本文主要介紹了幾種高性能材料在室內(nèi)光纜中的應用，具體闡述了在室內(nèi)光纜開發(fā)中，常規(guī)材料性能有限，已經(jīng)遠遠不能滿足各種環(huán)境的使用要求，利用各種特殊材料所具有的優(yōu)勢，才使得室內(nèi)光纜的性能具有突破性。本文相關數(shù)據(jù)和觀點謹與讀者交流探討，僅供參考。

　　1. 前言

　　當今的光通信光纜中室內(nèi)光纜已經(jīng)成為大家關注的焦點。早期的室內(nèi)光纜比較多的運用于通訊設備間互聯(lián)跳接及室內(nèi)綜合布線，結(jié)構也比較單一，現(xiàn)今的室內(nèi)光纜已經(jīng)遠遠超出了這些范疇，廣泛的應用于光纖到戶、通訊基站射頻拉遠、安防監(jiān)控、感溫感測、軍用野戰(zhàn)、應急搶修等諸多領域，其應用環(huán)境也經(jīng)早已超出了純粹意義上“室內(nèi)”的概念，在機械性能、環(huán)境性能、阻燃環(huán)保性能上提出了更高的要求。正是諸多錯綜復雜的要求使得室內(nèi)光纜的結(jié)構設計、材料選用、工藝制定和試驗方法也花樣繁多。

　　在室內(nèi)光纜設計過程中，光纖和加強構件的選用和設計相對比較簡單，作為保護單元的各類護套材料則性能各異，首先要確定性能的符合性，其次要考慮成本的合理性，同時也要滿足易于加工的可行性，所以選用合適的護套材料成為了最為關鍵的步驟。

　　2. 室內(nèi)光纜的一般要求

　　早期作為設備跳線和室內(nèi)綜合布線使用的室內(nèi)光纜，通常都采用緊套光纖作為最基本的單元，放置在中心位置，用芳綸均勻分布在周圍，然后松包一層或多層護套材料作成型保護。其中光纖緊套層主要起緩沖作用，減免外力對光纖的側(cè)向彎折或沖擊受力，緊套層通常采用PVC或LSZH;芳綸是主要的抗拉元件，首先承受和抵消光纜受到的縱向拉力;外護套通常也采用PVC或LSZH材質(zhì)，能有效減緩或防止光纖受力，也起到一定的防潮作用，最主要的作用是減緩環(huán)境溫度變化對光纖的影響，考慮到室內(nèi)安裝布線的要求，通常外護套具有一定的阻燃性，并且符合相關的環(huán)保要求。

　　室內(nèi)光纜的設計必須考慮到使用的方便，干式無油膏。結(jié)構性能上針對不同區(qū)域滿足不同的標準要求。如歐洲市場要求的IEC-60794，美國市場要求的ICEA-596或BellcoreGR-409,以及中國市場要求的YD/T1258，滿足標準中所要求的機械性能測試、溫度循環(huán)測試和其他阻燃及煙氣毒性等指標

　　3. 室內(nèi)光纜的特殊要求

　　當室內(nèi)光纜的用途越來越廣泛的時候，其性能指標要求也越來多，原有條件指標也越來越高，尤其是環(huán)境性能上比如耐高低溫、耐油、耐磨、耐腐蝕、超柔等性能，這些特殊的要求是常規(guī)意義上的PVC和LSZH聚烯烴所達不到的，下面結(jié)合光纜的性能要求介紹幾種特殊用途的材料，也分析一下各自的優(yōu)缺點，供大家參考。

　　3.1 尼龍緊套料PA12

　　(1) 尼龍緊套料PA12介紹

　　PA12的學名為聚十二內(nèi)酰胺，又稱尼龍12。其聚合的基本原料是丁二烯，可依賴于石油化工，是半結(jié)晶熱塑性材料。

　　(2) 物性數(shù)據(jù)表

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　　(3) 性能特點

　　PA12吸水率很低，其性能隨濕度改變產(chǎn)生的變化小，尤其是模具成型中變化極小。在室溫或零下的低溫狀態(tài)下，PA12具有優(yōu)異的抗沖擊力和抗缺口沖擊力。PA12具有良好的抗脂、油、燃料、液壓機液體、溶劑和鹽溶液等性能，化學穩(wěn)定性比較優(yōu)越。PA12具有杰出的抗應力斷裂能力，包括拉伸和壓縮，在高頻循環(huán)負載下有杰出的耐老化性。它的流動性很好，收縮率在0.2%到1.0%之間，加入了添加劑(穩(wěn)定劑、增塑劑、增強劑、填充料等)經(jīng)過改性后的PA12能適合光纖緊包薄壁高速擠出。根據(jù)產(chǎn)品需要，可選擇達到UL94V-0級別的阻燃PA12。

　　(4) 擠出設備及工藝

　　螺桿：推薦采用螺桿長徑比：≥25：1;壓縮比：2.5：1~3.0：1，為得到良好的熔融塑化效果，建議使用45mm以上擠塑機。

　　(5) 尼龍緊套光纖的結(jié)構性能及典型應用

　　尼龍屬于半結(jié)晶材料，所以在常溫及高低溫下都具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，其耐溫范圍可達到-45℃~105℃，在此范圍內(nèi)都只有極小的變化,在溫度循環(huán)試驗條件相對比較苛刻的條件下，采用尼龍作為緊套保護層肯定是首選。

　　3.2 低煙無鹵阻燃熱塑性聚氨酯彈性體護套料(TPU)

　　(1) 低煙無鹵阻燃熱塑性聚氨酯彈性體護套料介紹

　　低煙無鹵阻燃熱塑性聚氨酯彈性體護套料具有極好的韌性、耐磨性、耐油性、低溫柔韌性、彈性以及熱穩(wěn)定性，可廣泛應用于要求柔軟、耐磨、耐油等的通訊野戰(zhàn)光纜、風力發(fā)電控制纜、船用電纜、動力電纜、機車電纜、汽車電纜、勘探電纜等具有優(yōu)異的機械性能和耐化學品性能。它具有良好的加工性能，擠出后表面非常細膩，同時具有杰出的耐油性、耐磨性及耐霉性，廣泛應用在通訊野戰(zhàn)光纜、電線電纜、、鐵道、汽車等領域。材料符合ROHS指令要求.

　　(2) 物性數(shù)據(jù)表

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　　(3) 擠出設備及工藝

　　螺桿：推薦采用螺桿長徑比：25：1;壓縮比：2.0：1，為得到良好的熔融塑化效果，建議使用45mm以上擠塑機。

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　　低煙無鹵阻燃熱塑性聚氨酯彈性體具有良好的加工工藝性能，采用普通的擠出機和工藝即可獲得優(yōu)良的擠出效果。

　　3.3 低煙無鹵阻燃彈性體護套料(TPEE)

　　(1)低煙無鹵阻燃彈性體護套料(TPEE)介紹

　　TPEE(熱塑性聚酯彈性體)是含有聚酯硬段和聚醚軟段的嵌段共聚物。其中聚醚軟段和未結(jié)晶的聚酯形成無定形相聚酯硬段部分結(jié)晶形成結(jié)晶微區(qū)，起物理交聯(lián)點的作用。TPEE具有橡膠的彈性和工程塑料的強度;軟段賦予它彈性，使它象橡膠;硬段賦予它加工性能，使它象塑料;與橡膠相比，它具有更好的加工性能和更長的使用壽命;與工程料相比，同樣具有強度高的特點，而柔韌性和動態(tài)力學性能更好。

　　TPEE具有極佳的耐油性，在室溫下能耐大多數(shù)極性液體化學介質(zhì)(如酸、堿、胺二醇類化合物)，但對鹵代烴(氟里昂除外)及酚類的作用卻無能為力，其耐化學品的能力隨其硬度的提高而提高。TPEE對大多數(shù)有機溶劑、燃料及氣體的抗溶脹性能和抗?jié)B透性能是好的。

　　TPEE具有優(yōu)異的耐熱性能，硬度越高，耐熱性越好;TPEE在110～140℃連續(xù)加熱10h基本不失重，在160℃和180℃分別加熱10h，失重僅為0.05%和0.1%，因而TPEE的使用溫度非常高，短期使用溫度更高，能適應汽車生產(chǎn)線上的烘漆溫度(150～160℃)，并且它在高低溫下機械性能損失小。TPEE在120℃以上使用，其拉伸強度遠遠高于TPU此外TPEE還具有出色的耐低溫性能，TPEE脆點低于-70℃并且硬度越低，耐寒性越好，大部分TPEE可在-40℃下長期使用。由于TPEE在高、低溫時表現(xiàn)出的均衡性能，它的工作溫度范圍非常寬，可在-60～200℃使用。

　　TPEE的硬度范圍寬，可在邵氏35D-80D范圍內(nèi)變化，結(jié)構強度為硫化橡膠的2-6倍，具有耐磨、耐曲撓、耐油等優(yōu)點。相對密度為1.2左右，機械強度好，拉伸強度大于30Mpa，彈性為工程塑料的3-6倍，彎曲強度、拉伸強度、撕裂強度分別為天然橡膠的6-12倍、2-6倍、2-10倍。在低溫下，彈性恢復性好，低溫缺口沖擊強度比TPU和PA11還要好。

　　(2)物性數(shù)據(jù)表

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　　(3)產(chǎn)品性能特點：優(yōu)異的阻燃性和出色的耐高低溫性(-60℃-+150℃)、高度耐油性、耐候性、優(yōu)異的抗蠕變性和耐疲勞性、極好的低溫柔韌性和低的摩擦表面、良好的耐水解性等。

　　(4)應用領域：主要用于軟管護套、電線、通信光纜、電纜護套、薄壁絕緣電子線、機車線、地鐵、艦船等要求安全性要求更高的應用領域。

　　3.3FEP耐高溫阻燃護套材料

　　(1)室內(nèi)光纜中會遇到各種各樣耐高低溫的使用條件，尤其是在耐高溫超過125℃的時候，通常首先必須考慮使用耐高溫光纖，其次就是解決光纜外護套在高溫條件下的穩(wěn)定性。

　　在眾多耐高溫護套材料中，具有較高性能的含氟塑料是首選的材料，其中以FEP(聚全氟乙丙烯)和PVDF(聚偏氟乙烯)為代表，因為這兩款材料具有比較好的加工性能。下面主要介紹一下FEP材料。

　　FEP結(jié)晶熔化點為580F，密度為2.15g/CC(克/立方厘米)，它是一種軟性塑料，其拉伸強度、耐磨性、抗蠕變性低于許多工程塑料。它是化學惰性的，在很寬的溫度和頻率范圍內(nèi)具有較低的介電常數(shù)(2.1)。該材料不引燃，可阻止火焰的擴散。它具有優(yōu)良的耐候性，摩擦系數(shù)較低，從低溫到392F均可使用。

　　(2)FEP性能特點

　　聚全氟乙丙烯FEP又叫 F-46，是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，六氟丙烯的含量約15%左右，是聚四氟乙烯的改性材料。F-46樹脂的耐熱性能僅次于聚四氟乙烯，能在-85-+200℃的溫度范圍內(nèi)連續(xù)使用。即使在-200℃和+260℃的極限情況下，其性能也不惡化，可以短時間使用。 F-46樹脂的熱分解溫度高于熔點溫度，在400℃以上才發(fā)生顯著的熱分解。

　　(3)FEP加工要點

　　F-46具有較好的加工工藝性能。可采用通常的擠出法包覆電線電纜的絕緣層。為了正確設計擠出機和模具，控制和掌握F-46樹脂的加工條件，首先應了解F-46的流變性能。F-46在390℃溫度下剪切應力與剪切速率的關系。其粘度μA隨剪切速率加而下降。 F-46的臨界剪切速率，如果剪切速率超過此數(shù)值，就會引起塑料流動的下均勻，結(jié)果使制品表面粗糙，無光澤和起層。

　　(4)擠出螺桿參數(shù)

　　F-46的擠出機，一般采用單頭全螺紋、等距、突變壓縮型螺桿。為保證F-46樹脂的充分塑化，螺桿的均化區(qū)長度，通常占螺桿全長的25%左右;螺桿頂端呈圓錐形，以防止樹脂的停滯和分解。

　　長徑比L/D：20：1;螺距：1D;壓縮比：h1/h23：1

　　(5)聚全氟乙丙烯FEP在電線電纜中的應用

　　聚全氟乙丙烯樹脂具有與聚四氟乙烯相似的特性，又有熱塑塑料的良好加工工藝，因而使之成為代替聚四氟乙烯的重要材料。F-46在電線電纜生產(chǎn)中廣泛應用于高溫高頻下使用的電子設備傳輸線，電子計算機內(nèi)部的連接線，航空宇宙用電線，及其他特種用途安裝線、油礦測井電纜、潛油電機繞組線、微電機引出線等等。

　　5結(jié)束語

　　以上幾種新型材料逐漸在室內(nèi)光纜中得到應用，除尼龍緊套料外，其他幾種護套料具有共同特點：環(huán)保阻燃、耐高低溫;具有良好的柔韌性、易加工性，同時具有良好的機械性能和耐溫性能，而且不需要經(jīng)過輻照交聯(lián)，所以這些材料在室內(nèi)光纜的行業(yè)中具有明顯的競爭優(yōu)勢，應用也會越來越廣泛。