本發(fā)明涉及一種超輕通信用光纜，具體是一種航空航天用光纜及制備方法。
背景技術(shù)：
光纖作為一種傳輸介質(zhì)與傳統(tǒng)的銅纜相比具有超輕、帶寬寬、抗電磁干擾、保密性好等優(yōu)點；隨著航空業(yè)的發(fā)展，近年來，光纖光纜在航空航天領域的應用研究日趨廣泛。航空航天用光纜區(qū)別于普通用光纖光纜，充分考慮其適用性和安全性，要求重量輕，線徑細，耐高溫，并在長期高溫度范圍內(nèi)具有機械和光學穩(wěn)定性，高強度、耐彎曲、抗沖擊、耐老化、耐酸堿、耐多種燃料和油類、阻燃、低煙低毒等特殊要求。
但是，傳統(tǒng)的航空用光纜一般由光纖、纜芯和外護套層組成，其使用溫度在-40℃～+70℃之間。在航空、船舶、風力發(fā)電等領域，使用環(huán)境惡劣，工作時，高溫可達到125℃以上，低溫可達到-60℃。當超過使用溫度高于70℃或者低于-40℃，光纜中的光纖和外護套材料性能急劇下降，光纖易斷裂，外護套老化嚴重，無法保證光纜正常的工作，因此常規(guī)光纜無法滿足航空航天等惡劣環(huán)境的應用場合。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種航空航天用光纜及制備方法。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種航空航天用光纜，由內(nèi)至外依次包括光纖、丙烯酸酯涂層、熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)層或聚醚砜緊套層、芳綸纖維編織層，丙烯酸酯涂層的厚度30μm～80μm，熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)層或聚醚砜緊套層的厚度為0.10mm～0.40mm，芳綸纖維編織層的厚度0.1mm～0.6mm；所述的丙烯酸酯涂層為在光纖外表面涂覆丙烯酸酯，然后通過紫外進行固化得到，涂覆速度為2100m/min～2200m/min，紫外波長365nm～395nm。
本發(fā)明優(yōu)選的，所述的丙烯酸酯涂層包括內(nèi)涂覆層和外涂層，內(nèi)涂覆層為低模量樹脂材料，外涂層為高模量樹脂材料，內(nèi)涂覆層厚度為10～30μm、外涂層20～40μm。
本發(fā)明優(yōu)選的，低模量樹脂模量為60～120MPa，高模量樹脂的模量為130～200MPa。
本發(fā)明優(yōu)選的，低模量樹脂、高模量樹脂為丙烯酸酯。
本發(fā)明優(yōu)選的，丙烯酸酯涂層的厚度為55μm～70μm。
本發(fā)明優(yōu)選的，熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)層或聚醚砜緊套層的厚度為0.10mm～0.15mm。
本發(fā)明優(yōu)選的，芳綸纖維編織層的厚度為0.2mm～0.4mm。
本發(fā)明內(nèi)涂覆層低模量樹脂具體為保護光纖表面在使用中不受損害，外涂層高模量樹脂具體為保護光纖在加工、運輸和使用中不受到環(huán)境的機械損害。
本發(fā)明采用耐彎曲光纖、阻燃、低毒TPU或聚醚砜料做緊套層，芳綸纖維在緊套層外進行編織光纜具有耐彎曲、質(zhì)量輕、線徑小，可在狹小環(huán)境內(nèi)進行敷設。
本發(fā)明耐彎曲光纖外涂覆兩層丙烯酸酯后外徑為250μm，采用TPU或聚醚砜緊套光纖，緊套外徑為0.9mm，緊套層外編織一層芳綸纖維，光纜外徑不大于1.8mm。
本發(fā)明優(yōu)選的，聚醚砜緊套層的原料為聚醚砜，所述的聚醚砜是由4,4'-雙磺酰氯二苯醚在無水氯化鐵催化下，與二苯醚縮合制得；聚醚砜折射率1.85，玻璃化溫度225℃，熱變形溫度203℃(1.82MPa)。聚醚砜緊套層耐熱性介于聚砜和聚芳砜之間，長期使用溫度180-200℃，耐老化性能優(yōu)異，在180℃使用可達20年，耐燃性好，即使燃燒也不發(fā)煙。耐蠕變性好，在150℃和20MPa壓力下的應變只有2.55％。
本發(fā)明優(yōu)選的，熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)層的原料為熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)?，F(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明優(yōu)選的，芳綸纖維編織層為采用芳綸纖維為原料，利用16錠極細編織機進行編織的芳綸纖維層，編織角為30°～45°，節(jié)距控制在2mm～4mm，編織密度大于90％；芳綸纖維為芳綸933。
上述航空航天用光纜的制備方法，包括步驟如下：
(1)采用G657b3耐彎曲光纖，光纖結(jié)構(gòu)為9/125μm；
(2)直接在光纖外表面涂覆丙烯酸酯涂層，涂覆速度為2100m/min～2200m/min，涂覆完進行紫外固化，紫外波長365nm～395nm；得到涂覆丙烯酸酯的光纖；
(3)采用擠塑機在涂覆丙烯酸酯的光纖表面緊套一層厚度為0.10mm～0.40mm的熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)層或聚醚砜緊套層；
(4)采用芳綸纖維為原料，在最外層利用16錠極細編織機在聚醚砜緊套層外面進行編織一層芳綸纖維編織層，即得航空航天用光纜。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)涂覆速度為2150m/min～2180m/min。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)紫外固化，紫外波長375nm～380nm。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(4)編織角為30°～45°，節(jié)距控制在2mm～4mm，編織密度大于90％；芳綸纖維為芳綸933。
本發(fā)明在在裸光纖表面采用紫外固化的方式涂覆兩層高分子樹脂材料，內(nèi)涂覆層為低模量樹脂材料，外涂層采用高模量樹脂材料；通過擠塑機在光纖涂覆表面緊包一層厚度為0.10mm～0.15mm的TPU或聚醚砜緊套料，起到保護內(nèi)部光纖的作用；采用編織工藝，利用芳綸纖維進行編織層編織，對光纜進行鎧裝保護，提高光纜的抗拉、抗扭轉(zhuǎn)性能。
本發(fā)明的優(yōu)點如下：
1.本發(fā)明采用耐彎曲光纖，具有最小彎曲半徑5mm，適合航空航天設備內(nèi)部的復雜空間的布線；
2.本發(fā)明采用丙烯酸酯涂層涂覆光纖表面，具有均勻的涂覆厚度，適應一定環(huán)境條件下不同的力學性能，光固化速度快，耐老化，易剝離；
3.本發(fā)明中若采用的TPU外護層，具有耐磨耐刺穿、耐低溫性優(yōu)異，阻燃、低煙低毒、耐化學腐蝕、耐UV和耐侯性、耐微生物性；
4.本發(fā)明若采用高溫塑料聚醚砜作為光纖緊套層，可以使其長期在180℃～200℃條件下使用，抗蠕變性好；
5.本發(fā)明芳綸編織層具有圓整性好、重量輕，重量≤4Kg/km，耐高溫、耐老化、低收縮性，并具有一定的耐輻射性；
6.本發(fā)明光纜完全采用非金屬加強件，屬于全介質(zhì)結(jié)構(gòu)，適用于嚴酷電磁環(huán)境中的敷設；
7.本發(fā)明的結(jié)構(gòu)采用圓形結(jié)構(gòu)，線徑細，節(jié)約空間，光纜的結(jié)構(gòu)設計科學合理。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的航空航天用光纜結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1、涂覆丙烯酸酯涂層的光纖，2、熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)層或聚醚砜緊套層，3、芳綸纖維編織層。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。
實施例1
一種航空航天用光纜，結(jié)構(gòu)如圖1所述，由內(nèi)至外依次包括光纖、丙烯酸酯涂層、熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)層2、芳綸纖維編織層3，丙烯酸酯涂層的厚度50μm，熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)層的厚度為0.15mm，芳綸纖維編織層的厚度0.2mm。所述的丙烯酸酯涂層包括內(nèi)涂覆層和外涂層，內(nèi)涂覆層為低模量樹脂材料，外涂層為高模量樹脂材料，內(nèi)涂覆層厚度為20μm、外涂層30μm。低模量樹脂模量為80MPa，高模量樹脂的模量為150MPa。低模量樹脂、高模量樹脂為丙烯酸酯。
聚醚砜緊套層的原料為聚醚砜，所述的聚醚砜是由4,4'-雙磺酰氯二苯醚在無水氯化鐵催化下，與二苯醚縮合制得；聚醚砜折射率1.85，玻璃化溫度225℃，熱變形溫度203℃(1.82MPa)。聚醚砜緊套層耐熱性介于聚砜和聚芳砜之間，長期使用溫度180-200℃，耐老化性能優(yōu)異，在180℃使用可達20年，耐燃性好，即使燃燒也不發(fā)煙。耐蠕變性好，在150℃和20MPa壓力下的應變只有2.55％。芳綸纖維編織層為采用芳綸纖維為原料，利用16錠極細編織機進行編織的芳綸纖維層，編織角為30°，節(jié)距控制在2mm，編織密度大于90％；芳綸纖維為芳綸933。
上述航空航天用光纜的制備方法，包括步驟如下：
(1)采用G657b3耐彎曲光纖，光纖結(jié)構(gòu)為9/125μm；
(2)直接在光纖外表面涂覆丙烯酸酯涂層，涂覆速度為2150m/min，涂覆完進行紫外固化，紫外波長380nm；得到涂覆丙烯酸酯的光纖；
(3)采用擠塑機在涂覆丙烯酸酯的光纖表面緊套一層厚度為0.15mm的熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)層；
(4)采用芳綸纖維為原料，在最外層利用16錠極細編織機在聚醚砜緊套層外面進行編織一層芳綸纖維編織層，編織角為30°，節(jié)距控制在2mm，編織密度大于90％；芳綸纖維為芳綸933。即得航空航天用光纜。
本光纜具有重量輕、線徑小、抗外界干擾等優(yōu)勢，是一種適用于軍用或民用飛機的機載通信、機載控制指令的傳輸；該光纜具有阻燃、低煙低毒、耐化學腐蝕、耐老化、耐侯性，可以在航空器的狹小空間內(nèi)使用，實現(xiàn)航空器的光控飛行。
實施例2
一種航空航天用光纜，結(jié)構(gòu)如圖1所述，由內(nèi)至外依次包括光纖、丙烯酸酯涂層、聚醚砜緊套層2、芳綸纖維編織層3，丙烯酸酯涂層的厚度60μm，聚醚砜緊套層的厚度為0.10mm，芳綸纖維編織層的厚度0.4mm。所述的丙烯酸酯涂層包括內(nèi)涂覆層和外涂層，內(nèi)涂覆層為低模量樹脂材料，外涂層為高模量樹脂材料，內(nèi)涂覆層厚度為30μm、外涂層30μm。低模量樹脂模量為80MPa，高模量樹脂的模量為150MPa。低模量樹脂、高模量樹脂為丙烯酸酯。
聚醚砜緊套層的原料為聚醚砜，所述的聚醚砜是由4,4'-雙磺酰氯二苯醚在無水氯化鐵催化下，與二苯醚縮合制得；聚醚砜折射率1.85，玻璃化溫度225℃，熱變形溫度203℃(1.82MPa)。聚醚砜緊套層耐熱性介于聚砜和聚芳砜之間，長期使用溫度180-200℃，耐老化性能優(yōu)異，在180℃使用可達20年，耐燃性好，即使燃燒也不發(fā)煙。耐蠕變性好，在150℃和20MPa壓力下的應變只有2.55％。芳綸纖維編織層為采用芳綸纖維為原料，利用16錠極細編織機進行編織的芳綸纖維層，編織角為30°，節(jié)距控制在2mm，編織密度大于90％；芳綸纖維為芳綸933。
上述航空航天用光纜的制備方法，包括步驟如下：
(1)采用G657b3耐彎曲光纖，光纖結(jié)構(gòu)為9/125μm；
(2)直接在光纖外表面涂覆丙烯酸酯涂層，涂覆速度為2200n，涂覆完進行紫外固化，紫外波長370得到涂覆丙烯酸酯的光纖；
(3)采用擠塑機在涂覆丙烯酸酯的光纖表面緊套一層厚度為0.10m的聚醚砜緊套層；
(4)采用芳綸纖維為原料，在最外層利用16錠極細編織機在聚醚砜緊套層外面進行編織一層芳綸纖維編織層，編織角為30°，節(jié)距控制在2mm，編織密度大于90％；芳綸纖維為芳綸933。即得航空航天用光纜。