一种可降解环保型蝶形光缆的制作方法

本发明涉及光通信传输，具体为一种可降解环保型蝶形光缆。

背景技术：

1、随着通信基础设施的持续扩展和绿色低碳理念的深入普及，光缆作为信息传输的核心载体，其环境友好性日益受到关注，传统光缆多采用聚乙烯、聚氯乙烯等不可降解高分子材料作为护套或填充结构，在长期使用后废弃处理过程中难以自然分解，易造成土壤和水体污染，与当前可持续发展战略存在显著冲突，同时，光缆在实际敷设与运行中还需兼顾机械强度、阻燃性能及信号传输稳定性等多重技术指标，使得环保材料的引入面临严峻挑战。

2、其中，蝶形光缆因其结构紧凑、易于分支和快速接续等优点，广泛应用于光纤到户（ftth）等接入网场景，该类光缆通常由两根平行加强件夹持光纤单元构成扁平状结构，外层包覆护套以提供保护，然而，现有蝶形光缆的护套及内部缓冲层普遍依赖石油基合成材料，虽能满足短期力学与传输性能要求，却在全生命周期末端处置环节带来显著生态负担。

3、现有技术在实现光缆可降解性方面仍存在多重矛盾：首先，可生物降解材料如聚乳酸（pla）或聚羟基脂肪酸酯（pha）虽具备环境友好特性，但其耐热性、抗蠕变性及长期机械稳定性普遍不足，难以满足光缆在复杂敷设环境下的服役要求；

4、另外，为提升降解材料的力学性能而引入的增塑剂或填料往往牺牲其降解效率，甚至释放有害副产物；再次，现有可降解光缆结构缺乏对光纤微弯损耗的有效抑制机制，在材料老化或环境应力作用下易导致传输性能劣化；最后，制备工艺与传统生产线兼容性差，难以实现规模化、低成本制造。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种可降解环保型蝶形光缆，解决了上述背景技术“耐热性、抗蠕变性及长期机械稳定性普遍不足”等问题。

3、（二）技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种可降解环保型蝶形光缆，包括：

5、光纤单元，用于传输光信号；

6、两根平行设置的加强件，位于光纤单元两侧，用于提供抗拉强度和刚性支撑；

7、可降解护套，包覆于光纤单元和加强件外部，用于提供机械保护和环境隔离；

8、可降解缓冲层，设置于光纤单元与可降解护套之间，用于缓冲外部应力并抑制光纤微弯损耗；

9、其中，所述可降解护套和可降解缓冲层均由特定配方的生物基可降解高分子复合材料构成。

10、优选的，一种可降解环保型蝶形光缆的制备方法，该方法包括以下步骤：

11、s1，制备可降解高分子复合材料，将聚羟基丁酸酯-戊酸酯共聚物、聚乳酸、纳米纤维素晶须、柠檬酸酯类增塑剂和受阻胺光稳定剂按预定比例在双螺杆挤出机中进行熔融共混造粒，控制加工温度在165-185℃范围，螺杆转速为200-300rpm，获得均匀分散的复合颗粒；

12、s2，光纤单元预处理，对光纤表面进行等离子体活化处理，处理功率为800-1200w，处理时间为30～60秒，随后涂覆一层厚度为2-5μm的聚己内酯基疏水涂层；

13、s3，缆芯组装，将两根玻璃纤维增强塑料加强件平行排列，将预处理后的光纤单元置于两根加强件之间，通过张力控制装置施加1.5-2.5n的恒定张力保持光纤平直；

14、s4，挤塑成型，将s1获得的复合颗粒投入挤出机，在160-180℃温度下熔融，通过扁平模具连续挤出包覆在缆芯外部，形成具有蝶形截面的可降解护套，冷却水槽温度控制在15-25℃；

15、s5，后处理，对成型光缆进行紫外辐照交联处理，辐照剂量为50-100kgy，随后进行收卷和包装。

16、优选的，所述可降解护套的复合材料中聚羟基丁酸酯-戊酸酯共聚物含量为50-70重量份，聚乳酸含量为20-30重量份，纳米纤维素晶须含量为5-15重量份，柠檬酸酯类增塑剂含量为3-8重量份，受阻胺光稳定剂含量为0.5-2重量份；所述纳米纤维素晶须的直径为20-50nm，长度为1-3μm，且表面经过硅烷偶联剂改性处理。

17、优选的，所述可降解缓冲层采用发泡聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯材料，发泡倍率为3-5倍，泡孔直径为50-200μm，闭孔率大于85%；

18、所述缓冲层与光纤单元之间设置有纵向凹槽结构，凹槽深度为0.2-0.5mm，宽度为1.0-2.0mm，用于容纳光纤并限制其径向位移。

19、优选的，所述加强件为表面粗糙化处理的芳纶纤维增强环氧树脂复合材料，其拉伸强度不低于1500mpa，杨氏模量不低于60gpa；

20、所述加强件截面为椭圆形，长轴直径为1.2-1.8mm，短轴直径为0.8-1.2mm，且表面设有与可降解护套材料互锁的微米级凹坑结构，凹坑深度为50-100μm，直径为100-200μm。

21、优选的，所述s1中的纳米纤维素晶须在加入前先进行预处理：将纳米纤维素分散于无水乙醇中，加入占纳米纤维素质量3%～5%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，在70-80℃下搅拌反应2～4小时，随后离心分离并在80℃真空干燥12小时；

22、所述双螺杆挤出机的长径比为40:1，混炼区设置3组捏合块，真空脱气口压力维持在-0.08至-0.05mpa。

23、优选的，所述s2中的等离子体活化处理采用大气压等离子体射流，工作气体为氩气与氧气混合气体，氩气流量为20-30l/min，氧气流量为1-3l/min；

24、所述聚己内酯基疏水涂层由聚己内酯、全氟烷基丙烯酸酯共聚物和纳米二氧化硅颗粒组成，其中纳米二氧化硅颗粒含量为5%～10%，粒径为20-50nm。

25、优选的，所述s4中的扁平模具采用分段温度控制，入口区温度为175-185℃，成型区温度为170-180℃，出口区温度为165-175℃；

26、冷却水槽分为3个温区，第一区温度为20-25℃，第二区温度为15-20℃，第三区温度为10-15℃，光缆在水槽中的停留时间为30～60秒。

27、优选的，所述s5中的紫外辐照交联处理采用中压汞灯，主波长为365nm，辐照距离为15-25cm，光缆传输速度为5-10m/min；

28、所述交联处理后的可降解护套凝胶含量达到30%～50%，其在60℃条件下的热变形温度提高至75-85℃。

29、（三）有益效果

30、本发明提供了一种可降解环保型蝶形光缆。具备以下有益效果：

31、（1）本发明通过采用聚羟基丁酸酯-戊酸酯共聚物、聚乳酸、纳米纤维素晶须、柠檬酸酯类增塑剂和受阻胺光稳定剂配方的生物基可降解高分子复合材料作为可降解护套和可降解缓冲层，实现了光缆的全生命周期环境友好性，避免了传统不可降解材料造成的土壤和水体污染。

32、（2）本发明通过纳米纤维素晶须的表面改性处理、双螺杆挤出机的熔融共混造粒以及紫外辐照交联处理，提高了可降解材料的耐热性、抗蠕变性和长期机械稳定性，其热变形温度提高至75-85℃，蠕变变形小于3%，满足了光缆在复杂敷设环境下的服役要求。

33、（3）本发明通过设置纵向凹槽结构的可降解缓冲层和等离子体活化处理后的光纤单元，缓冲外部应力并限制光纤径向位移，将微弯损耗控制在0.2db/km以下，同时挤塑成型工艺与传统生产线兼容，实现规模化、低成本制造。