航空用耐高温松套光缆及其制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201510194717.9

申请日:

2015.04.23

公开号:

CN104777572A

公开日:

2015.07.15

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):G02B 6/44申请日:20150423|||公开

IPC分类号:

G02B6/44

主分类号:

G02B6/44

申请人:

南京全信传输科技股份有限公司

发明人:

樊群; 成绍强; 何丽坚; 王杏; 李峰; 赖洪林

地址:

210036江苏省南京市汉中门大街301号01幢12楼

优先权:

专利代理机构:

南京君陶专利商标代理有限公司32215

代理人:

沈根水

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内容摘要

本发明是航空用耐高温松套光缆及其制备方法,其结构是光纤纤芯1的外围是涂覆层2;涂覆层2的外围是聚四氟乙烯PTFE带绕包缓冲层3;聚四氟乙烯PTFE带绕包缓冲层3的外围是聚醚醚酮PEEK松套层4;聚醚醚酮PEEK松套层4的外围是芳族聚酰胺纤维加强层5;芳族聚酰胺纤维加强层5的外围是乙烯四氟乙烯共聚物ETFE护套层6。优点:光缆具有长期耐高低温-55℃~+125℃、耐弯曲、抗压、耐老化、长寿命、耐腐蚀、耐盐雾、耐霉菌、耐湿热、高阻燃等特性,可在恶劣的环境下提供高可靠服务,适用于航空航天、电子、机载特殊环境条件下的高速信号传输。

权利要求书

1.  航空用耐高温松套光缆,其特征是包括光纤纤芯(1)、涂覆层(2)、聚四氟乙烯PTFE带绕包层(3)、聚醚醚酮PEEK松套层(4)、芳族聚酰胺纤维加强层(5)、乙烯四氟乙烯共聚物护套层(6);其中光纤纤芯(1)的外围是涂覆层(2);涂覆层(2)的外围是聚四氟乙烯PTFE带绕包缓冲层(3);聚四氟乙烯PTFE带绕包缓冲层(3)的外围是聚醚醚酮PEEK松套层(4);聚醚醚酮PEEK松套层(4)的外围是芳族聚酰胺纤维加强层(5);芳族聚酰胺纤维加强层(5)的外围是乙烯四氟乙烯共聚物ETFE护套层(6)。

2.
  如权利要求1的航空用耐高温松套光缆的制备方法,其特征是包括如下工艺:
1)光纤纤芯类型分多模和单模,结构分多模50/125μm、多模 62.5/125μm、单模9/125μm;
2)用涂覆设备涂覆紫外固化丙烯酸酯,在光纤纤芯的外围,作为涂覆层(2),耐温范围-65℃~+135℃,涂覆层外径为245μm;
3)采用绕包机绕包一层聚四氟乙烯PTFE带,包裹在涂覆层的外围作为缓冲层(3),耐温范围-65℃~+250℃,缓冲层外径为400μm;
4)采用高温挤塑机挤出聚醚醚酮PEEK,包裹在缓冲层(3)的外围,作为松套层(4),耐温范围-65℃~+200℃,松套层外径为900μm;
5)采用编织机编织芳族聚酰胺纤维,覆盖在松套层(4)的外围,作为加强层(5),满足抗拉力150N,耐温范围-65℃~+150℃;
6)采用高温挤塑机挤出乙烯四氟乙烯共聚物ETFE,包裹在加强层(5)的外围作为护套层(6),耐温范围-65℃~+150℃。

3.
  如权利要求2的航空用耐高温松套光缆的制备方法,其特征是所述的涂覆层(2),耐温范围-65℃~+135℃,涂覆层外径为245μm。

4.
  如权利要求2的航空用耐高温松套光缆的制备方法,其特征是所述的缓冲层(3),耐温范围-65℃~+250℃,缓冲层外径为400μm。

5.
  如权利要求2的航空用耐高温松套光缆的制备方法,其特征是所述的松套层(4),耐温范围-65℃~+200℃,松套层外径为900μm。

6.
  如权利要求2的航空用耐高温松套光缆的制备方法,其特征是所述的加强层(5),满足抗拉力150N,耐温范围-65℃~+150℃。

7.
  如权利要求2的航空用耐高温松套光缆的制备方法,其特征是所述的护套层(6),耐温范围-65℃~+150℃。

说明书

航空用耐高温松套光缆及其制备方法
技术领域
本发明是航空用耐高温松套光缆及其制备方法,光缆具有长期耐高低温-55℃~+125℃、耐弯曲、抗压、耐老化、长寿命、耐腐蚀、耐盐雾、耐霉菌、耐湿热、高阻燃等特性,可在恶劣的环境下提供高可靠服务,适用于航空航天、电子、机载特殊环境条件下的高速信号传输。
背景技术
目前,常见的民用光缆领域,国内生产的厂家已经很多,技术水平也很成熟。但在军用领域光缆的应用还处在初期发展阶段。主要原因是军用光缆要求较高,不但要求良好的环境和力学性能,如耐高低温、高强度、抗冲击、耐弯曲、抗压、长寿命等特殊要求。所以,军用光缆选用的材料和制造工艺与常规民品有很大区别。航空用耐高温松套光缆正是考虑军品的应用要求,充分考虑其适用性和安全性,充分考虑高低温、高强度、耐弯曲、抗冲击、耐老化、长寿命、耐腐蚀、耐霉菌和高阻燃等特殊使用环境要求。
发明内容
本发明提出的是一种航空用耐高温松套光缆及其制备方法,其目的旨在光纤纤芯涂覆层采用特殊紫外固化丙烯酸酯涂覆,比普通光纤纤芯提高了耐温范围(-65℃~+135℃);缓冲层采用聚四氟乙烯(PTFE)带绕包,起到加强保护和缓冲作用,耐温范围(-65℃~+250℃);松套层采用聚醚醚酮(PEEK)挤塑,起到抗压和加强保护作用,耐温范围(-65℃~+200℃);加强层采用具有高抗拉性能的芳族聚酰胺纤维编织,提高光缆的抗拉力,耐温范围(-65℃~+150℃);护套层采用乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)挤塑,光缆机械性能和耐环境性能大大提高,耐温范围(-65℃~+150℃)。
本发明的技术解决方案:航空用耐高温松套光缆,其结构包括光纤纤芯、(-65℃~+135℃)紫外固化丙烯酸酯涂覆层、聚四氟乙烯(PTFE)带绕包层、聚醚醚酮(PEEK)松套层、芳族聚酰胺纤维加强层、乙烯四氟乙烯共聚物护套层;其中纤芯的外围是特殊(-65℃~+135℃)紫外固化丙烯酸酯涂覆层;特殊(-65℃~+135℃)紫外固化丙烯酸酯涂覆层的外围是聚四氟乙烯(PTFE)带绕包缓冲层;聚四氟乙烯(PTFE)带绕包缓冲层的外围是聚醚醚酮(PEEK)松套层;聚醚醚酮(PEEK)松套层的外围是芳族聚酰胺纤维加强层;芳族聚酰胺纤维加强层的外围是乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)护套层。
其制备方法,包括如下工艺:
1)光纤纤芯类型分多模和单模,结构分多模50/125μm、多模 62.5/125μm、单模9/125μm;
2)用涂覆设备涂覆特殊紫外固化丙烯酸酯,在光纤纤芯的外围,作为涂覆层2,耐温范围-65℃~+135℃,涂覆层外径为245μm;
3)采用绕包机绕包一层聚四氟乙烯(PTFE)带,包裹在涂覆层的外围作为缓冲层3,耐温范围-65℃~+250℃,缓冲层外径为400μm;
4)采用高温挤塑机挤出聚醚醚酮(PEEK),包裹在缓冲层3的外围,作为松套层4,耐温范围-65℃~+200℃,松套层外径为900μm;
5)采用编织机编织芳族聚酰胺纤维,覆盖在松套层4的外围,作为加强层5,满足抗拉力150N,耐温范围-65℃~+150℃;
6)采用高温挤塑机挤出乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE),包裹在加强层5的外围作为护套层6,耐温范围-65℃~+150℃。
本发明具有以下优点:1)耐高低温:光缆的原材料设计都能满足高低温的特性,包括特殊紫外固化丙烯酸酯涂覆层(耐温-65℃~+135℃)、聚四氟乙烯(PTFE)带绕包缓冲层(耐温-65℃~+250℃)、聚醚醚酮(PEEK)松套层(耐温-65℃~+200℃)、芳族聚酰胺纤维编织加强层(耐温-65℃~+150℃)和乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)(耐温-65℃~+150℃);使光缆的长期工作温度达到-55℃~+125℃,特别是能够满足航空机载高低温环境下的使用要求;
2)抗压:光缆采用聚醚醚酮(PEEK)松套层结构(与内部绕包缓冲层可以窜动),聚醚醚酮(PEEK)材料具有较高的硬度和强度,并且松套层的结构设计使光缆受到外部压力时不直接作用光纤纤芯,能够对内部的纤芯起到很好的加强和保护作用,并同类紧包光缆大大增强了抗压力;
3)耐弯曲:光缆采用聚醚醚酮(PEEK)松套层结构(与内部绕包缓冲层可以窜动),松套层的结构设计使光缆弯曲时衰减变化很小(跟同类紧包光缆比),主要由于纤芯和松套层之间有空隙,并且存在光纤余长,使得光缆弯曲时光纤受力较小,所以衰减变化影响较小;
4)高阻燃、耐老化、长寿命、耐腐蚀:光缆使用的材料都是耐高温特种材料,具有较好的高低温特性,阻燃性能、耐老化、长寿命和耐腐蚀性能,符合航空机载特殊使用环境的使用要求。
根据航空机载环境使用的具体要求,对航空用耐高温松套光缆做了各种机械及环境试验,验证光缆在实际使用过程中的稳定性和可靠性。主要试验验证如下:
1)高温寿命:光缆在试验条件为(135±2)℃,500h条件下进行试验,光缆衰减变化应≤0.5dB/km;
2)低温贮存:光缆在试验条件为(-55±2)℃,240h条件下进行试验,光缆衰减变化应≤0.5dB/km;
3)温度循环:光缆在温度为(-55±2)℃~(125±2)℃的条件下,保温4h,10个周期温度循环,外径变化应不大于±10%;衰减变化应≤0.5dB/km;
4)温度冲击:光缆在温度为(-65±2)℃~(135±2)℃的条件下,保温2h,10个周期温度循环,外径变化应不大于±10%;衰减变化应≤0.5dB/km;
5)拉伸负荷:拉伸负荷450N,1min,应无裂纹、开裂或断裂,延伸率≤2%,衰减变化应≤0.5dB;
6)反复弯曲:负荷0.454kg,反复弯曲3000次,分别在高低温下进行,衰减变化应≤0.5dB;
7)抗压:抗压800N,3min,护套应无裂纹、开裂,应无光纤断裂,衰减变化应≤0.5dB;
8)浸渍:光缆经过航空液压油、航空润滑油、喷气燃料等液体24h浸渍后,护套抗拉强度和延伸不小于浸渍前的50%,光缆外径变化应≤±50%;
9)振动:按GJB360B进行试验,无机械损伤,衰减变化应≤0.5dB;
10)冲击: 按GJB360B进行试验,无机械损伤,衰减变化应≤0.5dB;
11)湿热:光缆经过24h湿热试验,10次循环,光缆外径变化应不大于±10%,衰减变化应≤0.5dB/km;
12)霉菌:霉菌生长等级≤1级;
13)易燃性:光缆采用60°角燃烧试验,试样延燃时间≤5s,延燃距离应≤10cm;
14)低气压:(气压2.5kPa、高度25000m),保持1h,试验后光透射性能变化应≤0.5dB/km;
15)淋雨:按GJB150进行试验,无机械损伤,衰减变化应≤0.5dB;
16)砂尘:按GJB150进行试验,无机械损伤,衰减变化应≤0.5dB。
附图说明
附图1是航空用耐高温松套光缆的结构示意图。                          
图中的1是光纤纤芯; 2是涂覆层;3是聚四氟乙烯(PTFE)带绕包缓冲层;4是聚醚醚酮(PEEK)松套层;5是芳族聚酰胺纤维加强层;6是乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)护套层。
具体实施方式
对照附图1,航空用耐高温松套光缆,其结构包括光纤纤芯1、涂覆层2、聚四氟乙烯(PTFE)带绕包缓冲层3、聚醚醚酮(PEEK)松套层4、芳族聚酰胺纤维加强层5、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)护套层6。
其中纤芯1的外围是耐温-65℃~+135℃的紫外固化丙烯酸酯的涂覆层2;紫外固化丙烯酸酯的涂覆层2的外围是聚四氟乙烯(PTFE)带绕包缓冲层3;聚四氟乙烯(PTFE)带绕包缓冲层3的外围是聚醚醚酮(PEEK)松套层4;聚醚醚酮(PEEK)松套层4的外围是芳族聚酰胺纤维加强层5;芳族聚酰胺纤维加强层5的外围是乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)护套层6。
其制备方法,包括如下工艺:
1)光纤纤芯类型分多模和单模,结构分多模50/125μm、多模 62.5/125μm、单模9/125μm;
2)用涂覆设备涂覆特殊紫外固化丙烯酸酯,在光纤纤芯的外围,作为涂覆层2,耐温范围-65℃~+135℃,涂覆层外径为245μm;
3)采用绕包机绕包一层聚四氟乙烯(PTFE)带,包裹在涂覆层的外围作为缓冲层3,耐温范围-65℃~+250℃,缓冲层外径为400μm;
4)采用高温挤塑机挤出聚醚醚酮(PEEK),包裹在缓冲层3的外围,作为松套层4,耐温范围-65℃~+200℃,松套层外径为900μm;
5)采用编织机编织芳族聚酰胺纤维,覆盖在松套层4的外围,作为加强层5,满足抗拉力150N,耐温范围-65℃~+150℃;
6)采用高温挤塑机挤出乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE),包裹在加强层5的外围作为护套层6,耐温范围-65℃~+150℃。
典型实例:光缆外径1.8mm,松套层外径0.9mm,纤芯结构62.5μm/125μm,耐高温125℃的航空用耐高温松套光缆,表示为GLAE125-62.5/125-0.9-1.8。

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本发明是航空用耐高温松套光缆及其制备方法,其结构是光纤纤芯1的外围是涂覆层2;涂覆层2的外围是聚四氟乙烯PTFE带绕包缓冲层3;聚四氟乙烯PTFE带绕包缓冲层3的外围是聚醚醚酮PEEK松套层4;聚醚醚酮PEEK松套层4的外围是芳族聚酰胺纤维加强层5;芳族聚酰胺纤维加强层5的外围是乙烯四氟乙烯共聚物ETFE护套层6。优点:光缆具有长期耐高低温-55+125、耐弯曲、抗压、耐老化、长寿命、耐腐蚀、耐盐。

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