一种拖链用高柔性抗弯折光电复合电缆及其制造方法与流程

本技术涉及电缆，具体涉及一种拖链用高柔性抗弯折光电复合电缆及其制造方法。

背景技术：

1、随着自动化生产设备、数控加工装备和物流输送系统持续发展，拖链电缆被广泛用于需要电能、控制信号和光信号随运动部件同步往复传输的场合。其中，此类电缆通常被约束在拖链内，并随拖链在限定半径下连续弯曲、加速和换向。进一步地，为了在有限安装空间内完成多种信号传输，光电复合电缆常将电源线、高频信号线和光缆集合于同一缆芯，再在缆芯外设置聚合物护套。外护套既要承受反复拉压形变，又会与拖链内壁或相邻电缆发生接触摩擦，其形变能力和表面耐磨能力因而直接影响成品电缆的持续运行状态。

2、相关技术的常见方案是以热塑性弹性体形成外护套，并通过调整弹性体种类、增加耐磨填料或引入加工助剂来改善护套的柔韧性、耐磨性和挤出状态。热塑性弹性体能够在熔融状态下加工，并在冷却后形成连续的包覆层；刚性颗粒可以提高护套表面对接触载荷的承受能力，加工助剂则可用于减轻混炼和挤包过程中的热氧影响或流动阻力。然而，单纯提高填料用量容易使颗粒邻近区域在反复弯曲时出现较高的局部应变，单纯增加柔性物质又可能降低表面对持续摩擦的抵抗能力。不同添加物若仅在共混时临时混合，其分散状态还可能随加工热历程发生波动。

3、针对上述相关技术，发明人认为，虽然现有增柔或填料增强方式能够改善外护套的单项性能，但在拖链持续换向的循环受弯和摩擦作用下，材料对局部形变的分担仍然受限，形变集中会促使裂纹扩展，进而降低光电复合电缆的护套完整性、传输稳定性和使用可靠性。

技术实现思路

1、相关技术中的外护套难以在拖链持续换向时稳定承受循环弯曲和表面摩擦，容易因局部形变集中而产生并扩展裂纹。为了改善这一缺陷，本技术提供一种拖链用高柔性抗弯折光电复合电缆及其制造方法。

2、第一方面，本技术提供一种拖链用高柔性抗弯折光电复合电缆，包括缆芯以及包覆于所述缆芯外的外护套，采用如下的技术方案：

3、一种拖链用高柔性抗弯折光电复合电缆，包括缆芯以及包覆于所述缆芯外的外护套，所述外护套由外护套料形成，所述外护套料包括如下重量份的组分：热塑性弹性体基材70-90份，聚硅氧烷-聚氨酯耐磨增韧剂5-15份，耐磨填料3-10份，抗氧剂0.2-1.0份，润滑剂0.2-1.0份；所述聚硅氧烷-聚氨酯耐磨增韧剂由羟基封端聚硅氧烷、聚合二元醇和二异氰酸酯经预聚后，再以低分子二醇扩链，并经脱挥和造粒制得。

4、通过采用上述技术方案，本技术以热塑性弹性体基材形成可熔融加工的外护套连续相，并将预聚、低分子二醇扩链、脱挥和造粒后形成的聚硅氧烷-聚氨酯耐磨增韧剂作为独立配方成员加入该连续相。该增韧剂在外护套反复弯曲时有利于缓和局部形变集中，耐磨填料则有利于承受弯折过程中伴随的表面摩擦；抗氧剂可以减缓熔融加工中的氧化劣化，润滑剂可以改善配方熔体在混炼和挤包过程中的流动状态。上述成员分别作用于形变集中、表面磨耗和加工状态的控制环节，其中增韧剂为填料邻近区域保持形变能力创造条件，耐磨填料则补充表面对接触载荷的承受能力，因而可以降低外护套先产生局部裂纹再在摩擦作用下继续扩展的可能性，有利于复合电缆在拖链运动中保持护套完整性以及导体和光纤的传输状态。

5、作为优选，所述聚硅氧烷-聚氨酯耐磨增韧剂的制备方法包括以下步骤：

6、（1）将羟基封端聚硅氧烷和聚合二元醇分别脱水，得到脱水后的羟基封端聚硅氧烷和脱水后的聚合二元醇；

7、（2）将所述脱水后的羟基封端聚硅氧烷和所述脱水后的聚合二元醇加入反应装置，加入二异氰酸酯并进行预聚，得到预聚体；

8、（3）向所述预聚体中加入低分子二醇进行扩链，得到扩链物；

9、（4）对所述扩链物进行脱挥并造粒，得到聚硅氧烷-聚氨酯耐磨增韧剂。

10、通过采用上述技术方案，本技术进一步限定聚硅氧烷-聚氨酯耐磨增韧剂的脱水、预聚、低分子二醇扩链、脱挥和造粒顺序。该顺序先减少羟基原料携带的水分对异氰酸酯反应的干扰，随后使扩链物在进入外护套共混前成为可独立计量的颗粒，因而有利于保持增韧剂形成路径的可重复性以及后续共混状态的稳定性。

11、作为优选，在制备所述聚硅氧烷-聚氨酯耐磨增韧剂的方法的步骤（2）中，所述二异氰酸酯为非芳香族二异氰酸酯。

12、通过采用上述技术方案，本技术进一步将预聚所用二异氰酸酯限定为非芳香族二异氰酸酯。该类反应物不含芳香环形成的刚性结构，其进入聚硅氧烷和聚合二元醇共同形成的预聚链段后，有利于所得颗粒在反复弯曲时保留形变顺应性，并有利于保持电缆在循环弯曲条件下的护套完整性。

13、作为优选，在制备所述聚硅氧烷-聚氨酯耐磨增韧剂的方法的步骤（2）中，所述非芳香族二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。

14、通过采用上述技术方案，本技术进一步将非芳香族二异氰酸酯限定为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。三种反应物具有不同的链段柔顺程度和空间位阻，由此可以在保持二醇扩链路线的条件下调节预聚体的链段组成以及扩链后颗粒的形变状态，使所得增韧颗粒适应外护套的熔融加工和弯曲使用条件。

15、作为优选，在制备所述聚硅氧烷-聚氨酯耐磨增韧剂的方法的步骤（2）中，所述二异氰酸酯中的异氰酸酯基与所述羟基封端聚硅氧烷和所述聚合二元醇中的羟基的投料摩尔比为1.5-2.0:1。

16、通过采用上述技术方案，本技术进一步将预聚步骤中的异氰酸酯基与两类羟基原料中羟基的投料摩尔比限定为1.5-2.0:1。该投料关系可以为后续低分子二醇扩链保留反应端基，同时限制过多异氰酸酯基造成链段刚性增加的程度，因而有利于颗粒兼顾扩链完整性和熔融加工时的形变能力，并保持增韧剂制备和外护套成型的稳定性。

17、作为优选，所述热塑性弹性体基材为热塑性聚氨酯弹性体。

18、通过采用上述技术方案，本技术进一步将外护套的热塑性弹性体基材限定为热塑性聚氨酯弹性体。该连续相与预先造粒的聚硅氧烷-聚氨酯耐磨增韧剂均含有聚氨酯链段，因而有利于两种物料在熔融共混时形成连续接触，为增韧颗粒在连续相中的稳定分散和外护套的稳定挤出成形提供条件。

19、作为优选，所述热塑性聚氨酯弹性体为聚醚型热塑性聚氨酯弹性体、聚酯型热塑性聚氨酯弹性体和聚碳酸酯型热塑性聚氨酯弹性体中的至少一种。

20、通过采用上述技术方案，本技术进一步限定热塑性聚氨酯弹性体的软段类型。聚醚型、聚酯型和聚碳酸酯型热塑性聚氨酯弹性体具有不同的低温活动能力和内聚特征，由此可以根据拖链环境选择与预制增韧剂及外护套耐磨要求相适应的连续相，从而调节外护套的低温弯曲性能和耐磨性能。

21、作为优选，所述耐磨填料为二氧化硅类耐磨填料。

22、通过采用上述技术方案，本技术进一步将耐磨填料限定为二氧化硅类耐磨填料。二氧化硅颗粒可以在护套表面受摩擦时分担局部接触载荷，预制增韧剂则有利于缓和颗粒邻近区域在弯曲时的形变集中，两类独立配方成员的分工可以降低单纯增加刚性填料时诱发裂纹的可能性，并改善弯折—摩擦后的护套完整性。

23、作为优选，所述二氧化硅类耐磨填料为沉淀二氧化硅。

24、通过采用上述技术方案，本技术进一步将二氧化硅类耐磨填料限定为沉淀二氧化硅。该材料以独立颗粒形态分散于外护套连续相后，可以增加摩擦接触区域的承载点，同时保留预制增韧剂对周围聚合物形变的缓和作用，因而有利于限制弯折—摩擦条件下磨耗深度的增长，并保持外护套的耐磨性能。

25、第二方面，本技术提供一种拖链用高柔性抗弯折光电复合电缆的制造方法，采用如下的技术方案：

26、根据以上任一项所述的拖链用高柔性抗弯折光电复合电缆的制造方法，包括以下步骤：

27、（1）获得聚硅氧烷-聚氨酯耐磨增韧剂；

28、（2）按照相应方案限定的重量份，将热塑性弹性体基材、所述聚硅氧烷-聚氨酯耐磨增韧剂、耐磨填料、抗氧剂和润滑剂混合，得到混合料；

29、（3）将所述混合料熔融共混并造粒，得到外护套料；

30、（4）将所述外护套料挤包于缆芯外，形成外护套，得到拖链用高柔性抗弯折光电复合电缆。

31、通过采用上述技术方案，本技术还提供拖链用高柔性抗弯折光电复合电缆的制造方法。该方法先获得可独立计量的聚硅氧烷-聚氨酯耐磨增韧剂，再使其与基础配方的其余成员完成熔融共混，随后将所得外护套料挤包于缆芯外，由此使预先制得的增韧颗粒在共混前保持独立颗粒状态，减少原位反应状态波动对外护套成形的影响，并提高外护套的成型稳定性。

32、综上所述，本技术具有以下有益效果：

33、1、热塑性弹性体基材、自制增韧颗粒、耐磨填料、抗氧剂和润滑剂分别承担连续相形成、弯曲形变缓和、摩擦载荷分担以及加工状态的保持作用。由此，外护套在反复弯曲与摩擦连续发生时不易产生并扩展裂纹，有利于维持复合电缆的护套完整性和光电传输状态。

34、2、脱水、预聚、低分子二醇扩链、脱挥和造粒构成连续制备过程，使增韧剂在共混前成为可独立计量的颗粒，有利于保持其形成路径和后续共混状态的稳定性。

35、3、沉淀二氧化硅在外护套表面的摩擦区域增加承载点，自制增韧颗粒同时缓和填料邻近区域的弯曲形变，有利于限制弯折—摩擦后的磨耗加深和裂纹发展，从而改善护套完整性和动态弯折性能。