一种电磁屏蔽光缆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电磁屏蔽光缆及其制备方法，涉及通信光缆技术领域。本发明专利技术制备的电磁屏蔽光缆，由外到内包括护套层、屏蔽层和缆芯；护套层为加入改性石墨气凝胶的环氧树脂；屏蔽层包括三聚氰胺泡沫层、泡沫金属层和碳纤维；改性石墨气凝胶提高了护套层的力学强度，还具备电磁屏蔽性能，能够与三聚氰胺泡沫层进行反应，将护套层和屏蔽层紧密连接，增强光缆强度，在碳纤维表面沉积泡沫金属，再包覆发泡醚化三聚氰胺树脂制得的屏蔽层，使得电磁波能够在屏蔽层内部的孔洞中发生反射，增强光缆的电磁屏蔽性。电磁屏蔽性。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁屏蔽光缆及其制备方法


[0001]本专利技术涉及通信光缆
，具体为一种电磁屏蔽光缆及其制备方法。

技术介绍

[0002]光缆是为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的，它是利用置于包覆护套中的一根或多根光纤作为传输媒质并可以单独或成组使用的通信线缆组件。光缆主要是由光导纤维和塑料保护套管及塑料外皮构成。不仅大量应用于常规通信领域，同时也被应用到传感、测量、控制、数据采集等其他高科技领域，例如采矿工业、航空航天工业、军事、石油天然气以及高温医疗应用等。这些领域会涉及到一些特殊应用环境，比如高温环境、电磁环境等。
[0003]但目前对于光缆的研究大都集中在耐热阻燃的研究，很少关注到应用于电磁屏蔽领域的光缆，因此本申请研究制备一种耐热性好、强度高且具有高电磁屏蔽性的光缆。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种电磁屏蔽光缆及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]一种电磁屏蔽光缆，由外到内包括护套层、屏蔽层和缆芯，其特征在于，所述护套层为改性石墨气凝胶；所述缆芯为一根光纤。
[0006]优选的，所述改性石墨气凝胶是在石墨烯层间引入吡咯烷酮微球制得；所述吡咯烷酮微球是由马来酸酐、N
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乙烯基吡咯烷酮和乙烯基环己醚反应制得。
[0007]优选的，所述屏蔽层包括三聚氰胺泡沫层、泡沫金属层和碳纤维。
[0008]优选的，所述碳纤维是聚丙烯腈湿法纺丝后进行预氧化和碳化制得；所述泡沫金属层是在碳纤维上由硫酸镍、水合肼、十六烷基三甲基溴化铵进行原位还原制得；所述三聚氰胺泡沫层是在泡沫金属层外包覆经六氟丁醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂，并进行发泡制得。
[0009]优选的，所述一种电磁屏蔽光缆的制备方法，包括以下具体步骤：
[0010](1)将氧化石墨烯分散在氧化石墨烯质量30～50倍的去离子水中，在100～150kHz下超声的分散20～30min，加入氧化石墨烯质量0.25～0.35倍的吡咯烷酮微球，继续超声分散20～30min，转移至水热反应釜中，在180～200℃下反应12～16h，并在
‑
50～
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60℃的冷冻干燥机中冷冻干燥，最后在800～900℃下热处理2～3h，制得改性石墨气凝胶；
[0011](2)将醋酸镍分散在醋酸镍质量30～40倍的去离子水中，搅拌均匀后加入醋酸镍质量3～5倍质量分数为80～85％的水合肼，在30～50rpm下搅拌0.5～1h，制得醋酸镍溶液；将碳纤维原丝浸泡在质量分数为60～70％的硝酸溶液中，升温至80～90℃反应1～2h，捞出后用去离子水冲洗3～5min，擦干并拉伸至直径为0.06～0.08mm，转移于水热反应釜中，加入碳纤维原丝质量5～10倍质量分数为3～5％的谷氨酸溶液，升温至160～180℃反应0.5～1h后，再加入碳纤维原丝质量20～25倍的醋酸镍溶液和碳纤维原丝质量0.15～0.25倍的十
六烷基三甲基溴化铵，继续反应6～8h，转移至碳化炉中，在氮气氛围下、500～1000℃下碳化3～5h，制得带有泡沫金属层的碳纤维；
[0012](3)将带有泡沫金属层的碳纤维浸泡在醚化三聚氰胺中，加入醚化三聚氰胺质量0.01～0.04倍的十二烷基苯磺酸钠，在2000～2500rpm下搅拌2～5min，再加入醚化三聚氰胺质量0.02～0.04倍的发泡剂正戊烷和醚化三聚氰胺质量0.08～0.1倍催化剂草酸，继续搅拌5～8s后，将带有泡沫金属层的碳纤维捞出，将缆芯包覆，并置于在90～100℃下预热3～5min的模具中，密封并置于带有泡沫金属层的碳纤维烘箱中发泡固化，2～3h后取出，最后在干燥箱中干燥24～48h，制得带有屏蔽层的缆芯；
[0013](4)将改性石墨气凝胶、聚酰胺和环氧树脂按质量比2:0.5:6～3:0.8:8混合置于螺杆挤出机，熔融挤出在带有屏蔽层的缆芯表面，熔体温度为315～355℃，护套层厚度为0.05～0.15mm，转移至烘干箱中，在60～80℃下干燥5～6h，制得电磁屏蔽光缆。
[0014]优选的，上述步骤(1)中：吡咯烷酮微球的制备方法为：将马来酸酐、偶氮二异丁腈和氟利昂225按质量2:0.15:10～4:0.2:15混合，依次加入马来酸酐质量0.8～1.2倍的N
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乙烯基吡咯烷酮、马来酸酐质量0.5～0.8倍的乙烯基环己醚和马来酸酐质量0.02～0.05倍的交联剂二乙烯基苯，搅拌至溶液澄清后，通氮气置换空气，在氮气氛围下升温至60～62℃，反应6～8h后，在100～200kHz下超声分散2～3min并用丙酮进行索氏提纯36～48h，最后置于45～55℃真空干燥箱中干燥中恒重，制得吡咯烷酮微球。
[0015]优选的，上述步骤(2)中：碳纤维原丝的制备方法为：将聚丙烯腈与二甲基二酰胺按质量比1:10～3:10混合，加热至85～100℃，并在200～300W微波辅助下混合0.5～1h，再加入聚丙烯腈质量0.1～0.2倍的丙三醇和聚丙烯腈质量0.05～0.15倍的硫脲，混合均匀，制得纺丝液，在70～90℃下进行湿法静电纺丝，凝固温度为5～15℃，制得碳纤维原丝。
[0016]优选的，上述步骤(3)中：醚化三聚氰胺的制备方法为：将三聚氰胺、多聚甲醛和三乙胺按质量比1:6:20～1:8:40混合，升温至90～95℃，完全溶解后继续保温1～2h，加入三聚氰胺质量0.15～0.3倍的六氟丁醇，并用硝酸调节pH至5.2～5.5，保持温度在90～95℃，反应12～24h，再用三乙胺调节pH至8～9，制得醚化三聚氰胺。
[0017]优选的，上述步骤(3)中：缆芯为一根直径为0.2～0.5mm的光纤。
[0018]优选的，上述步骤(4)中：屏蔽层厚度为0.1～0.2mm。
[0019]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0020]本专利技术制备的电磁屏蔽光缆，由外到内包括护套层、屏蔽层和缆芯；护套层为加入改性石墨气凝胶的环氧树脂；屏蔽层包括三聚氰胺泡沫层、泡沫金属层和碳纤维；
[0021]改性石墨气凝胶是在石墨烯层间引入吡咯烷酮微球制得；吡咯烷酮微球是由马来酸酐、N
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乙烯基吡咯烷酮和乙烯基环己醚反应制得，表面含有酸酐和内酰胺基团，内部为交联结构，加入环氧树脂后增强了护套层的耐热性；吡咯烷酮微球附着在石墨烯上，使改性石墨气凝胶具有多孔结构和相互连接的三维网络结构，既能够分散所受到的外力，又提高了护套层的力学强度，还具备电磁屏蔽性能；处于护套层和屏蔽层间的改性石墨气凝胶还能够与三聚氰胺泡沫层进行反应，将护套层和屏蔽层紧密连接，增强光缆强度；
[0022]屏蔽层是在碳纤维表面沉积泡沫金属，再包覆发泡醚化三聚氰胺树脂制得；在聚丙烯腈湿法纺丝制得的碳纤维原丝表面包覆一层含氧、氮基团的分子膜，进行预氧化时，在水热反应釜中进行，并加入硫酸镍、水合肼和十六烷基三甲基溴化铵，在碳纤维表面原位还
原生成泡沫金属镍，再在表面包覆经六氟丁醇醚化的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁屏蔽光缆，由外到内包括护套层、屏蔽层和缆芯，其特征在于，所述护套层为改性石墨气凝胶；所述缆芯为一根光纤。2.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽光缆，其特征在于，所述改性石墨气凝胶是在石墨烯层间引入吡咯烷酮微球制得；所述吡咯烷酮微球是由马来酸酐、N
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乙烯基吡咯烷酮和乙烯基环己醚反应制得。3.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽光缆，其特征在于，所述屏蔽层包括三聚氰胺泡沫层、泡沫金属层和碳纤维。4.根据权利要求3所述的一种电磁屏蔽光缆，其特征在于，所述碳纤维是聚丙烯腈湿法纺丝后进行预氧化和碳化制得；所述泡沫金属层是在碳纤维上由硫酸镍、水合肼、十六烷基三甲基溴化铵进行原位还原制得；所述三聚氰胺泡沫层是在泡沫金属层外包覆经六氟丁醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂，并进行发泡制得。5.一种电磁屏蔽光缆的制备方法，其特征在于，所述电磁屏蔽光缆的制备方法，包括以下具体步骤：(1)将氧化石墨烯分散在氧化石墨烯质量30～50倍的去离子水中，在100～150kHz下超声的分散20～30min，加入氧化石墨烯质量0.25～0.35倍的吡咯烷酮微球，继续超声分散20～30min，转移至水热反应釜中，在180～200℃下反应12～16h，并在
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50～
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60℃的冷冻干燥机中冷冻干燥，最后在800～900℃下热处理2～3h，制得改性石墨气凝胶；(2)将醋酸镍分散在醋酸镍质量30～40倍的去离子水中，搅拌均匀后加入醋酸镍质量3～5倍质量分数为80～85％的水合肼，在30～50rpm下搅拌0.5～1h，制得醋酸镍溶液；将碳纤维原丝浸泡在质量分数为60～70％的硝酸溶液中，升温至80～90℃反应1～2h，捞出后用去离子水冲洗3～5min，擦干并拉伸至直径为0.06～0.08mm，转移于水热反应釜中，加入碳纤维原丝质量5～10倍质量分数为3～5％的谷氨酸溶液，升温至160～180℃反应0.5～1h后，再加入碳纤维原丝质量20～25倍的醋酸镍溶液和碳纤维原丝质量0.15～0.25倍的十六烷基三甲基溴化铵，继续反应6～8h，转移至碳化炉中，在氮气氛围下、500～1000℃下碳化3～5h，制得带有泡沫金属层的碳纤维；(3)将带有泡沫金属层的碳纤维浸泡在醚化三聚氰胺中，加入醚化三聚氰胺质量0.01～0.04倍的十二烷基苯磺酸钠，在2000～2500rpm下搅拌2～5min，再加入醚化三聚氰胺质量0.02～0.04倍的发泡剂正戊烷和醚化三聚氰胺质量0.08～0.1倍催化剂草酸，继续...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘露兰，
申请(专利权)人：刘露兰，
类型：发明
国别省市：