高性能材料助力室內(nèi)光纜升級

        當今的光通信光纜中室內(nèi)光纜已經(jīng)成為大家關注的焦點。早期的室內(nèi)光纜比較多的運用于通訊設備間互聯(lián)跳接及室內(nèi)綜合布線，結構也比較單一，現(xiàn)今的室內(nèi)光纜已經(jīng)遠遠超出了這些范疇，廣泛的應用于光纖到戶、通訊基站射頻拉遠、安防監(jiān)控、感溫感測、軍用野戰(zhàn)、應急搶修等諸多領域，其應用環(huán)境也經(jīng)早已超出了純粹意義上“室內(nèi)”的概念，在機械性能、環(huán)境性能、阻燃環(huán)保性能上提出了更高的要求。正是諸多錯綜復雜的要求使得室內(nèi)光纜的結構設計、材料選用、工藝制定和試驗方法也花樣繁多。

　　在室內(nèi)光纜設計過程中，光纖和加強構件的選用和設計相對比較簡單，作為保護單元的各類護套材料則性能各異，首先要確定性能的符合性，其次要考慮成本的合理性，同時也要滿足易于加工的可行性，所以選用合適的護套材料成為了最為關鍵的步驟。

　　室內(nèi)光纜的一般要求

　　早期作為設備跳線和室內(nèi)綜合布線使用的室內(nèi)光纜，通常都采用緊套光纖作為最基本的單元，放置在中心位置，用芳綸均勻分布在周圍，然后松包一層或多層護套材料作成型保護。其中光纖緊套層主要起緩沖作用，減免外力對光纖的側向彎折或沖擊受力，緊套層通常采用PVC或LSZH;芳綸是主要的抗拉元件，首先承受和抵消光纜受到的縱向拉力;外護套通常也采用PVC或LSZH材質(zhì)，能有效減緩或防止光纖受力，最主要的作用是減緩環(huán)境溫度變化對光纖的影響，考慮到室內(nèi)安裝布線的要求，通常外護套具有一定的阻燃性，并且符合相關的環(huán)保要求。

　　當室內(nèi)光纜的用途越來越廣泛的時候，其性能指標要求也越來越多，原有條件指標也越來越高，尤其是環(huán)境性能上比如耐高低溫、耐油、耐磨、耐腐蝕、超柔等性能，這些特殊的要求是常規(guī)意義上的PVC和LSZH聚烯烴所達不到的，本文結合光纜的性能要求介紹幾種特殊用途的材料，同時分析一下各自的優(yōu)缺點。

　　尼龍緊套料PA12

　　PA12的學名為聚十二內(nèi)酰胺，又稱尼龍12。其聚合的基本原料是丁二烯，可依賴于石油化工，是半結晶熱塑性材料。

　　性能特點

　　PA12吸水率很低，其性能隨濕度改變產(chǎn)生的變化小，尤其是模具成型中變化極小。在室溫或零下的低溫狀態(tài)下，PA12具有優(yōu)異的抗沖擊力和抗缺口沖擊力。PA12具有良好的抗脂、油、燃料、液壓機液體、溶劑和鹽溶液等性能，化學穩(wěn)定性比較優(yōu)越。PA12具有杰出的抗應力斷裂能力，包括拉伸和壓縮，在高頻循環(huán)負載下有杰出的耐老化性。它的流動性很好，收縮率在0.2%到1.0%之間，加入了添加劑(穩(wěn)定劑、增塑劑、增強劑、填充料等)經(jīng)過改性后的PA12能適合光纖緊包薄壁高速擠出。根據(jù)產(chǎn)品需要，可選擇達到UL94V-0級別的阻燃PA12。

　　擠出設備及工藝

　　螺桿：推薦采用螺桿長徑比：≥25：1;壓縮比：2.5：1～3.0：1，為得到良好的熔融塑化效果，建議使用45mm以上擠塑機。

　　尼龍緊套光纖結構性能及典型應用

　　尼龍屬于半結晶材料，所以在常溫及高低溫下都具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，其耐溫范圍可達到-45℃～105℃，在此范圍內(nèi)都只有極小的變化，在溫度循環(huán)試驗條件相對比較苛刻的條件下，采用尼龍作為緊套保護層肯定是首選。

　　阻燃熱塑性護套料(TPU)

　　低煙無鹵阻燃熱塑性聚氨酯彈性體護套料具有極好的韌性、耐磨性、耐油性、低溫柔韌性、彈性以及熱穩(wěn)定性，可廣泛應用于要求柔軟、耐磨、耐油等的通訊野戰(zhàn)光纜、風力發(fā)電控制纜、船用電纜、動力電纜、機車電纜、汽車電纜、勘探電纜等具有優(yōu)異的機械性能和耐化學品性能。它具有良好的加工性能，擠出后表面非常細膩，同時具有杰出的耐油性、耐磨性及耐霉性，廣泛應用在通訊野戰(zhàn)光纜、電線電纜、鐵道、汽車等領域。材料符合ROHS指令要求。

• 擠出設備及工藝

　　螺桿：推薦采用螺桿長徑比：25：1;壓縮比：2.0：1，為得到良好的熔融塑化效果，建議使用45mm以上擠塑機。

　　低煙無鹵阻燃熱塑性聚氨酯彈性體具有良好的加工工藝性能，采用普通的擠出機和工藝即可獲得優(yōu)良的擠出效果。

　　阻燃彈性體護套料(TPEE)

　　TPEE(熱塑性聚酯彈性體)是含有聚酯硬段和聚醚軟段的嵌段共聚物。其中聚醚軟段和未結晶的聚酯形成無定形相聚酯硬段部分結晶形成結晶微區(qū)，起物理交聯(lián)點的作用。TPEE具有橡膠的彈性和工程塑料的強度;軟段賦予它彈性，使它象橡膠;硬段賦予它加工性能，使它象塑料;與橡膠相比，它具有更好的加工性能和更長的使用壽命;與工程料相比，同樣具有強度高的特點，而柔韌性和動態(tài)力學性能更好。TPEE具有極佳的耐油性、耐高低溫性能、硬度范圍寬等他點。

　　產(chǎn)品性能特點

　　優(yōu)異的阻燃性和出色的耐高低溫性(-60℃-+150℃)、高度耐油性、耐候性、優(yōu)異的抗蠕變性和耐疲勞性、極好的低溫柔韌性和低的摩擦表面、良好的耐水解性等。

　　應用領域

　　主要用于軟管護套、電線、通信光纜、電纜護套、薄壁絕緣電子線、機車線、地鐵、艦船等要求安全性要求更高的應用領域。

　　FEP耐高溫阻燃護套材料

　　室內(nèi)光纜中會遇到各種各樣耐高低溫的使用條件，尤其是在耐高溫超過125℃的時候，通常首先必須考慮使用耐高溫光纖，其次就是解決光纜外護套在高溫條件下的穩(wěn)定性。

　　在眾多耐高溫護套材料中，具有較高性能的含氟塑料是首選的材料，其中以FEP(聚全氟乙丙烯)和PVDF(聚偏氟乙烯)為代表，因為這兩款材料具有比較好的加工性能。下面主要介紹一下FEP材料。

　　FEP結晶熔化點為580F，密度為2.15g/CC(克/立方厘米)，它是一種軟性塑料，其拉伸強度、耐磨性、抗蠕變性低于許多工程塑料。它是化學惰性的，在很寬的溫度和頻率范圍內(nèi)具有較低的介電常數(shù)(2.1)。該材料不引燃，可阻止火焰的擴散。它具有優(yōu)良的耐候性，摩擦系數(shù)較低，從低溫到392F均可使用。

　　FEP性能特點

　　聚全氟乙丙烯FEP又叫F-46，是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，六氟丙烯的含量約15%左右，是聚四氟乙烯的改性材料。F-46樹脂的耐熱性能僅次于聚四氟乙烯，能在-85-+200℃的溫度范圍內(nèi)連續(xù)使用。即使在-200℃和+260℃的極限情況下，其性能也不惡化，可以短時間使用。 F-46樹脂的熱分解溫度高于熔點溫度，在400℃以上才發(fā)生顯著的熱分解。

　　FEP加工要點

　　F-46具有較好的加工工藝性能?？刹捎猛ǔ５臄D出法包覆電線電纜的絕緣層。為了正確設計擠出機和模具，控制和掌握F-46樹脂的加工條件，首先應了解F-46的流變性能。F-46在390℃溫度下剪切應力與剪切速率的關系。其粘度μA隨剪切速率加而下降。F-46的臨界剪切速率，如果剪切速率超過此數(shù)值，就會引起塑料流動的下均勻，結果使制品表面粗糙，無光澤和起層。

　　擠出螺桿參數(shù)

　　F-46的擠出機，一般采用單頭全螺紋、等距、突變壓縮型螺桿。為保證F-46樹脂的充分塑化，螺桿的均化區(qū)長度，通常占螺桿全長的25%左右;螺桿頂端呈圓錐形，以防止樹脂的停滯和分解。

　　長徑比L/D：20：1;螺距：1D;壓縮比：h1/h2　3：1

　　聚全氟乙丙烯FEP在電線電纜中的應用

　　聚全氟乙丙烯樹脂具有與聚四氟乙烯相似的特性，又有熱塑塑料的良好加工工藝，因而使之成為代替聚四氟乙烯的重要材料。F-46在電線電纜生產(chǎn)中廣泛應用于高溫高頻下使用的電子設備傳輸線，電子計算機內(nèi)部的連接線，航空宇宙用電線，及其他特種用途安裝線、油礦測井電纜、潛油電機繞組線、微電機引出線等等。

　　以上幾種新型材料逐漸在室內(nèi)光纜中得到應用，除尼龍緊套料外，其他幾種護套料具有共同特點：環(huán)保阻燃、耐高低溫;具有良好的柔韌性、易加工性，同時具有良好的機械性能和耐溫性能，而且不需要經(jīng)過輻照交聯(lián)，所以這些材料在室內(nèi)光纜的行業(yè)中具有明顯的競爭優(yōu)勢，應用也會越來越廣泛。