一种航空用六类网线的制作方法

1.本发明属于线缆技术领域，具体地，涉及一种航空用六类网线。


背景技术：

2.六类网线指的是六类线，也即符合cat-6标准的线缆，其具有优异的传输性能和传输速率，在航天等多个领域具有越来越广泛的应用。当前航空航天电缆使用的相关导体、胶料种类有限，产品减重空间极为有限。而减重对于航空航天飞行器的意义十分重大，飞行器减重意味着增加运载能力，提高机械性能，加大飞行距离或射程，减少燃油或推进剂的消耗。
3.聚氨酯弹性体由于具有良好的力学性能，包括拉伸性能、撕裂性能、耐磨性、抗疲劳、高韧性、高透明等，具有良好的耐酸碱耐有机溶剂性、表面光洁性、生物相容性和多种加工成型方式，同时，具备质量轻的优点，因此，适用于航空领域六类网线的制作胶料。但是聚氨酯弹性体属于易燃物质，并且在燃烧过程中伴随着大量熔滴和明显烟雾颗粒生成。由于航空特殊的工作环境(太空环境)导致航空线缆长时间受到太空射线的辐射，容易因高温引起线缆的老化，甚至引起线缆的燃烧，具有较大的安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种航空用六类网线。
5.本发明的六类网线采用聚氨酯弹性体材料制成，聚氨酯弹性体材料包括自合成的聚氨酯弹性体以及水滑石，自合成的聚氨酯弹性体采用阻燃型扩链剂作为扩链成分之一，该阻燃型扩链剂能够从多个角度和机理实现阻燃效果，具备高效阻燃特点，另外，由于阻燃成分是位于聚氨酯分子的主链上，不同于添加型阻燃成分，能够赋予聚氨酯弹性体本身优良、持久的阻燃性能；此外，水滑石与聚氨酯本身含有的阻燃成分也能起到协效阻燃效果，进一步提升护套层的阻燃、耐高温性能；因此，本发明获得的六类网线能够适用于航空领域。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种航空用六类网线，包括从芯部至外层依次设置的六类网线线芯、绝缘层、屏蔽层和护套层；
8.其中，护套层采用聚氨酯弹性体材料制成；
9.聚氨酯弹性体材料包括如下重量份原料：聚氨酯弹性体100份、水滑石2-3份、润滑剂1.2-1.5份、分散剂3-4份、抗氧剂2-3份；
10.聚氨酯弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：
11.第一步、将聚己内酯二醇、4,4'-二环己基甲烷二异氧酸酯和dbtdl(二月桂酸二丁基锡)超声溶解在dmf中，将混合溶液在磁力搅拌和n2保护下缓慢加热至70℃，然后在70℃恒温条件下连续搅拌8h，冷却至30℃，得到预聚体溶液；
12.第二步、将阻燃型扩链剂和扩链剂e300溶于适量dmf中，然后加入预聚体溶液中，
在30℃、n2保护下连续搅拌12h，真空除泡，在70℃下干燥2d，获得聚氨酯弹性体；
13.聚己内酯二醇(平均分子量大约为2000)、4,4'-二环己基甲烷二异氧酸酯、dbtdl、dmf、阻燃型扩链剂、扩链剂e300的用量之比为2.5g:0.98g:0.05g:10ml:0.19g:0.35g；
14.第三步、将聚氨酯弹性体、水滑石、润滑剂、分散剂和抗氧剂按重量配比混合加入密炼机中进行熔融共混，密炼机先以10rpm运行3-4min使物料熔融充分分散，之后将转速提升为50-60rpm，各区温度设为170-180℃，密炼10-12min，出料，获得聚氨酯弹性体材料。
15.加入的水滑石能够提高膨胀炭层骨架的强度，促进炭层进一步膨胀，使炭层变得更加坚固，从而起到隔绝屏障的作用阻止了内外热量和气体的交换，减少热释放和co、co2的释放；水滑石与聚氨酯本身含有的阻燃成分也能起到协效阻燃效果，进一步提升护套层的阻燃、耐高温性能。
16.另外，聚氨酯弹性体在合成过程中还采用了扩链剂e300，这是一种新型的聚氨酯扩链剂，与moca相比，其常温下为液体，黏度低，对于降低体系黏度有很大帮助，它是星型的分子结构，交联过程形成网状结构，使所制备的弹性体的韧性及弹性较好，拉伸强度比较高。
17.进一步地，所述阻燃型扩链剂通过如下步骤制备：
18.s1、将苯基二氯磷酸酯与二氯甲烷置于三口烧瓶中，使其温度保持在2-4℃，搅拌使其充分溶解，保持匀速搅拌状态，采用恒压分液漏斗将3-溴丙酰胺分散液(控制滴加速率为60滴/秒)滴入三口烧瓶中，过程中，调节反应体系的ph值保持在6-7，滴加完毕后反应2h，旋蒸除去二氯甲烷后，重结晶、常温下干燥，获得中间体；苯基二氯磷酸酯、二氯甲烷、3-溴丙酰胺分散液的用量之比为0.1mol:100ml:100ml；3-溴丙酰胺分散液包括3-溴丙酰胺、碳酸钾和二氯甲烷，且三者之比为0.22mol:13.8g:100ml；
19.在碳酸钾作用下，苯基二氯磷酸酯分子上的-cl与3-溴丙酰胺分子上的-nh2反应，获得中间体，反应过程如下所示：
[0020][0021]
s2、向三口瓶中加入双酚-s和丙酮，在室温条件下搅拌至完全溶解后加入k2co3粉末，在n2气氛下加热回流4h，将中间体溶于适量丙酮中，随后将此溶解液匀速滴加到三口烧瓶中，滴加完成后，在56℃恒温条件下继续反应6h，随后将反应物倾倒在去离子水中，析出产物，最后分别用去离子水和丙酮洗涤3遍后，将产物放置在真空烘箱中80℃干燥12h，获得阻燃型扩链剂；双酚-s、丙酮、k2co3、中间体的用量之比为12.5g:100ml:2.76g:8.84g；
[0022]
在碳酸钾作用下，中间体分子上的-br与双酚-s分子上的酚羟基发生化学反应，获得阻燃型扩链剂，具体反应过程如下所示：
[0023][0024]
获得的阻燃型扩链剂两端含有-oh，能够作为扩链剂参与到聚氨酯弹性体的合成过程中，在聚氨酯弹性体分子主链上接枝该有机分子链；需要进一步说明的是，该有机分子链分子上含有苯环、含氮基团、磷酸酯基团以及-so
2-基团，苯环具有很好的成炭效果，含氮基团受热放出氨气、氮气、深度氮氧化物等不燃性气体，磷酸酯基团在燃烧时形成气相产物po
·
可以捕捉火焰中的h
·
和ho
·
而使燃烧的链反应中断，-so
2-结构发生热分解会释放出so2等硫氧化物可以促使发生fries重排而交联成炭，因此，这些基团具有相互协同作用，使该有机分子链能够从多个角度和机理实现阻燃效果，具备高效阻燃特点，另外，由于阻燃成分是位于聚氨酯分子的主链上，不同于添加型阻燃成分，能够赋予聚氨酯弹性体本身优良、持久的阻燃性能。
[0025]
本发明的有益效果：
[0026]
本发明的六类网线采用聚氨酯弹性体材料制成，聚氨酯弹性体材料包括自合成的聚氨酯弹性体以及水滑石，自合成的聚氨酯弹性体采用阻燃型扩链剂作为扩链成分之一，该阻燃型扩链剂能够从多个角度和机理实现阻燃效果，具备高效阻燃特点，另外，由于阻燃成分是位于聚氨酯分子的主链上，不同于添加型阻燃成分，能够赋予聚氨酯弹性体本身优良、持久的阻燃性能；此外，水滑石与聚氨酯本身含有的阻燃成分也能起到协效阻燃效果，进一步提升护套层的阻燃、耐高温性能；因此，本发明获得的六类网线能够适用于航空领域。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
实施例1
[0029]
制备阻燃型扩链剂：
[0030]
s1、将0.1mol苯基二氯磷酸酯与100ml二氯甲烷置于三口烧瓶中，使其温度保持在2-4℃，搅拌使其充分溶解，保持匀速搅拌状态，采用恒压分液漏斗将100ml的3-溴丙酰胺分散液(控制滴加速率为60滴/秒)滴入三口烧瓶中，过程中，调节反应体系的ph值保持在6-7，滴加完毕后反应2h，旋蒸除去二氯甲烷后，重结晶、常温下干燥，获得中间体；3-溴丙酰胺分散液包括0.22mol的3-溴丙酰胺、13.8g碳酸钾和100ml二氯甲烷；
[0031]
s2、向三口瓶中加入12.5g双酚-s和100ml丙酮，在室温条件下搅拌至完全溶解后加入2.76g的k2co3粉末，在n2气氛下加热回流4h，将8.84g中间体溶于50ml丙酮中，随后将此溶解液匀速滴加到三口烧瓶中，滴加完成后，在56℃恒温条件下继续反应6h，随后将反应物倾倒在300ml去离子水中，析出产物，最后分别用去离子水和丙酮洗涤3遍后，将产物放置在真空烘箱中80℃干燥12h，获得阻燃型扩链剂。
[0032]
实施例2
[0033]
制备阻燃型扩链剂：
[0034]
s1、将0.2mol苯基二氯磷酸酯与200ml二氯甲烷置于三口烧瓶中，使其温度保持在2-4℃，搅拌使其充分溶解，保持匀速搅拌状态，采用恒压分液漏斗将200ml的3-溴丙酰胺分散液(控制滴加速率为60滴/秒)滴入三口烧瓶中，过程中，调节反应体系的ph值保持在6-7，滴加完毕后反应2h，旋蒸除去二氯甲烷后，重结晶、常温下干燥，获得中间体；3-溴丙酰胺分散液包括0.44mol的3-溴丙酰胺、27.6g碳酸钾和200ml二氯甲烷；
[0035]
s2、向三口瓶中加入25g双酚-s和200ml丙酮，在室温条件下搅拌至完全溶解后加入5.52g的k2co3粉末，在n2气氛下加热回流4h，将17.68g中间体溶于100ml丙酮中，随后将此溶解液匀速滴加到三口烧瓶中，滴加完成后，在56℃恒温条件下继续反应6h，随后将反应物倾倒在600ml去离子水中，析出产物，最后分别用去离子水和丙酮洗涤3遍后，将产物放置在真空烘箱中80℃干燥12h，获得阻燃型扩链剂。
[0036]
实施例3
[0037]
制备聚氨酯弹性体材料：
[0038]
第一步、将100g聚己内酯二醇、39.2g的4,4'-二环己基甲烷二异氧酸酯和dbtdl超声溶解在400ml的dmf中，将混合溶液在磁力搅拌和n2保护下缓慢加热至70℃，然后在70℃恒温条件下连续搅拌8h，冷却至30℃，得到预聚体溶液；
[0039]
第二步、将7.6g实施例1制得的阻燃型扩链剂和14g扩链剂e300溶于240ml的dmf中，然后加入预聚体溶液中，在30℃、n2保护下连续搅拌12h，真空除泡，在70℃下干燥2d，获得聚氨酯弹性体；
[0040]
第三步、将聚氨酯弹性体100g、水滑石2g、润滑剂1.2g、分散剂3g和抗氧剂2g混合加入密炼机中进行熔融共混，密炼机先以10rpm运行3min使物料熔融充分分散，之后将转速提升为50rpm，各区温度设为170℃，密炼10min，出料，获得聚氨酯弹性体材料。
[0041]
实施例4
[0042]
制备聚氨酯弹性体材料：
[0043]
第一步、将100g聚己内酯二醇、39.2g的4,4'-二环己基甲烷二异氧酸酯和dbtdl超声溶解在400ml的dmf中，将混合溶液在磁力搅拌和n2保护下缓慢加热至70℃，然后在70℃恒温条件下连续搅拌8h，冷却至30℃，得到预聚体溶液；
[0044]
第二步、将7.6g实施例2制得的阻燃型扩链剂和14g扩链剂e300溶于240ml的dmf中，然后加入预聚体溶液中，在30℃、n2保护下连续搅拌12h，真空除泡，在70℃下干燥2d，获得聚氨酯弹性体；
[0045]
第三步、将聚氨酯弹性体100g、水滑石2.5g、润滑剂1.35g、分散剂3.5g和抗氧剂2.5g混合加入密炼机中进行熔融共混，密炼机先以10rpm运行3.5min使物料熔融充分分散，之后将转速提升为55rpm，各区温度设为175℃，密炼11min，出料，获得聚氨酯弹性体材料。
[0046]
实施例5
[0047]
制备聚氨酯弹性体材料：
[0048]
第一步、将100g聚己内酯二醇、39.2g的4,4'-二环己基甲烷二异氧酸酯和dbtdl超声溶解在400ml的dmf中，将混合溶液在磁力搅拌和n2保护下缓慢加热至70℃，然后在70℃恒温条件下连续搅拌8h，冷却至30℃，得到预聚体溶液；
[0049]
第二步、将7.6g实施例1制得的阻燃型扩链剂和14g扩链剂e300溶于240ml的dmf中，然后加入预聚体溶液中，在30℃、n2保护下连续搅拌12h，真空除泡，在70℃下干燥2d，获得聚氨酯弹性体；
[0050]
第三步、将聚氨酯弹性体100g、水滑石3g、润滑剂1.5g、分散剂4g和抗氧剂3g混合加入密炼机中进行熔融共混，密炼机先以10rpm运行4min使物料熔融充分分散，之后将转速提升为60rpm，各区温度设为180℃，密炼12min，出料，获得聚氨酯弹性体材料。
[0051]
对比例
[0052]
普通聚氨酯弹性体。
[0053]
对实施例3-5和对比例获得的聚氨酯弹性体材料，加工成标准测试样，进行如下性能测试：
[0054]
采用型号为e44的电子万能试验机进行测试表征(长度50mm的哑铃形标准试样，保持200mm/min进行拉伸测试)；
[0055]
采用型号为5801的数显氧指数仪测试材料的氧指数loi(样品尺寸100x6.5x3mm3)；
[0056]
采用czf-6型水平垂直燃烧测定仪测试ul-94垂直燃烧等级(样品尺寸为100x13x3mm3)；
[0057]
测得的结果如下表所示：
[0058][0059][0060]
由上表数据可知，本发明合成的聚氨酯弹性体具备较高的力学性能以及优异的阻燃性能。
[0061]
实施例6
[0062]
一种航空用六类网线，包括从芯部至外层依次设置的六类网线线芯、绝缘层、屏蔽层和护套层，护套层采用实施例4-5制得的聚氨酯弹性体材料制成。
[0063]
经测试，本发明获得的航空用六类网线符合国家军标gjb773a-2000的各项要求。
[0064]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0065]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。