一种电子检测仪用综合电缆的制作方法

1.本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种电子检测仪用综合电缆。


背景技术：

2.电子检测仪，是指利用电子技术进行测量，观察电量或非电量的仪器、设备和系统，或为了测量目的而供给的光、电量以及测量附件。测量包括数据采集、存储、显示、打印、绘图、加工和传输等，属信息产品。综合电缆是指将不同类型的电缆组合在一起，不但可以连接电源，而且还能传输音频、视频信号等，其结构紧凑、使用方便，可以提高电子检测仪的灵敏度。
3.电子检测仪对电缆的抗干扰能力要求较高，目前一般是在电缆的结构上进行改进，提高电缆的整体屏蔽效能，以抵御外界的电磁干扰和内部的串扰；例如采用增加厚度以及多级屏蔽的手段，来降低电磁感应的影响，屏蔽层太厚就造成了电缆的重量较重，外径比较粗，不易弯曲，安装使用较为不便，且弯曲变形后的电磁屏蔽性变化较大，亟待改进。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少克服上述现有技术的缺点与不足其中之一，提供一种电子检测仪用综合电缆。本发明目的基于以下技术方案实现：
5.本发明提供了一种电子检测仪用综合电缆，从内到外依次包括缆芯、绕包屏蔽层和护套，所述缆芯的结构对称，包括设于中心的加强芯和围绕加强芯表面且交替设置的导线和信号线，所述加强芯、导线与信号线相互绞合，所述绕包屏蔽层从内到外依次包括柔性绝缘层、半导体层和垂直石墨烯层，所述垂直石墨烯层生长在半导体层的表面，所述绕包屏蔽层呈多层螺旋状地绕接在缆芯的外表面，所述护套的材质为陶瓷纤维和稀土氧化物改性的橡胶。
6.本发明在结构设计上采用了中心对称式结构，不但具有外径小、重量轻、弯曲性能良好和产品结构稳定的优点，而且具有优良的电气性能，利于运输与安装；中心设有加强芯，提高了综合电缆的结构强度和使用寿命。本发明构造了多层螺旋绕包的半导电-导电屏蔽结构，将传统的绕包层与屏蔽层的结构与功能合二为一，结构新颖；可层层抵消电磁效应，提高了本发明的电磁屏蔽性；同时本发明采用垂直石墨烯代替金属作为导体屏蔽层，再配合半导电体层，重量大大减轻，屏蔽效果更佳；与平面石墨烯相比，垂直石墨烯可暴露出更大的有效比表面积，使得无论基面亦或是边缘反应位点都得到提升，且石墨烯层减薄，导电性和透光性也随之增强，加上碳材料本身稳定性高，极大提升屏蔽效果；垂直石墨烯层直接生长在半导体层的表面，相比粘接等连接方式，结构更加稳定可靠。护套采用陶瓷纤维和稀土氧化物改性的橡胶，瞬间交联密度增大，陶瓷纤维的填充能进一步增大交联密度和结构韧性，最终提高了本发明拉伸强度和抗风蚀能力，使本发明的护套具有优良的力学性能和耐腐蚀能力。
7.优选地，所述导线包括导芯和包覆在导芯外的第一绝缘层，所述导芯由若干第一
导体相互绞合而成。
8.优选地，所述信号线包括两根信号体和绕包两根信号体的铝塑复合带，每根信号体包括位于中部的第二导体以及第二导体外部包覆的第二绝缘层。
9.优选地，所述绝缘层的材质包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚醚砜、聚丙烯、聚丙硫醚、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯醚、聚砜、聚邻苯二甲酸胺中的一种或多种。
10.优选地，所述半导体层的材质为石墨箔或石墨布。
11.优选地，所述绕包屏蔽层的总厚度不高于5mm。
12.优选地，所述绕包屏蔽层的制备方法包括以下步骤：
13.1)在所述半导体层的表面上生长垂直石墨烯层，在生长垂直石墨烯层的半导体层的相对表面形成一粘结层；
14.2)当所述粘结层未固化或未凝固时，将所述柔性绝缘层表面的一侧边缘接触所述粘结层，并将所述柔性绝缘层从该边缘置于该粘结层；以及固化所述粘结层。
15.优选地，步骤1)中采用等离子体原位生长法在所述半导体层的表面上生长垂直石墨烯层。
16.石墨箔或石墨布经过同素异形转变成石墨烯后，获得优于石墨箔或石墨布的光、电、力学性能，此外，垂直基材的石墨烯可暴露出更加丰富的活性位点，三维互联结构形成通道有利于离子传输。使用原位生长方式，使垂直石墨烯与半导体层(石墨箔或石墨布)间的结合力更强。在半导体层上生长垂直石墨烯，可大幅减小屏蔽层的厚度。
17.优选地，所述导芯由多股镀银软铜丝绞合而成，所述第一绝缘层为氟塑料。
18.优选地，所述护套的材料的制备方法包括：
19.s1、将热塑性弹性体、丁苯橡胶、氯化聚乙烯于80～130℃混合均匀，得到混合物1；
20.s2、将陶瓷纤维、硅烷偶联剂、丁酮、甘油、三元乙丙橡胶、稀土氧化物于60～110℃混合均匀，得到混合物2；
21.s3、将混合物1、混合物2加入密炼机，再加入三异丁基铝、氧化锌、硬脂酸锌、硫化剂于80～130℃进行密炼，100～135℃挤出，得到所述护套的材料。
22.热塑性弹性体，具有良好抗冲击和抗疲劳性能，高冲击强度和良好的低温柔韧性，温度上升时保持良好的性能，良好的对化学物质、油品、溶剂和天气的抵抗能力，高抗撕裂强度及高耐摩擦性能，易加工且具经济性，良好的可回收性；可提高护套的机械性强度、耐热性及耐候性。丁苯橡胶，其物理机构性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良。氯化聚乙烯是由聚乙烯氯化改性制得的高分子合成材料，其分子是线形饱和无规则结构，因此具有优良的柔韧性、耐热老化性、耐候性和耐臭氧性等；又由于其分子结构中含有相当比例的氯元素，因此具有良好的耐油、耐化学药品和阻燃性。三元乙丙橡胶，具有优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力。热塑性弹性体、丁苯橡胶、氯化聚乙烯、三元乙丙橡胶相配合，使所得护套的机械性强度、绝缘性、耐热性、耐候性、抗腐蚀性得到大幅提升。
23.陶瓷纤维，具有低导热率、优良的热稳定性及化学稳定性、不含粘结剂和腐蚀性；耐压强度高，韧性好，抗风蚀能力优良，还具有优良的机加工性能。稀土氧化物的特殊电子结构，使其容易形成络合物。陶瓷纤维、稀土氧化物通过硅烷偶联剂与橡胶主料配合，加强
了陶瓷纤维、稀土氧化物与橡胶分子之间的相容性，稀土氧化物能促进橡胶分子迅速形成晶体，使本发明的瞬间交联密度增大，陶瓷纤维的填充能进一步增大交联密度和结构韧性，最终提高了本发明拉伸强度；稀土氧化物络合物还能阻止橡胶分子的运动，结合陶瓷纤维的抗风蚀能力，从而使本发明的护套具有优良的力学性能和耐腐蚀能力。采用丙氰基锆茂金属氯化物-甲基铝氧复合催化剂、氧化锌、硬脂酸锌、硫化剂作为硫化体系，加强了本发明的交联密度，大幅改善了所得护套的耐老化性能、绝缘性能及力学性能。
24.本发明的护套具备优良的机械性强度、绝缘性、耐热性、耐候性、抗腐蚀性，抗老化、不会起泡脱层、强度高。
25.优选地，所述护套的材料包括以下重量份的原料：热塑性弹性体15～25份、丁苯橡胶15～25份、氯化聚乙烯25～45份、过氧化二苯甲酰2～6份、陶瓷纤维15～25份、硅烷偶联剂10～15份、丁酮3～6份、甘油4～8份、三元乙丙橡胶25～45份、稀土氧化物15～25份、丙氰基锆茂金属氯化物-甲基铝氧复合催化剂3～10份、氧化锌3～10份、硬脂酸锌1～5份、硫化剂8～15份。
26.优选地，所述稀土氧化物为氧化铈和/或氧化镧。
27.本发明可至少取得如下有益效果其中之一：
28.本发明在结构设计上采用了中心对称式结构，不但具有外径小、重量轻、弯曲性能良好和产品结构稳定的优点，而且具有优良的电气性能，利于运输与安装；中心设有加强芯，提高了综合电缆的结构强度和使用寿命。本发明构造了多层螺旋绕包的半导电-导电屏蔽结构，将传统的绕包层与屏蔽层的结构与功能合二为一，结构新颖；可层层抵消电磁效应，提高了本发明的电磁屏蔽性；同时本发明采用石墨烯代替金属作为导体屏蔽层，再配合半导电体层，重量大大减轻，屏蔽效果更佳；与平面石墨烯相比，垂直石墨烯可暴露出更大的有效比表面积，使得无论基面亦或是边缘反应位点都得到提升，且石墨烯层减薄，导电性和透光性也随之增强，加上碳材料本身稳定性高，极大提升屏蔽效果；垂直石墨烯层直接生长在半导体层的表面，相比粘接等连接方式，结构更加稳定可靠。护套采用陶瓷纤维和稀土氧化物改性的橡胶，瞬间交联密度增大，陶瓷纤维的填充能进一步增大交联密度和结构韧性，最终提高了拉伸强度和抗风蚀能力，使护套具有优良的力学性能、阻燃性能和耐腐蚀能力。
附图说明
29.图1为本发明优选实施例的一种电子检测仪用综合电缆的结构示意图；
30.图2为本发明优选实施例的绕包屏蔽层的结构示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.如图1～2所示，本发明的优选实施例，提供了一种电子检测仪用综合电缆，从内到外依次包括缆芯1、绕包屏蔽层23和护套3，其中：
33.缆芯1的结构对称，包括设于中心的加强芯101和围绕加强芯101表面且交替设置的导线102和信号线103，加强芯101、导线102与信号线103相互绞合，绕包屏蔽层2从内到外依次包括柔性绝缘层201、半导体层202和垂直石墨烯层203，垂直石墨烯层203生长在半导体层202的表面，绕包屏蔽层2呈多层螺旋状地绕接在缆芯1的外表面，护套3的材质为陶瓷纤维和稀土氧化物改性的橡胶。导线102包括导芯104和包覆在导芯104外的第一绝缘层105，导芯104由若干第一导体110(多股镀银软铜丝)相互绞合而成。信号线103包括两根信号体106和绕包两根信号体的铝塑复合带107，每根信号体106包括位于中部的第二导体108以及第二导体108外部包覆的第二绝缘层109。第一绝缘层105为氟塑料。绕包屏蔽层2的总厚度不高于5mm。
34.绝缘层201的材质包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚醚砜、聚丙烯、聚丙硫醚、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯醚、聚砜、聚邻苯二甲酸胺中的一种或多种。半导体层202的材质为石墨箔或石墨布。
35.绕包屏蔽层2的制备方法包括以下步骤：
36.1)采用等离子体原位生长法在半导体层202的表面上直接生长垂直石墨烯层203(具体方法参照专利cn2021101341959)，在生长垂直石墨烯层203的半导体层202的相对表面形成一粘结层；
37.2)当粘结层未固化或未凝固时，将柔性绝缘层201表面的一侧边缘接触粘结层，并将柔性绝缘层201从该边缘置于该粘结层；以及固化粘结层。
38.护套3材料的制备方法包括：
39.s1、将热塑性弹性体、丁苯橡胶、氯化聚乙烯于80～130℃混合均匀，得到混合物1；
40.s2、将陶瓷纤维、硅烷偶联剂、丁酮、甘油混合，三元乙丙橡胶、稀土氧化物于60～110℃混合均匀，得到混合物2；
41.s3、将混合物1、混合物2加入密炼机，再加入三异丁基铝、氧化锌、硬脂酸锌、硫化剂于80～130℃进行密炼，100～135℃挤出，得到护套3材料。
42.其中，护套3包括以下重量份的原料：热塑性弹性体15～25份、丁苯橡胶15～25份、氯化聚乙烯25～45份、过氧化二苯甲酰2～6份、陶瓷纤维15～25份、硅烷偶联剂10～15份、丁酮3～6份、甘油4～8份、三元乙丙橡胶25～45份、稀土氧化物15～25份、丙氰基锆茂金属氯化物-甲基铝氧复合催化剂3～10份、氧化锌3～10份、硬脂酸锌1～5份、硫化剂8～15份。稀土氧化物为氧化铈和/或氧化镧。
43.以下是具体实施例。
44.实施例1
45.本实施例的一种电子检测仪用综合电缆，绝缘层201的材质为聚对苯二甲酸乙二酯，半导体层202的材质为石墨箔，绕包屏蔽层2的总厚度为5mm。
46.护套3的材料的制备方法包括：
47.s1、将热塑性弹性体25份、丁苯橡胶15份、氯化聚乙烯25份、过氧化二苯甲酰2份于85℃混合均匀，得到混合物1；
48.s2、将陶瓷纤维15份、乙烯基三乙氧基硅烷10份、丁酮3份、甘油4份、三元乙丙橡胶45份、氧化铈25份于70℃混合均匀，得到混合物2；
49.s3、将混合物1、混合物2加入密炼机，再加入三异丁基铝3份、氧化锌3份、硬脂酸锌
1份、过氧化苯甲酰8份于90℃进行密炼，100℃挤出，得到护套3的材料。
50.实施例2
51.本实施例的一种电子检测仪用综合电缆，绝缘层201的材质为聚醚酰亚胺，半导体层202的材质为石墨布，绕包屏蔽层2的总厚度为4.5mm。
52.护套3的材料的制备方法包括：
53.s1、将热塑性弹性体15份、丁苯橡胶25份、氯化聚乙烯45份、过氧化二苯甲酰6份于130℃混合均匀，得到混合物1；
54.s2、将陶瓷纤维25份、γ-巯丙基-三甲氧基硅烷15份、丁酮6份、甘油8份、三元乙丙橡胶45份、氧化镧15份于110℃混合均匀，得到混合物2；
55.s3、将混合物1、混合物2加入密炼机，再加入三异丁基铝10份、氧化锌9份、硬脂酸锌5份、过氧化苯甲酰15份于130℃进行密炼，135℃挤出，得到护套3的材料。
56.实施例3
57.本实施例的一种电子检测仪用综合电缆，绝缘层201的材质为聚萘二甲酸乙二酯，半导体层202的材质为石墨布，绕包屏蔽层2的总厚度为4mm。
58.护套3的材料的制备方法包括：
59.s1、将热塑性弹性体18份、丁苯橡胶20份、氯化聚乙烯35份、过氧化二苯甲酰3份于100℃混合均匀，得到混合物1；
60.s2、将陶瓷纤维20份、乙烯基三甲氧基硅烷12份、丁酮5份、甘油7份、三元乙丙橡胶40份、氧化铈10份、氧化镧12份于80℃混合均匀，得到混合物2；
61.s3、将混合物1、混合物2加入密炼机，再加入三异丁基铝7份、氧化锌6份、硬脂酸锌3份、过氧化苯甲酰13份于100℃进行密炼，105℃挤出，得到护套3的材料。
62.实施例4
63.本实施例的一种电子检测仪用综合电缆，绝缘层201的材质为质量比1:1的聚丙硫醚、聚碳酸酯的混合物，半导体层202的材质为石墨箔，绕包屏蔽层2的总厚度为4.5mm。
64.护套3的材料的制备方法包括：
65.s1、将热塑性弹性体18份、丁苯橡胶18份、氯化聚乙烯40份、过氧化二苯甲酰5份于120℃混合均匀，得到混合物1；
66.s2、将陶瓷纤维18份、γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷14份、丁酮4份、甘油6份、三元乙丙橡胶30份、氧化镧18份于90℃混合均匀，得到混合物2；
67.s3、将混合物1、混合物2加入密炼机，再加入三异丁基铝5份、氧化锌5份、硬脂酸锌2份、过氧化苯甲酰10份于120℃进行密炼，125℃挤出，得到护套3的材料。
68.实施例5
69.本实施例的一种电子检测仪用综合电缆，绝缘层201的材质为质量比1:1:1的聚丙烯、聚苯硫醚、聚邻苯二甲酸胺的混合物，半导体层202的材质为石墨箔，绕包屏蔽层2的总厚度为3.5mm。
70.护套3的材料的制备方法包括：
71.s1、将热塑性弹性体22份、丁苯橡胶22份、氯化聚乙烯30份、过氧化二苯甲酰5份于110℃混合均匀，得到混合物1；
72.s2、将陶瓷纤维22份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷13份、丁酮4份、甘油
5份、三元乙丙橡胶35份、氧化铈10份、氧化镧10份于100℃混合均匀，得到混合物2；
73.s3、将混合物1、混合物2加入密炼机，再加入三异丁基铝6.5份、氧化锌6份、硬脂酸锌2.5份、过氧化苯甲酰12份于110℃进行密炼，115℃挤出，得到护套3的材料。
74.对比例1
75.将绕包屏蔽层2替换为多级金属屏蔽层，其余同实施例5。以相同的屏蔽效能(不小于70db)的效果相比，本发明的屏蔽层厚度为3.5mm，而采用多级金属屏蔽层的现有技术电缆需要屏蔽层11mm左右。
76.对比例2
77.将陶瓷纤维去除、其余原料等比增加制备护套的材料，其余同实施例5。
78.对比例3
79.将稀土氧化物去除、其余原料等比增加制备护套的材料，其余同实施例5。
80.对实施例1～5和对比例2～3制得的护套3的材料按常规方法制成电缆护套后，测试其力学性能(用抗拉强度、断裂伸长率表征)和阻燃性能(用极限氧指数表征)，并在135℃下老化168h后，测试其力学性能。测试结果见表1。
81.表1
[0082][0083]
由表1数据可知，本发明所得护套具有优良的力学性能和阻燃性能，结构强度高，使用寿命长。与对比例2～3比较发现，稀土氧化物对力学性能(抗拉强度、断裂伸长率)的影响较大，陶瓷纤维对阻燃性能的影响较大。
[0084]
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。