一种环保型光缆及其制备方法

技术领域

本发明属于光缆技术领域，具体涉及一种环保型光缆及其制备方法。

背景技术

随着5G时代、智能化建设、数据中心等多行业应用驱动，全球光通信行业已经进入了蓬勃发展的时代，其带动区域上游产业光纤光缆需求实现持续增长。由此，光纤光缆的安全敷设及稳定传输显得极为重要。环境是光缆应用过程中重要的考虑因素之一，如鼠蚁等动物对光缆具有严重的威胁。传统光缆主要通过添加化学防鼠剂或加入铠装层增加外护套的硬度以实现防鼠蚁。但是，添加化学防鼠剂不仅会引起工人生命健康问题，而且对环境有一定的危害。而铠装层结构使用过程中，光缆承重大，不易敷设。

因此，有必要研发一种轻质、防鼠蚁且环保的光缆，将对通信安全有着重要的意义。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种环保型光缆及其制备方法。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种环保型光缆，包括由外至内依次设置的外护套、MOF复合层、保护层、内护套和缆芯，所述外护套中设置有加强件和玻纤材料，所述MOF复合层采用氧化物与MOF材料制成。

进一步的，所述MOF复合层与保护层通过非共价键作用相连接。

进一步的，所述MOF复合层与保护层通过正负电荷间的静电吸引相连接。

进一步的，所述MOF复合层表面带负电荷，所述保护层表面带正电荷。

进一步的，所述氧化物为能够与水发生化学反应的金属氧化物或过氧化物，包括但不限于氧化钙、氧化钠、氧化钾、过氧化钠。

进一步的，所述保护层采用玻璃纤维带、膨体玻璃纤维带或云母层。

进一步的，所述加强件包括FRP棒或钢丝，对称设置于缆芯两侧，所述缆芯包括若干个松套管，每个松套管内设置有若干根光纤，光纤之间的间隙内填充有纤膏。

一种环保型光缆的制备方法，包括以下步骤：

首先，缆芯放线，在缆芯外部挤出内护套，随后在内护套外部进行保护层纵包成型，得到半成品Ⅰ；

对半成品Ⅰ进行预处理，利用非共价键作用，将MOF复合层与保护层连接，得到半成品Ⅱ；

最后，在半成品Ⅱ外部相对的两侧设置加强件，再经过挤塑机一次性挤出混合玻纤材料的外护套料，之后依次通过热水槽和冷水槽进行冷却，得到所需环保型光缆。

进一步的，所述MOF复合层采用以下步骤制备得到：

将氧化物与MOF材料混合，加入乙醇，在30~100 Hz下研磨一段时间，收集固体，之后在一定温度下干燥过夜。

进一步的，所述热水槽的温度为35~65℃，所述冷水槽的温度为10~30℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1）本发明公开了一种环保型光缆，利用MOF材料配位氧化物，MOF材料具有轻质、比表面积大、结构稳定等优势，能够负载较多的氧化物，氧化物无味无挥发性，对人与环境友好，氧化物遇水反应生成具有腐蚀性、灼烧感的物质，有利于实现防鼠蚁，同时，MOF复合层与保护层通过非共价键作用相连接，结构稳固、机械性能高、轻质、易敷设；

2）本发明公开了一种环保型光缆，在外护套中加入玻纤材料，不仅可以防止鼠蚁啃食光缆，并且能够增强光缆的柔韧性等机械性能；

3）本发明公开了一种环保型光缆，保护层具有较强的隔热、防腐蚀功能，能够防止氧化物生成的物质对光纤产生危害。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的缆芯的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

如图1~2所示，一种环保型光缆，包括由外至内依次设置的外护套7、MOF复合层4、保护层3、内护套2和缆芯，其中，外护套7中设置有加强件5和玻纤材料6，通过加入玻纤材料6，当鼠蚁等啃食光缆时，玻纤材料6可刺痛鼠蚁口腔，可抑制鼠蚁进一步啃食光缆产品，起到防鼠蚁的作用，且能够增强光缆的柔韧性等机械性能。

本发明中，保护层3采用玻璃纤维带、膨体玻璃纤维带或云母层，具有轻质、隔热、防腐蚀等功能，能够防止氧化物生成的物质对光纤产生危害。

MOF复合层4采用氧化物与MOF（英文名称为Metal organic Framework）材料制成，氧化物为能够与水发生化学反应的金属氧化物或过氧化物，包括但不限于氧化钙、氧化钠、氧化钾、过氧化钠，遇水反应可生成具有腐蚀性、灼烧感的物质，进一步起到防鼠蚁的作用。MOF材料为配合物的一种，优选采用能够负载氧化物的MOF金属有机框架，为过渡金属离子和有机配体通过配位键作用自组装形成的多孔晶体材料，其具有较多的不饱和金属活性位点、较高的比表面积和较高的热稳定性等优点，MOF复合层4与保护层3通过静电作用、氢键、范德华力等非共价键作用相连接。

MOF复合层4采用以下步骤制备得到：

氧化物与MOF材料通过球磨法进行配位，具体的，在球磨机中采用机械的化学合成反应，使用一个不锈钢研磨罐和多个研磨钢球，将氧化物与MOF材料以物质的量之比为1：2混合，加入适量体积的乙醇溶液，之后在30~100 Hz下研磨30~50 min，收集固体，再在55~70℃温度下干燥过夜，得到的配合物中含有未反应完全的MOF原材料-聚阴离子POM，因此不需要进行特别处理，整体呈现电负性。

作为具体的一种实施方式，本发明可通过低温等离子技术对保护层3进行表面改性，使其改性后表面有阳离子，并且其电位升高、带正电荷，采用现有技术即可，工艺参数可通过有限次试验进行优化调整，在此不做赘述。由于MOF复合层4表面带负电荷，因此，MOF复合层4与保护层3之间通过正负电荷间的静电吸引相连接。

加强件5采用质轻而硬、机械强度高、回收利用少、耐腐蚀的FRP（纤维增强复合材料，Fiber Reinforced Polymer）棒或钢丝等能够增强光缆机械性能的材料，对称设置于缆芯两侧，缆芯包括若干个松套管1，每个松套管1内设置有若干根光纤8，光纤8之间的间隙内填充有纤膏9，松套管1的数量、规格和排布方式可按照生产需要随时调整，必要时可将部分松套管1替换为加强管件，光纤8的数量、规格和排布方式可按照生产需要随时调整。

一种环保型光缆的制备方法，包括以下步骤：

首先，缆芯放线，放线张力不大于3.8 kg；在缆芯外部挤出内护套2；随后在内护套2外部进行纵包成型保护层3，其中，保护层3的宽度为28~32 mm，厚度约为0.2 mm，放线张力约为2~3.5 kg，得到半成品Ⅰ；

对半成品Ⅰ进行预处理，通过低温等离子技术对保护层3进行表面改性，使其改性后表面有阳离子，并且其电位升高、带正电荷，利用非共价键作用，将MOF复合层4与保护层3连接，得到半成品Ⅱ；

最后，在半成品Ⅱ外部相对的两侧设置加强件5，加强件的放线张力约为140~160N；再经过挤塑机一次性挤出混合玻纤材料6的外护套料，形成的外护套7的厚度需不小于1mm；之后依次通过热水槽和冷水槽进行冷却，热水槽的温度为35~65℃，冷水槽的温度为10~30℃，得到所需环保型光缆。

实施例一

如图1~2所示，一种环保型光缆，包括由外至内依次设置的外护套7、MOF复合层4、保护层3、内护套2和缆芯，其中，MOF复合层4采用氧化物与MOF材料制成，氧化物为氧化钙，当鼠蚁等啃食光缆时，氧化钙遇水或唾液反应可生成具有腐蚀性、灼烧感的物质，有利于防鼠蚁，外护套7中设置有加强件5和玻纤材料6，通过加入玻纤材料6，玻纤材料6可刺痛鼠蚁口腔，可抑制鼠蚁进一步啃食光缆产品，起到防鼠蚁的作用，且能够增强光缆的柔韧性等机械性能。

保护层3采用玻璃纤维带，具有轻质、隔热、防腐蚀等功能，能够防止氧化物生成的物质对光纤产生危害，通过低温等离子技术对保护层3进行表面改性，使其改性后表面有阳离子，并且其电位升高、带正电荷。

MOF复合层4采用以下步骤制备得到：

氧化物与MOF材料通过球磨法进行配位，MOF材料采用能够负载氧化物的MOF金属有机框架，为过渡金属离子和有机配体通过配位键作用自组装形成的多孔晶体材料，其具有较多的不饱和金属活性位点、较高的比表面积和热稳定性等优点。具体的，在球磨机中采用机械的化学合成反应，使用一个不锈钢研磨罐和多个研磨钢球，将氧化物与MOF材料以物质的量之比为1：2混合，加入适量体积的乙醇溶液，之后在100 Hz下研磨30 min，收集固体，再在70℃温度下干燥过夜，得到的配合物中含有未反应完全的MOF原材料-聚阴离子POM，因此不需要进行特别处理，整体呈现电负性，MOF复合层4与保护层3之间通过正负电荷间的静电吸引相连接。

加强件5采用质轻而硬、机械强度高、回收利用少、耐腐蚀的FRP棒，对称设置于缆芯两侧，缆芯包括若干个松套管1，每个松套管1内设置有若干根光纤8，光纤8之间的间隙内填充有纤膏9，松套管1的数量、规格和排布方式可按照生产需要随时调整，必要时可将部分松套管1替换为加强管件，光纤8的数量、规格和排布方式可按照生产需要随时调整。

一种环保型光缆的制备方法，包括以下步骤：

首先，缆芯放线，放线张力不大于3.8 kg；在缆芯外部挤出内护套2；随后在内护套2外部进行纵包成型保护层3，其中，保护层3的宽度为28 mm，厚度约为0.2 mm，放线张力约为3.5 kg，得到半成品Ⅰ；

对半成品Ⅰ进行预处理，利用非共价键作用，将MOF复合层4与保护层3连接，得到半成品Ⅱ；

最后，在半成品Ⅱ外部相对的两侧设置加强件5，加强件的放线张力约为140 N；再经过挤塑机一次性挤出混合玻纤材料6的外护套料，形成外护套7，外护套7的厚度需不小于1 mm；之后依次通过热水槽和冷水槽进行冷却，热水槽的温度为35℃，冷水槽的温度为10℃，得到所需环保型光缆。

本发明未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。