本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)通信用光纜，具體是一種航空航天用耐高溫輕質(zhì)光纜及制備方法。
背景技術(shù)：
光纖作為一種傳輸介質(zhì)與傳統(tǒng)的銅纜相比具有超輕、帶寬寬、抗電磁干擾、保密性好等優(yōu)點(diǎn)；隨著航空業(yè)的發(fā)展，近年來，光纖光纜在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用研究日趨廣泛。航空航天用光纜區(qū)別于普通用光纖光纜，充分考慮其適用性和安全性，要求重量輕，線徑細(xì)，耐高溫，并在長(zhǎng)期高溫度范圍內(nèi)具有機(jī)械和光學(xué)穩(wěn)定性，高強(qiáng)度、耐彎曲、抗沖擊、耐老化、耐酸堿、耐多種燃料和油類、阻燃、低煙低毒等特殊要求。
但是，傳統(tǒng)的航空用光纜一般由光纖、纜芯和外護(hù)套層組成，其使用溫度在-40℃～+70℃之間。在航空、船舶、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域，使用環(huán)境惡劣，工作時(shí)，高溫可達(dá)到125℃以上，低溫可達(dá)到-60℃。當(dāng)超過使用溫度高于70℃或者低于-40℃，光纜中的光纖和外護(hù)套材料性能急劇下降，光纖易斷裂，外護(hù)套老化嚴(yán)重，無法保證光纜正常的工作，因此常規(guī)光纜無法滿足航空航天等惡劣環(huán)境的應(yīng)用場(chǎng)合。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種航空航天用耐高溫輕質(zhì)光纜及制備方法。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種航空航天用耐高溫光纜，由內(nèi)至外依次包括光纖、聚酰亞胺涂層、聚醚砜緊套層、芳綸纖維編織層、聚四氟乙烯護(hù)套，聚酰亞胺涂層厚度約30～45μm；聚醚砜緊套層厚度為0.1mm～0.4mm，芳綸纖維編織層的厚度為0.1mm～0.6mm、聚四氟乙烯護(hù)套的厚度為0.1mm～0.5mm；所述的聚酰亞胺涂層為在光纖外表面涂覆聚酰亞胺，然后通過紫外進(jìn)行固化得到，涂覆速度為150m/min～180m/min，紫外波長(zhǎng)365nm～395nm。
本發(fā)明光纜中光纖表面聚酰亞胺采用紫外固化的方式涂覆聚酰亞胺涂層，具有涂覆速度快，涂覆外徑均勻性好的特點(diǎn)。
本發(fā)明采用聚酰亞胺涂覆光纖，聚醚砜料緊套光纖，芳綸纖維編織，聚四氟乙烯護(hù)套，使制得的光纜耐彎曲好，線徑小，質(zhì)量輕，耐高溫，并具有很好的耐輻照性能。
本發(fā)明優(yōu)選的，所述聚酰亞胺涂層厚度約37μm。
本發(fā)明優(yōu)選的，所述聚醚砜緊套層厚度為0.15mm～0.30mm。
本發(fā)明優(yōu)選的，所述芳綸纖維編織層的厚度為0.2mm～0.4mm。
本發(fā)明優(yōu)選的，所述聚四氟乙烯護(hù)套的厚度為0.2mm～0.3mm。
本發(fā)明優(yōu)選的，聚酰亞胺涂層原料為現(xiàn)有原料。
本發(fā)明優(yōu)選的，聚醚砜緊套層的原料為聚醚砜，所述的聚醚砜是由4,4'-雙磺酰氯二苯醚在無水氯化鐵催化下，與二苯醚縮合制得；聚醚砜折射率1.85，玻璃化溫度225℃，熱變形溫度203℃(1.82MPa)。聚醚砜緊套層耐熱性介于聚砜和聚芳砜之間，長(zhǎng)期使用溫度180-200℃，耐老化性能優(yōu)異，在180℃使用可達(dá)20年，耐燃性好，即使燃燒也不發(fā)煙。耐蠕變性好，在150℃和20MPa壓力下的應(yīng)變只有2.55％。
本發(fā)明優(yōu)選的，芳綸纖維編織層為采用芳綸纖維為原料，利用16錠極細(xì)編織機(jī)進(jìn)行編織的芳綸纖維層，編織角為30°～45°，節(jié)距控制在2mm～4mm，編織密度大于90％；芳綸纖維為芳綸933。
本發(fā)明優(yōu)選的，聚四氟乙烯護(hù)套的原料為聚四氟乙烯。現(xiàn)有技術(shù)。
上述航空航天用耐高溫輕質(zhì)光纜的制備方法，包括步驟如下：
(1)選用耐彎曲單模光纖，光纖結(jié)構(gòu)為9/125μm；
(2)在光纖外表面涂覆聚酰亞胺，涂覆速度為150m/min～180m/min，涂覆完進(jìn)行紫外固化，紫外波長(zhǎng)365nm～395nm；得到涂覆聚酰亞胺的光纖；
(3)采用擠塑機(jī)在涂覆聚酰亞胺的光纖表面緊套一層的聚醚砜緊套層，使其光纖的長(zhǎng)期耐高溫度為180℃～200℃，緊套上聚醚砜緊套層后光纖外徑為0.6mm～0.9mm；
(4)采用芳綸纖維為原料，利用16錠極細(xì)編織機(jī)在聚醚砜緊套層外面進(jìn)行編織一層芳綸纖維編織層；
(5)最后在芳綸纖維編織層外包裹一層聚四氟乙烯護(hù)套，包覆最外層，提高耐溫性能，得到航空航天用耐高溫輕質(zhì)光纜。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)涂覆聚酰亞胺采用2-4次進(jìn)行涂覆。使本發(fā)明的光纜比普通光纖涂覆層有很好的耐高低溫性能，溫度范圍為-150℃～300℃，抗蠕變性能優(yōu)異。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)涂覆速度為160m/min～170m/min。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)紫外固化紫外波長(zhǎng)375nm～385nm。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(4)編織角為30°～45°，節(jié)距控制在2mm～4mm，編織密度大于90％；芳綸纖維為芳綸933。
聚四氟乙烯為現(xiàn)有技術(shù)，聚四氟乙烯的制備在不銹鋼聚合釜中，以水為介質(zhì)，過硫酸鉀為引發(fā)劑，全氟羧酸銨鹽為分散劑，氟碳化合物為穩(wěn)定劑，四氟乙烯經(jīng)氧化還原聚合而制得聚四氟乙烯。將各種助劑加入反應(yīng)釜中，四氟乙烯單體以氣相進(jìn)入聚合釜，調(diào)節(jié)釜內(nèi)溫度至25℃，然后加入一定量的活化劑(偏重亞硫酸鈉)，通過氧化還原體系進(jìn)行引發(fā)聚合。聚合過程中不斷補(bǔ)加單體，保持聚合壓力0.49～0.78MPa，聚合后所得到的分散液用水稀釋至一定濃度，并調(diào)節(jié)溫度到15～20℃，用機(jī)械攪拌凝聚后，經(jīng)水洗、干燥，即得。
本發(fā)明在裸光纖表面采用紫外固化的方式涂覆耐高溫材料聚酰亞胺涂層，為達(dá)到一定的厚度對(duì)光纖采取多次涂覆，使本發(fā)明的光纜比普通光纖涂覆層有很好的耐高低溫性能，溫度范圍為-150℃～300℃，抗蠕變性能優(yōu)異；通過擠塑機(jī)光纖表面緊包一層厚度為0.15mm～0.30mm的耐高溫聚醚砜緊套層，提高緊套纖的耐高溫性能，長(zhǎng)期使用溫度為180℃～200℃；通過編織設(shè)備在緊套纖外編織一層芳綸纖維編織層，對(duì)光纖進(jìn)行鎧裝保護(hù)，提高光纜的抗拉、抗扭轉(zhuǎn)性能；采用聚四氟乙烯作為外護(hù)套，具有耐高低溫溫性能，能在-150℃至+250℃的溫度下長(zhǎng)期工作。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：
1.本發(fā)明采用耐彎曲光纖，具有小彎曲半徑，適合航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備內(nèi)部的狹小空間的布線；
2.本發(fā)明采用聚酰亞胺涂層涂覆光纖表面，具有很好的耐高低溫性，使用溫度范圍為-150℃～300℃，同時(shí)，也適合于外部大氣層空間；
3.本發(fā)明中的聚酰亞胺涂覆工藝采用紫外固化和模具涂覆，可增加拉絲、涂覆、固化速度，并可解決光纖纖芯和包層涂層的均勻性、不圓度，并減小光纖衰減；
4.本發(fā)明采用高溫塑料聚醚砜作為光纖緊套層，可以使其長(zhǎng)期在180℃～200℃條件下使用，抗蠕變性好；
5.本發(fā)明芳綸編織層具有圓整性好、重量輕，重量4Kg/km～5Kg/km，耐高溫、耐老化、低收縮性，并具有優(yōu)異的阻燃性、化學(xué)穩(wěn)定性；
6.本發(fā)明外護(hù)套采用聚四氟乙烯，使光纜具有很好的耐高低溫性能、耐腐蝕、抗老化等；
7.本發(fā)明光纜完全采用非金屬加強(qiáng)件，屬于全介質(zhì)結(jié)構(gòu)，適用于電磁環(huán)境中的使用；
8.本發(fā)明的結(jié)構(gòu)采用圓形結(jié)構(gòu)，光纜線徑細(xì)、重量輕。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的航空航天用耐高溫輕質(zhì)光纜結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1、光纖，2、聚酰亞胺涂層，3、聚醚砜緊套層，4、芳綸纖維編織層，5、聚四氟乙烯護(hù)套。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。
實(shí)施例1
一種航空航天用耐高溫光纜，結(jié)構(gòu)如圖1所示，由內(nèi)至外依次包括光纖1、聚酰亞胺涂層2、聚醚砜緊套層3、芳綸纖維編織層4、聚四氟乙烯護(hù)套5，聚酰亞胺涂層厚度約37μm；聚醚砜緊套層厚度為0.20mm，芳綸纖維編織層的厚度為0.3mm，聚四氟乙烯護(hù)套的厚度為0.25mm。所述的聚酰亞胺涂層為在光纖外表面涂覆聚酰亞胺，然后通過紫外進(jìn)行固化得到，涂覆速度為170m/min，紫外波長(zhǎng)380nm。
上述航空航天用耐高溫輕質(zhì)光纜的制備方法，包括步驟如下：
(1)選用耐彎曲單模光纖，光纖結(jié)構(gòu)為9/125μm；
(2)在光纖拉絲外表面采用2次涂覆聚酰亞胺，涂覆速度為170m/min，涂覆完進(jìn)行紫外固化，紫外波長(zhǎng)380nm；得到涂覆聚酰亞胺的光纖；
(3)采用擠塑機(jī)在涂覆聚酰亞胺的光纖表面緊套一層的聚醚砜緊套層，使其光纖的長(zhǎng)期耐高溫度為200℃；
(4)采用芳綸纖維為原料，利用16錠極細(xì)編織機(jī)在聚醚砜緊套層外面進(jìn)行編織一層芳綸纖維編織層；
(5)最后在芳綸纖維編織層外包裹一層聚四氟乙烯護(hù)套，包覆最外層，提高耐溫性能，得到航空航天用耐高溫輕質(zhì)光纜。
本光纜具有線徑小、重量輕、耐高溫等優(yōu)勢(shì)，是一種適用于軍用或民用飛機(jī)的機(jī)載通信、機(jī)載控制指令的傳輸；該光纜具有很好的耐溫特性，可以在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫區(qū)域長(zhǎng)期使用，實(shí)現(xiàn)光控飛行。
實(shí)施例2
一種航空航天用耐高溫光纜，結(jié)構(gòu)如圖1所示，由內(nèi)至外依次包括光纖1、聚酰亞胺涂層2、聚醚砜緊套層3、芳綸纖維編織層4、聚四氟乙烯護(hù)套5，聚酰亞胺涂層厚度約40μm；聚醚砜緊套層厚度為0.30mm，芳綸纖維編織層的厚度為0.4mm，聚四氟乙烯護(hù)套的厚度為0.2mm。所述的聚酰亞胺涂層為在光纖外表面涂覆聚酰亞胺，然后通過紫外進(jìn)行固化得到，涂覆速度為160m/min，紫外波長(zhǎng)385nm。
上述航空航天用耐高溫輕質(zhì)光纜的制備方法，包括步驟如下：
(1)選用耐彎曲單模光纖，光纖結(jié)構(gòu)為9/125μm；
(2)在光纖拉絲外表面采用2次涂覆聚酰亞胺，涂覆速度為160m/min，涂覆完進(jìn)行紫外固化，紫外波長(zhǎng)385nm；得到涂覆聚酰亞胺的光纖；
(3)采用擠塑機(jī)在涂覆聚酰亞胺的光纖表面緊套一層的聚醚砜緊套層，使其光纖的長(zhǎng)期耐高溫度為200℃；
(4)采用芳綸纖維為原料，利用16錠極細(xì)編織機(jī)在聚醚砜緊套層外面進(jìn)行編織一層芳綸纖維編織層；
(5)最后在芳綸纖維編織層外包裹一層聚四氟乙烯護(hù)套，包覆最外層，提高耐溫性能，得到航空航天用耐高溫輕質(zhì)光纜。