电场,显著提高电缆屏蔽性能,降低电缆内部结构与环境之间的有害影响,使电能输配更安全。
特性阻抗:电缆平均特性阻抗为55±1Q,沿单根电缆的阻抗的周期性变化为正弦波,中心平均值±2.5Q,测试长度2.1米。
衰减值:10MHz的正弦波进行测量下不超过8.0db;
5MHz的正弦波进行测量下不超过5.6db。
传播速度:0.82C(C为光速)。
电阻:电缆直流回路电阻电缆的中心导体的电阻与屏蔽层的电阻之和小于125毫欧/米(20℃)。
本发明冲击脆化温度小于-50℃。
有益效果
本发明制备的一种柔性金属膜屏蔽电缆,本发明通过各组分的配合,使得制成的电缆的各方面的性能均有大幅度的提高,现有技术中单纯采用三元乙丙橡胶制备电缆时,由于三元乙丙橡胶为非极性材料,耐油性能很差,很难保证长期使用安全,因此,本发明通过以PVC作为护套材料的基础,通过三元乙丙橡胶的配合,二者以固定配比进行使用,能够显著的改善制成的电缆的性能,同时,又以复合增柔剂的作用,进一步的改善提高电缆的柔性,而电缆柔性的提高,又能够更好的应用于多种领域,通过锶铁氧体纳米粒子的引入,能够提高电缆的屏蔽性能。
硫化剂的使用,使得复合材料由线性结构变成体型结构,具有很强的物理机械性能、耐溶剂性、耐热性和耐腐蚀性,提高了电缆的应用范围。
附图说明
图1为实施例与对比例试样拉伸强度柱状图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种柔性金属膜屏蔽电缆,由铜导体芯线与护套组成,所述护套按重量份计由以下成分制成:PVC44份、三元乙丙橡胶22份、锶铁氧体纳米粒子5份、氧化锌2份、复合增柔剂1份、硫化剂1份、硫化促进剂1份、防老剂1份;硫化剂为硫磺。所述硫化促进剂为硫化促进剂TMTD。所述防老剂为N-苯基-α-苯胺。其中,PVC、三元乙丙橡胶混合重量份比为1:2;所述锶铁氧体纳米粒子的平均粒度为450目。所述复合增柔剂制备方法为:
(1)将首先,将甲苯进行干燥处理,然后再将经过干燥处理后的甲苯添加到反应釜中;
(2)向反应釜中添加2-[2-(甲基苯氨基)甲基]苯酚,然后以150r/mi n转速进行搅拌30mi n,混合均匀后静置5mi n;甲苯、2-[2-(甲基苯氨基)甲基]苯酚二者的混合比例为50mL:2.35g。
(3)向反应釜中依次添加三乙胺与柠檬酸,调节反应釜内温度至70℃,保温搅拌20mi n;三乙胺与柠檬酸、甲苯混合比例为1.2g:0.5g:55mL。
(4)将乙氧基磷酰添加到二氯甲苯中,搅拌均匀,配制成乙氧基磷酰二氯甲苯溶液;乙氧基磷酰二氯甲苯溶液质量分数为20%。
(5)将上述制备得到的乙氧基磷酰二氯甲苯溶液滴加到反应釜中,边滴加边搅拌,滴加完毕后,继续搅拌反应3小时,然后进行冷却,得到反应液;乙氧基磷酰二氯甲苯溶液滴加量与甲苯比例为20mL:50mL。
(6)对上述得到的反应液进行减压脱除溶剂,清洗,干燥,得到复合增柔剂。
一种柔性金属膜屏蔽电缆的制备方法,包括以下步骤:
(1)按重量份称取各原料;
(2)将PVC、三元乙丙橡胶、锶铁氧体纳米粒子添加到高速混合机中进行搅拌10min,然后再添加氧化锌、复合增柔剂、硫化剂、硫化促进剂、防老剂,继续搅拌30mi n,得到混合均匀的物料;
其中,高速混合机的搅拌转速为1500r/mi n;
(3)将上述制备得到的物料添加到单螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒,得到母粒;
其中单螺杆挤出机的加料段、压缩段、均化段及机头温度依次为120℃、145℃、165℃以及180℃;
(4)将上述得到的母粒添加到密炼机中,进行密炼处理,得到密炼料;
其中,密炼处理的温度为155℃,密炼处理的时间为10mi n;
(5)将所得到的密炼料再添加到注塑机中,对铜导体芯线进行包覆,冷却定型,即可。
实施例2
一种柔性金属膜屏蔽电缆,由铜导体芯线与护套组成,所述护套按重量份计由以下成分制成:PVC45份、三元乙丙橡胶22.5份、锶铁氧体纳米粒子6份、氧化锌2.5份、复合增柔剂2份、硫化剂2份、硫化促进剂1.5份、防老剂1.2份;硫化剂为硫磺。所述硫化促进剂为硫化促进剂TMTD。所述防老剂为N-苯基-α-苯胺。其中,PVC、三元乙丙橡胶混合重量份比为1:2;所述锶铁氧体纳米粒子的平均粒度为450目。所述复合增柔剂制备方法为:
(1)将首先,将甲苯进行干燥处理,然后再将经过干燥处理后的甲苯添加到反应釜中;
(2)向反应釜中添加2-[2-(甲基苯氨基)甲基]苯酚,然后以150r/mi n转速进行搅拌30mi n,混合均匀后静置5mi n;甲苯、2-[2-(甲基苯氨基)甲基]苯酚二者的混合比例为52mL:2.35g。
(3)向反应釜中依次添加三乙胺与柠檬酸,调节反应釜内温度至73℃,保温搅拌20mi n;三乙胺与柠檬酸、甲苯混合比例为1.2g:0.5g:55mL。
(4)将乙氧基磷酰添加到二氯甲苯中,搅拌均匀,配制成乙氧基磷酰二氯甲苯溶液;乙氧基磷酰二氯甲苯溶液质量分数为22%。
(5)将上述制备得到的乙氧基磷酰二氯甲苯溶液滴加到反应釜中,边滴加边搅拌,滴加完毕后,继续搅拌反应3小时,然后进行冷却,得到反应液;乙氧基磷酰二氯甲苯溶液滴加量与甲苯比例为20mL:51mL。
(6)对上述得到的反应液进行减压脱除溶剂,清洗,干燥,得到复合增柔剂。
一种柔性金属膜屏蔽电缆的制备方法,包括以下步骤:
(1)按重量份称取各原料;
(2)将PVC、三元乙丙橡胶、锶铁氧体纳米粒子添加到高速混合机中进行搅拌10min,然后再添加氧化锌、复合增柔剂、硫化剂、硫化促进剂、防老剂,继续搅拌30mi n,得到混合均匀的物料;
其中,高速混合机的搅拌转速为1500r/mi n;
(3)将上述制备得到的物料添加到单螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒,得到母粒;
其中单螺杆挤出机的加料段、压缩段、均化段及机头温度依次为120℃、145℃、165℃以及180℃;
(4)将上述得到的母粒添加到密炼机中,进行密炼处理,得到密炼料;
其中,密炼处理的温度为155℃,密炼处理的时间为10mi n;
(5)将所得到的密炼料再添加到注塑机中,对铜导体芯线进行包覆,冷却定型,即可。
实施例3
一种柔性金属膜屏蔽电缆,由铜导体芯线与护套组成,所述护套按重量份计由以下成分制成:PVC48份、三元乙丙橡胶24份、锶铁氧体纳米粒子8份、氧化锌2.5份、复合增柔剂3份、硫化剂2份、硫化促进剂2份、防老剂1.5份;硫化剂为硫磺。所述硫化促进剂为硫化促进剂TMTD。所述防老剂为N-苯基-α-苯胺。其中,PVC、三元乙丙橡胶混合重量份比为1:2;所述锶铁氧体纳米粒子的平均粒度为450目。所述复合增柔剂制备方法为:
(1)将首先,将甲苯进行干燥处理,然后再将经过干燥处理后的甲苯添加到反应釜中;
(2)向反应釜中添加2-[2-(甲基苯氨基)甲基]苯酚,然后以150r/mi n转速进行搅拌30mi n,混合均匀后静置5mi n;甲苯、2-[2-(甲基苯氨基)甲基]苯酚二者的混合比例为53mL:2.35g。
(3)向反应釜中依次添加三乙胺与柠檬酸,调节反应釜内温度至73℃,保温搅拌20mi n;三乙胺与柠檬酸、甲苯混合比例为1.2g:0.5g:55mL。
(4)将乙氧基磷酰添加到二氯甲苯中,搅拌均匀,配制成乙氧基磷酰二氯甲苯溶液;乙氧基磷酰二氯甲苯溶液质量分数为23%。
(5)将上述制备得到的乙氧基磷酰二氯甲苯溶液滴加到反应釜中,边滴加边搅拌,滴加完毕后,继续搅拌反应3小时,然后进行冷却,得到反应液;乙氧基磷酰二氯甲苯溶液滴加量与甲苯比例为20mL:51mL。
(6)对上述得到的反应液进行减压脱除溶剂,清洗,干燥,得到复合增柔剂。
一种柔性金属膜屏蔽电缆的制备方法,包括以下步骤:
(1)按重量份称取各原料;
(2)将PVC、三元乙丙橡胶、锶铁氧体纳米粒子添加到高速混合机中进行搅拌10min,然后再添加氧化锌、复合增柔剂、硫化剂、硫化促进剂、防老剂,继续搅拌30mi n,得到混合均匀的物料;
其中,高速混合机的搅拌转速为1500r/mi n;
(3)将上述制备得到的物料添加到单螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒,得到母粒;
其中单螺杆挤出机的加料段、压缩段、均化段及机头温度依次为120℃、145℃、165℃以及180℃;
(4)将上述得到的母粒添加到密炼机中,进行密炼处理,得到密炼料;
其中,密炼处理的温度为155℃,密炼处理的时间为10mi n;
(5)将所得到的密炼料再添加到注塑机中,对铜导体芯线进行包覆,冷却定型,即可。
实施例4
一种柔性金属膜屏蔽电缆,由铜导体芯线与护套组成,所述护套按重量份计由以下成分制成:PVC52份、三元乙丙橡胶26份、锶铁氧体纳米粒子10份、氧化锌3份、复合增柔剂4份、硫化剂4份、硫化促进剂3份、防老剂2份;硫化剂为硫磺。所述硫化促进剂为硫化促进剂TMTD。所述防老剂为N-苯基-α-苯胺。其中,PVC、三元乙丙橡胶混合重量份比为1:2;所述锶铁氧体纳米粒子的平均粒度为450目。所述复合增柔剂制备方法为:
(1)将首先,将甲苯进行干燥处理,然后再将经过干燥处理后的甲苯添加到反应釜中;
(2)向反应釜中添加2-[2-(甲基苯氨基)甲基]苯酚,然后以150r/mi n转速进行搅拌30mi n,混合均匀后静置5mi n;甲苯、2-[2-(甲基苯氨基)甲基]苯酚二者的混合比例为55mL:2.35g。
(3)向反应釜中依次添加三乙胺与柠檬酸,调节反应釜内温度至75℃,保温搅拌20mi n;三乙胺与柠檬酸、甲苯混合比例为1.2g:0.5g:55mL。
(4)将乙氧基磷酰添加到二氯甲苯中,搅拌均匀,配制成乙氧基磷酰二氯甲苯溶液;乙氧基磷酰二氯甲苯溶液质量分数为25%。
(5)将上述制备得到的乙氧基磷酰二氯甲苯溶液滴加到反应釜中,边滴加边搅拌,滴加完毕后,继续搅拌反应3小时,然后进行冷却,得到反应液;乙氧基磷酰二氯甲苯溶液滴加量与甲苯比例为20mL:52mL。
(6)对上述得到的反应液进行减压脱除溶剂,清洗,干燥,得到复合增柔剂。
一种柔性金属膜屏蔽电缆的制备方法,包括以下步骤:
(1)按重量份称取各原料;
(2)将PVC、三元乙丙橡胶、锶铁氧体纳米粒子添加到高速混合机中进行搅拌10min,然后再添加氧化锌、复合增柔剂、硫化剂、硫化促进剂、防老剂,继续搅拌30mi n,得到混合均匀的物料;
其中,高速混合机的搅拌转速为1500r/mi n;
(3)将上述制备得到的物料添加到单螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒,得到母粒;
其中单螺杆挤出机的加料段、压缩段、均化段及机头温度依次为120℃、145℃、165℃以及180℃;
(4)将上述得到的母粒添加到密炼机中,进行密炼处理,得到密炼料;
其中,密炼处理的温度为155℃,密炼处理的时间为10mi n;
(5)将所得到的密炼料再添加到注塑机中,对铜导体芯线进行包覆,冷却定型,即可。
对比例1:与实施例1区别为不添加复合增柔剂。
试验
对实施例与对比例中护套试样进行拉伸性能检测;
表1
拉伸强度MPa
实施例1 13.5
实施例2 13.8
实施例3 14.2
实施例4 13.7
对比例1 10.2
由表1可以看出,本发明制备的屏蔽电缆具有优异的拉伸性能,通过拉伸性能的提高,能够提高其应用领域。
对实施例与对比例电缆进行检测;
表2
60℃体积电阻率Ω·cm
实施例1 365
实施例2 360
实施例3 368
实施例4 362
对比例1 315
由表2可以看出,可见本发明制备的屏蔽电缆具有更高的体积电阻率。
以实施例1为基础试样,进行进一步的检测:
90℃体积电阻率为770Ω·cm;
110℃体积电阻率为1400Ω·cm;
130℃体积电阻率为910Ω·cm。
本发明实施例1试样:
特性阻抗:电缆平均特性阻抗为55±1Q,沿单根电缆的阻抗的周期性变化为正弦波,中心平均值±2.5Q,测试长度2.1米。
衰减值:10MHz的正弦波进行测量下不超过8.0db;
5MHz的正弦波进行测量下不超过5.6db。
传播速度:0.82C(C为光速)。
电阻:电缆直流回路电阻电缆的中心导体的电阻与屏蔽层的电阻之和小于125毫欧/米(20℃)。
符合GB12269标准条款。
图1为实施例与对比例试样拉伸强度柱状图。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,但本发明不以所示限定实施范围,凡是依照本发明的构想所作的改变,或修改为等同变化的等效实施例,仍未超出说明书所涵盖的精神时,均应在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种柔性金属膜屏蔽电缆,其特征在于,由铜导体芯线与护套组成,所述护套按重量份计由以下成分制成:PVC44-52份、三元乙丙橡胶22-26份、锶铁氧体纳米粒子5-10份、氧化锌2-3份、复合增柔剂1-4份、硫化剂1-4份、硫化促进剂1-3份、防老剂1-2份;
其中,PVC、三元乙丙橡胶混合重量份比为1:2;
所述锶铁氧体纳米粒子的平均粒度为450目;
所述复合增柔剂制备方法为:
(1)将首先,将甲苯进行干燥处理,然后再将经过干燥处理后的甲苯添加到反应釜中;
(2)向反应釜中添加2-[2-(甲基苯氨基)甲基]苯酚,然后以150r/min转速进行搅拌30min,混合均匀后静置5min;
(3)向反应釜中依次添加三乙胺与柠檬酸,调节反应釜内温度至70-75℃,保温搅拌20min;
(4)将乙氧基磷酰添加到二氯甲苯中,搅拌均匀,配制成乙氧基磷酰二氯甲苯溶液;
(5)将上述制备得到的乙氧基磷酰二氯甲苯溶液滴加到反应釜中,边滴加边搅拌,滴加完毕后,继续搅拌反应3小时,然后进行冷却,得到反应液;
(6)对上述得到的反应液进行减压脱除溶剂,清洗,干燥,得到复合增柔剂。
2.根据权利要求1所述的一种柔性金属膜屏蔽电缆,其特征在于:步骤(2)中所述甲苯、2-[2-(甲基苯氨基)甲基]苯酚二者的混合比例为50-55mL:2.35g。
3.根据权利要求1所述的一种柔性金属膜屏蔽电缆,其特征在于:步骤(3)中三乙胺与柠檬酸、甲苯混合比例为1.2g:0.5g:55mL。
4.根据权利要求1所述的一种柔性金属膜屏蔽电缆,其特征在于:步骤(4)中的乙氧基磷酰二氯甲苯溶液质量分数为20-25%。
5.根据权利要求1所述的一种柔性金属膜屏蔽电缆,其特征在于:步骤(5)中乙氧基磷酰二氯甲苯溶液滴加量与甲苯比例为20mL:50-52mL。
6.根据权利要求1所述的一种柔性金属膜屏蔽电缆,其特征在于:所述硫化剂为硫磺。
7.根据权利要求1所述的一种柔性金属膜屏蔽电缆,其特征在于:所述硫化促进剂为硫化促进剂TMTD。
8.根据权利要求1所述的一种柔性金属膜屏蔽电缆,其特征在于:所述防老剂为N-苯基-α-苯胺。
9.根据权利要求1或8任一项所述的一种柔性金属膜屏蔽电缆的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)按重量份称取各原料;
(2)将PVC、三元乙丙橡胶、锶铁氧体纳米粒子添加到高速混合机中进行搅拌10min,然后再添加氧化锌、复合增柔剂、硫化剂、硫化促进剂、防老剂,继续搅拌30min,得到混合均匀的物料;
其中,高速混合机的搅拌转速为1500r/min;
(3)将上述制备得到的物料添加到单螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒,得到母粒;
其中单螺杆挤出机的加料段、压缩段、均化段及机头温度依次为120℃、145℃、165℃以及180℃;
(4)将上述得到的母粒添加到密炼机中,进行密炼处理,得到密炼料;
其中,密炼处理的温度为155℃,密炼处理的时间为10min;
(5)将所得到的密炼料再添加到注塑机中,对铜导体芯线进行包覆,冷却定型,即可。
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