一种电线电缆及其制备方法和用途
阅读说明：本技术 一种电线电缆及其制备方法和用途 (Electric wire and cable and preparation method and application thereof ) 是由 桂观群 姚大伟 刘旌平 洪宁宁 张远望 王树森 于 2019-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种电线电缆及其制备方法和用途,所述电线电缆包括若干个绝缘线芯,两个以上绝缘线芯绞合成缆芯；所述绝缘线芯包括绞合的多股导电线芯(1)和设置在所述绞合的多股导电线芯(1)外的聚芳醚绝缘层或聚砜绝缘层(2)；所述导电线芯的材质选自镀银铜线、镀银铜合金线、镀银铜包铝线、碳纤维和金属复合纤维中的一种。本申请中技术方案大大减小了产品的重量和体积,充分发挥导体及绝缘材料所具有的优良特性,使产品获得耐高温、耐辐射、无氟化物析出、体积小、重量轻、机械强度高及导电性能好的优点。(The invention provides a wire and cable and a preparation method and application thereof, wherein the wire and cable comprises a plurality of insulated wire cores, and more than two insulated wire cores are twisted into a cable core; the insulated wire core comprises a stranded conductive wire core (1) and a polyarylether insulating layer or polysulfone insulating layer (2) arranged outside the stranded conductive wire core (1); the conductive wire core is made of one of silver-plated copper wires, silver-plated copper alloy wires, silver-plated copper-clad aluminum wires, carbon fibers and metal composite fibers. According to the technical scheme, the weight and the volume of the product are greatly reduced, the excellent characteristics of the conductor and the insulating material are fully exerted, and the product has the advantages of high temperature resistance, radiation resistance, no fluoride precipitation, small volume, light weight, high mechanical strength and good conductivity.)
技术领域
本发明涉及一种电线电缆，特别是涉及一种宇航用电线电缆。
背景技术
随着航天领域的飞速发展，对电线电缆的使用提出了更高的要求。随着航天设备的高度集成化和功能的复杂化，要求电线电缆网的重量更加轻量化，以减轻整个航天设备的重量。但目前大多数应用的是宇航用C55/系列线缆，即交联乙烯－四氟乙烯共聚物绝缘电线电缆，其是以GJB/773A-2000《航空航天用含氟聚合物绝缘电线电缆通用规范》为依据，通过减薄绝缘和护套厚度实现减重，但并不能满足更小重量的需求，且有氟化物析出对航天器人员及金属器件安全性造成影响。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电线电缆及其制备方法和用途，用于解决现有技术中的问题，其适用于宇航苛刻环境下航天器及其他航天设备上的电子、电器间的信号传输和能量传输，具有优异的机械性能、电性能和耐宇航空间环境性能，在-100℃～200℃或260℃范围内长期使用。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。
本发明提供一种电线电缆，所述电线电缆包括若干个绝缘线芯，两个以上绝缘线芯绞合形成缆芯；所述绝缘线芯包括绞合的多股导电线芯和设置在所述绞合的多股导电线芯外的聚芳醚绝缘层或聚砜绝缘层；所述导电线芯的材质选自镀银铜线、镀银铜合金线、镀银铜包铝线、碳纤维和金属复合纤维中的一种。
根据本发明上述所述的技术方案，所述镀银铜合金线为芯材是银和铜的合金，镀层为镀银层。更优选地，镀银层的厚度为1～5μm。以芯材的总质量为基准计，芯材中银的含量为1wt％～4wt％。
根据本发明上述所述的技术方案，金属复合纤维为以聚芳酯纤维为芯层以导电金属为外层的复合纤维。聚芳酯为液晶高分子，其具有高强度的特性，外层金属层材质可以为选自铜、镍和银中的一种或多种的组合，其中，以金属复合纤维的总质量为基准计，所述金属的重量为不低于80wt％，优选为80wt％～86wt％。
根据本发明上述所述的技术方案，缆芯外还编织有编织屏蔽层。
根据本发明上述所述的技术方案，所述编织屏蔽层外挤包有聚芳醚护套层或聚砜护套层。根据本发明上述所述的技术方案，所述聚芳醚绝缘层或聚砜绝缘层的材质选自聚芳醚和聚砜中的一种或两种的组合。
根据本发明上述所述的技术方案，所述聚芳醚护套层或聚砜护套层的材质选自聚芳醚和聚砜中的一种或两种的组合。
根据本发明上述所述的技术方案，所述编织屏蔽层的编织密度大于90％。本申请中编织密度是根据GJB 773B-2015《航空航天用含氟聚合物绝缘电线电缆通用规范》4.6.4.5屏蔽结构***分记载的方式进行计算。
根据本发明上述所述的技术方案，所述编织屏蔽层的材质选自镀银铜线、镀银铜合金线、镀银铜包铝线、导电金属镀层纤维、碳纤维和金属复合纤维中的一种或多种。
根据本发明上述所述的技术方案，绞合的多股导电线芯的直径为0.30mm～1.0mm；绞合的多股导电线芯的截面积为0.06mm2～0.6mm2。
根据本发明上述所述的技术方案，聚芳醚绝缘层或聚砜绝缘层的厚度为0.05～0.15mm。
根据本发明上述所述的技术方案，所述编织屏蔽层中单丝直径为0.05mm～0.12mm。
根据本发明上述所述的技术方案，所述聚芳醚护套层或聚砜护套层的厚度为0.05mm～0.25mm。
本发明还提供了一种如上述所述的电线电缆的制备方法，在绞合的多股导电线芯外采用挤出机挤出聚芳醚绝缘层或聚砜绝缘层形成绝缘线芯，两个以上绝缘线芯绞合成缆芯。
根据本申请中上述所述的制备方法，还包括在缆芯外编织形成编织屏蔽层；可选地包括：在编织屏蔽层外挤出形成聚芳醚护套层或聚砜护套层。
本发明还提供了如上述所述的电线电缆在宇航领域的用途。
本发明上述技术方案的优点是：
本发明多根导体结构可选用镀银铜线、镀银铜合金线、镀银铜包铝线、导电金属镀层纤维、碳纤维、或金属复合纤维，不仅提高了导线柔软性，而且在不影响导体导电及拉伸强度的前提下减小了导体截面，从而使得导线外径更小及重量更轻；聚芳醚、聚砜或其组合物绝缘层使得导线具有优良的电性能外还具有极高的机械强度、耐辐射，能长期连续使用温度为200℃或260℃；因绝缘密度约为1.3g/m3，且采用薄壁挤出，大大减小了产品的重量和体积，充分发挥导体及绝缘材料所具有的优良特性，使产品获得耐高温、耐辐射、无氟化物析出、体积小、重量轻、机械强度高及导电性能好的优点。
附图说明
图1为本发明的电线电缆的结构示意图之一
图2为本发明的电线电缆的结构示意图之二
图3为本发明的电线电缆的结构示意图之三
图4为本发明的电线电缆的结构示意图之四
图1～图4中元件标号说明
1
导电线芯
2
聚芳醚绝缘层或聚砜绝缘层
3
编织屏蔽层
4
聚芳醚护套层或聚砜护套层
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
本申请实施例中提供了一种电线电缆，所述电线电缆包括若干个绝缘线芯，两个以上绝缘线芯绞合形成缆芯；所述绝缘线芯包括绞合的多股导电线芯1和设置在所述绞合的多股导电线芯1外的聚芳醚绝缘层或聚砜绝缘层2；所述导电线芯1的材质为镀银铜线、镀银铜合金线、镀银铜包铝线、碳纤维和金属复合纤维中的一种。
本发明中若干个绝缘线芯包括1个、2个或多于2个，具体可以根据技术需要进行确定。本申请中通过上述结构，采用镀银铜合金线可以提高导电性能及拉伸强度，这一电线电缆无氟化物，在后期使用中不会有氟化物析出。同时，由于采用聚芳醚或聚砜这种材料形成绝缘层使得电线电缆在较小的外径及较轻的重量下，就可以获得较高的机械强度，同时耐高温耐辐射性能好，可靠性高。
本申请中的多股导电线芯1的多股数量为7股、19股及37股。
如图1所示为当绝缘线芯为单根时的结构示意图，电线即为一个绝缘线芯，如包括图1中的多股导电线芯1和聚芳醚绝缘层或聚砜绝缘层2。在如图1所示的具体实施方式中，所述导电线芯1股数为7股。
在本申请上述所述的技术方案中，所述绝缘线芯的个数可以为1个，也可以为2个，2个绞合形成缆芯或电缆，也可以为2个以上。
在如图2所示的具体实施方式中，绝缘线芯为7个；每个绝缘线芯中含有7股导电线芯；所述7个绝缘线芯绞合形成缆芯，缆芯外还编织有编织屏蔽层3。缆芯外的编织屏蔽层3能够起到很好的屏蔽作用，防止电磁信号的干扰。
在如图3所示的具体实施方式中，绝缘线芯为7个，每个绝缘线芯中含有7股导电线芯；所述7个绝缘线芯绞合形成缆芯，缆芯外还编织有编织屏蔽层3，所述编织屏蔽层3外挤包有护套层4。
在本申请一个具体的实施方式中，所述编织屏蔽层3的编织密度大于90％。
在如本申请实施例中上述所述的方案中，绞合的多股导电线芯的直径为0.30mm～1.0mm。本申请中绝缘层的强度大厚度薄，绝缘层2的厚度为0.05～0.15mm。由于本申请中绞合的多股导电线芯1的直径小，绝缘层2的厚度小，以至于形成的单个绝缘线芯的直径也很小，同时缆芯外编织屏蔽层3及护套层4厚度薄，最终通过后续的工艺使用能够有效的降低电线电缆的重量及外径，从而利用宇航使用。
本申请中编织屏蔽层3中采用的单丝直径为0.05mm～0.12mm。
本申请中，所述聚芳醚护套层或聚砜护套层4的厚度为0.05～0.25mm。
本申请中，所述镀银铜合金线中镀银层的厚度为1μm～5μm。本申请中的镀银层的厚度能够有效的保证导电线芯的导电性，形成具有良好导电性能的电线电缆。
通过本申请中上述结构设置，获得了高强度和高导电且外径小重量轻的耐辐射耐高温的电线电缆。
实施例1
本实施例中所具体公开的电线电缆的结构如图1所示。
本实施例中使用单根直径为0.12mm镀银高强度高导电铜合金单丝作为导电线芯1，7根绞合获得外径0.36mm的绞合导体；采用挤出机挤出0.1mm厚度的聚芳醚料，获得超薄的聚芳醚绝缘层，使其耐温等级能达到260℃。本实施例中具体获得的为一种电线。
(1)高强度与高导电：镀银高强度高导电铜合金单丝1最小抗拉强度为727.9MPa，绞合的7根导电线芯导体最小拉断力为57.6N，高于SAE AS 29606中SCS的最小拉断力47.138N；最小导电率(％IACS)为95，最大导体电阻为229.8Ω/km，小于SAE AS29606中SCS的最大导体电阻为244.1Ω/km。
(2)外径与重量：电线的外径比C55宇航用电线电缆C55/0114-26减小30.6％，电线的重量比C55宇航用电线电缆C55/0114-26减轻54.3％，可以减小敷设空间，大大减轻导线在宇航空间飞行器的重量；
(3)耐辐照：电线的耐辐照总剂量最高可达10MGy(109rad)，大于C55宇航用电线电缆的耐辐照最高总剂量5MGy。
实施例2
本实施例中所具体公开的电线电缆的结构如图1所示。
本实施例中使用单根直径为0.10mm镀银高强度高导电铜合金单丝作为导电线芯1，7根绞合获得外径0.3mm的绞合导体；采用挤出机挤出0.1mm厚度的聚芳醚料，获得超薄的聚芳醚绝缘层，使其耐温等级能达到260℃。本实施例中具体获得的为一种电线。
(1)高强度与高导电：
(2)外径与重量：电线的外径比C55宇航用电线电缆C55/0114-26减小37.5％，电线的重量比C55宇航用电线电缆C55/0114-26减轻66.3％，可以减小敷设空间，大大减轻导线在宇航空间飞行器的重量；
(3)耐辐照：电线的耐辐照总剂量最高可达10MGy(109rad)，大于C55宇航用电线电缆的耐辐照最高总剂量5MGy。
实施例3
本实施例中形成的电线电缆的结构如图4所示。
本实施例中使用单根直径为0.10mm镀银高强度高导电铜合金单丝作为导电线芯1，7根绞合后获得外径0.3mm的绞合导体；采用挤出机挤出0.1mm厚度的聚芳醚料，获得超薄的聚芳醚绝缘层2；由2根绝缘线芯绞合成缆芯，缆芯外采用
(1)高强度与高导电：
(2)外径与重量：绝缘和护套厚度都超薄，导线整体重量超轻。电缆的外径比C55宇航用电线电缆C55/1124-26减小26.6％，导线重量比C55宇航用电线电缆C55/1124-26减轻47.4％，可以减小敷设空间，大大减轻导线在宇航空间飞行器的重量；
(3)耐辐照：导线的耐辐照总剂量最高可达10MGy(109rad)，大于C55宇航用电线电缆的耐辐照最高总剂量5MGy。
实施例4
本实施例中所具体公开的电线电缆的结构如图1所示。
本实施例中选用单根直径为0.10mm金属复合纤维作为导电线芯1，所述金属复合纤维为以聚芳酯纤维为芯层以导电金属为外层的复合纤维。聚芳酯为液晶高分子，其具有高强度的特性，外层金属层材质可以为选自铜、镍和银中的一种或多种的组合。在本具体的实施方式中，其为铜、镍和银的混合；其中，以金属复合纤维的总质量为基准计，导电金属的重量为82.1wt％。
7根绞合后获得外径0.3mm的绞合导体；采用挤出机挤出0.1mm厚度的聚砜料，获得超薄的聚砜绝缘层，使其耐温等级能达到200℃；本实施例中具体获得的为一种电线。
(1)高强度与高导电：金属复合纤维单丝1的最小抗拉强度为3000MPa，绞合的7根导电线芯的最小拉断力为164.9N，高于SAE AS 29606中SCS的最小拉断力29.694N；最小导电率(％IACS)为82，最大导体电阻为382.6Ω/km，小于SAE AS 29606中SCS的最大导体电阻为385.2Ω/km。
(2)外径与重量：电线外径比C55宇航用电线电缆C55/0114-26减小37.5％，电线重量比C55宇航用电线电缆C55/0114-26减轻88％，可以减小敷设空间，大大减轻导线在宇航空间飞行器的重量；
(3)耐辐照：电线的耐辐照总剂量最高可达10MGy(109rad)，大于C55宇航用电线电缆的耐辐照最高总剂量5MGy。
实施例5
本实施例中具体公开的电线电缆的结构如图4所示。
本实施例中选用单根直径为0.10mm金属复合纤维作为导电线芯1，所述金属复合纤维为以聚芳酯纤维为芯层以导电金属为外层的复合纤维。聚芳酯为液晶高分子，其具有高强度的特性，外层金属层材质可以为选自铜、镍和银中的一种或多种的组合。在本具体的实施方式中，其为铜、镍和银的混合；其中，以金属复合纤维的总质量为基准计，导电金属的重量为82.1wt％。
7根绞合获得外径0.3mm的绞合导体；采用挤出机挤出0.1mm厚度的聚砜料，获得超薄的聚砜绝缘层2形成绝缘线芯；由2根绝缘线芯绞合成缆芯，缆芯外采用
(1)高强度与高导电：
(2)外径与重量：绝缘和护套厚度都超薄，导线整体重量超轻。电缆的外径比C55宇航用电线电缆C55/1124-26减小45.3％，导线重量比C55宇航用电线电缆C55/1124-26减轻82％，可以减小敷设空间，大大减轻导线在宇航空间飞行器的重量；
(3)耐辐照：导线的耐辐照总剂量最高可达10MGy(109rad)，大于C55宇航用电线电缆的耐辐照最高总剂量5MGy。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
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