一种非金属同轴电缆及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种非金属同轴电缆及其制作方法，其包括电缆内导体为碳纤维芯外包覆石墨烯导电薄膜复合型导体，电缆内导体外设置绝缘层，绝缘层外设置石墨烯导电薄膜外导体和护套层。本发明专利技术选用的碳纤维、石墨烯薄膜和聚四氟乙烯材料均为新型科技材料，具备常规材料易于加工的特点，完全可替代生产射频同轴电缆采用的传统金属导体和绝缘材料，制造成的电缆应用温度范围广、无金属材料、整体重量轻、环保无毒，使用轻便、安全、长久。

A non metal coaxial cable and its fabrication method

The invention discloses a non metal coaxial cable and its making method, which includes a cable inner conductor as a carbon fiber core coated graphite coated conductive film composite conductor, an insulating layer in the cable, and a graphene conductive film outer conductor and a sheath outside the insulating layer. The carbon fiber, graphene film and polytetrafluoroethylene material used in this invention are new technology materials, which have the characteristics of easy processing of conventional materials and can completely replace the traditional metal conductors and insulating materials used in the production of radio frequency coaxial cable. The application temperature of the cable is wide, the metal free material and the whole weight are light. It is environment-friendly, non-toxic, portable, safe and long lasting.

【技术实现步骤摘要】
一种非金属同轴电缆及其制作方法
本专利技术涉及一种采用新型材料制造的同轴电缆，具体是一种非金属同轴电缆，产品采用的材料新颖，耐高温、无毒害，不含金属材料，使用安全轻便，可应用于国防工业、医疗器械和特种探测设备等领域的信号传输。
技术介绍
目前，国内生产制造的同轴电缆，内导体一般采用铜线、银线或铜包铝线、镀银铜线等金属材料，绝缘层一般采用发泡聚乙烯或藕状聚乙烯等材料工艺，而外导体一般采用铜带、铝带包覆轧纹或铜线、铝合金线编织覆盖等金属材料工艺，护套层一般采用聚乙烯和无卤低烟聚烯烃材料。这种现行的材料工艺只能满足常规条件下的信号传输，而在国防航天工业和新型医疗设备领域就很难满足信号传输线缆产品的耐高温、无金属感应、整体重量轻、环保无毒等特殊性能要求。目前市场上的同轴电缆产品不能同时满足上述耐高温、无金属感应、整体重量轻、环保无毒等性能要求，尤其是产品中无金属材料这项特殊要求，且国内尚未有企业不用金属材料能制造出同轴电缆产品。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，创造性地利用新型科技材料，根据新型材料的优异特性，提供了一种非金属同轴电缆，产品原材料选用要求高、制作工艺方式新，具有抗拉伸、耐高温、无金属及离子材料、整体重量轻、环保无毒等特点。为实现本专利技术目的，提供了以下技术方案：一种非金属同轴电缆，包括电缆内导体（1）,其特征在于所述电缆内导体（1）为碳纤维芯外包覆石墨烯导电薄膜复合型导体，电缆内导体（1）外设置绝缘层（2），绝缘层（2）外设置石墨烯导电薄膜外导体（3）和护套层（4）。作为优选，所述电缆内导体（1）包括多根直径为0.05～0.25mm碳纤维丝束绞而成的中心束、包覆于中心束表面的厚度为0.01~0.08mm石墨烯导电薄膜。作为优选，绝缘层（2）为微孔聚四氟乙烯带，绕包高温烧结而成。作为优选，所述石墨烯导电薄膜外导体（3）厚度为0.01～0.12mm石墨烯无孔或开孔薄膜包覆而成。作为优选，护套层（4）为聚四氟乙烯塑料高温推挤而成。为实现本专利技术目的，提供了一种非金属同轴电缆制作方法，其特征在于绝缘层的微孔聚四氟乙烯带绕包高温烧结工艺包括以下步骤：在电缆内导体（1）外绕包微孔聚四氟乙烯带，温控电加热高温烧结的方式固化聚四氟乙烯带，烧结温度控制在330℃～360℃之间，烧结升温速度200℃以下控制在80℃/小时以内,200℃以上控制在60℃/小时以内,保温时间必须不少于4小时,冷却速度一般随烧结炉冷却自然冷却，适当控制炉温冷却速度在60℃/小时以内；绝缘层烧结收缩率控制在3.5%～4.5%之间。作为优选，护套层采用聚四氟乙烯塑料高温推挤而成，聚四氟乙烯挤出机推挤压力强度为25~30MPa，用微机程序控制挤出机的工艺温度、挤出压力和成型时间。本专利技术有益效果：1、电缆采用新型原材料，不含金属材料及金属化合物，可有效规避电缆中金属对射线探测带来的妨碍，同时满足电缆中射频信号的传输性能要求。2、电缆内导体采用多根直径为0.05～0.25mm碳纤维丝束绞而成，中心束外包覆有厚度为0.01～0.08mm石墨烯导电薄膜组成的复合型内导体。采用直径较小的碳纤维丝束合绞制，既可保证电缆的柔性，又可保证电缆的硬度，且具有柔韧性，使电缆在配套设备中可以灵活地弯曲，又具备可靠的抗拉能力，包覆的石墨烯导电薄膜保证了电缆的电气性能传输要求。3、电缆全部采用耐高温材料制成，在300℃时仍可正常工作。4、电缆采用的原材料为新型科技材料，密度小、重量轻，环保无毒。附图说明图1为本专利技术的横截面结构示意图。图2为本专利技术的纵截面结构示意图。图中：1-内导体，2-绝缘层，3-外导体，4-护套层。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明：实施例1：如图1、图2所示，一种非金属同轴电缆，包括电缆内导体1,所述电缆内导体1为碳纤维芯外包覆石墨烯导电薄膜复合型导体，电缆内导体1外设置绝缘层2，绝缘层2外设置石墨烯导电薄膜外导体3和护套层4。所述电缆内导体1包括多根直径为0.05～0.25mm碳纤维丝束合绞制而成的中心束，中心束外包覆厚度为0.01～0.08mm石墨烯导电薄膜，组成复合型内导体；所述绝缘层2为微孔聚四氟乙烯带绕包高温烧结而成；所述石墨烯导电薄膜外导体3厚度为0.01～0.12mm石墨烯无孔薄膜包覆而成；所述护套层4为聚四氟乙烯塑料高温推挤而成。在进行束合绞制时可设置直径较小和直径较大的碳纤维丝混合束合绞制，原因在于：选用直径较小的碳纤维丝束合绞制可保证电缆的柔性，直径较大的碳纤维丝束合绞制可保证电缆用较好的硬度。实施例2：参照实施例1，所述外导体3厚度为0.01～0.12mm石墨烯有孔薄膜包覆而成。包覆的石墨烯导电薄膜保证了电缆的电气传输性能，石墨烯导电薄膜能够像人体皮肤一样具有柔韧性，可以任意弯曲与变形，也可使电缆在配套设备中灵活地弯曲，碳纤维中心束又保证了抗拉性能。电缆内导体中心束采用的碳纤维丝是一种高强度、高模量新型纤维导体材料，是由片状石墨微晶沿纤维轴向堆砌而成，经碳化处理而制成的微晶体纤维材料。碳纤维丝的拉伸强度是铜金属导线的数十倍，而密度不及其四分之一，同等质量的碳纤维丝抗拉性能是铜金属导线的近百倍，故采用较小质量的碳纤维丝可保证电缆的抗拉性能。石墨烯导电薄膜制备方法有多种，目前工艺采用旋涂法方法制备的石墨烯导电薄膜厚度控制最均匀，质量最好，且制备工艺简单。石墨烯导电薄膜具有良好的机械强度和柔韧性，单层石墨烯片面积为一平方米可承受四公斤的重量，抗拉强度约为普通钢的一百倍，是目前已知强度最大的新型科技材料。石墨烯导电薄膜常温下有着极佳的导电性能，使得石墨烯有望成为氧化铟锡的理想替代材料。石墨烯导电薄膜中电子迁移率可达2×105cm2/V·s，为高纯硅中电子迁移率的140倍，砷化镓的20倍，且高温稳定性好，电导率比金属铜或银略低，是常温下导电性能较好的一种新材料，故石墨烯柔性导电薄膜可作射频同轴电缆内外导体单独或复合应用。在电缆内导体生产制造中，可采用模具纵包、精切刀切边、高性能胶水胶合方式等一系列工序流程制作碳纤维丝包覆石墨烯柔性导电薄膜非金属同轴电缆内导体。在电缆绝缘工艺生产制造中，采用绕包微孔聚四氟乙烯带，温控电加热高温烧结的方式固化聚四氟乙烯带，烧结温度控制在330℃～360℃之间，烧结升温速度200℃以下控制在80℃/小时以内,200℃以上控制在60℃/小时以内,保温时间必须不少于4小时,冷却速度一般随烧结炉冷却自然冷却，适当控制炉温冷却速度在60℃/小时以内；绝缘层烧结收缩率控制在3.5%～4.5%之间。确保绝缘层在电缆移动弯曲中不膨胀变形，电气性能参数稳定。在电缆外导体和护套工序生产制造中，采用切边纵包石墨烯柔性导电薄膜带（根据工艺需要选择不开孔或开孔）外导体高温连续推挤聚四氟乙烯护套料二道工序一次性完成生产方式，保证薄膜包覆的完整性和产品质量的稳定性。因聚四氟乙烯材料的压缩强度随推挤压力的升高而减小，压缩模量随推挤压力的升高而增加，而聚四氟乙烯材料承受压力强度临界值为27.5MPa，故采用聚四氟乙烯挤出机推挤压力强度为28MPa左右，用微机程序控制挤出机的工艺温度、挤出压力和成型时间。由于碳纤维、石墨烯薄膜和聚四氟乙烯材料都为新型科技材料，具有电性能优异、耐高温性能、密度小、重量轻、环保无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非金属同轴电缆，包括电缆内导体（1）,其特征在于所述电缆内导体（1）为碳纤维芯外包覆石墨烯导电薄膜复合型导体，电缆内导体（1）外设置绝缘层（2），绝缘层（2）外设置石墨烯导电薄膜外导体（3）和护套层（4）。

【技术特征摘要】
1.一种非金属同轴电缆，包括电缆内导体（1）,其特征在于所述电缆内导体（1）为碳纤维芯外包覆石墨烯导电薄膜复合型导体，电缆内导体（1）外设置绝缘层（2），绝缘层（2）外设置石墨烯导电薄膜外导体（3）和护套层（4）。2.根据权利要求1所述的一种非金属同轴电缆，其特征在于所述电缆内导体（1）包括多根直径为0.05～0.25mm碳纤维丝束绞而成的中心束、包覆于中心束表面的厚度为0.01~0.08mm石墨烯导电薄膜。3.根据权利要求1所述的一种非金属同轴电缆，其特征在于绝缘层（2）为微孔聚四氟乙烯带，绕包高温烧结而成。4.根据权利要求1所述的一种非金属同轴电缆，其特征在于所述石墨烯导电薄膜外导体（3）厚度为0.01～0.12mm石墨烯无孔或开孔薄膜包覆而成。5.根据权利要求1所述的一种非金属同轴电缆，其特征在于护...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵士悦，宋德兴，周文杰，代康，钱利荣，
申请(专利权)人：江苏俊知技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32