CN100449347C - 芳纶纤维增强塑料加强件及其制备工艺和用途 - Google Patents

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Abstract

一种芳纶纤维增强塑料加强件，由芳纶纤维增强的线状塑料和外层涂层构成，涂层厚度为0.02-0.10mm，加强件外径为0.5-0.8mm，最小弯曲半径不大于自身直径的6倍。制备采用拉挤成型工艺：用O2等离子体对芳纶纱线进行改性处理；进入溶液槽，浸渍乙烯基树脂；进入模具，模具内成型并加热固化完全，制得芳纶纤维增强塑料；将纤维增强塑料进行预热；预热后进入挤出模具，涂覆；涂覆后快速冷却，制得芳纶纤维增强塑料加强件；其中，涂层材料为乙烯丙烯酸共聚物。优点是：结构紧凑尺寸细小，柔韧性好，抗张性能优异，涂层具防水功能，使加强件与光缆整体紧密结合，尺寸稳定，组织致密，有一定刚性，能抵抗成缆过程中的热收缩，有助于减少光纤的衰减。

Description

芳纶纤维增强塑料加强件及其制备工艺和用途
技术领域
本发明涉及一种芳纶纤维增强塑料加强件及其制备工艺和用途，芳纶纤维增强塑料加强件属非金属加强件，尤其适用于全介质室内光缆。
背景技术
目前人们已经进入了信息化时代，随着我国信息高速公路建设步伐的不断加快和八纵八横光纤网络的相继建成，人们对通信带宽的需求日益增长。光纤到户(FTTH)已成为我国通信信息发展的必然趋势而倍受人们关注。不久的将来，作为未来全光网络发展的必不可少的通信载体——室内光缆将完全替代目前制约我国通信信息发展的铜线电缆。
室内光缆因其主要用于室内环境，所以要求室内光缆结构简单，细而柔软，关键还要有一定的抗张强度，以适合于光缆在空间狭小，弯曲直径较小，弯曲点较多的情况下灵活方便布线。为此，作为光缆中不可或缺的结构件——抗张元件应具有尺寸细小，轻而柔软，抗张强度、抗张模量高，断裂伸长率低等特性。
目前几乎所有室内光缆都是采用芳纶原纱作为加强件，这种以芳纶纱作为加强件存在以下缺点：1、芳纶纱处于松散状态，抗张强度无法最大限度地得到发挥和利用；2、芳纶纱在成缆过程中往往不致使用一根而需要多根丝束进行并纱，为使多根芳纶丝束的张力保持均匀一致，需要对丝束的张力进行控制，这就需要增加专用设备和控制技术；3、芳纶纱往往分布于光纤四周，不易实现扁平形的光缆结构；4、芳纶纱不易与光缆外护套紧密结合。由于这些问题的存在，制约了我国扁平状异形室内光缆的开发进程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种外径细小，柔韧性极佳的芳纶纤维增强塑料加强件。
本发明的另一目的在于提供一种上述芳纶纤维增强塑料加强件的制备工艺，以芳纶纤维纱线为增强材料，以乙烯基树脂为基体材料，采用连续拉挤成型工艺复合而成，制得尺寸细小，轻而柔软，抗张强度高的芳纶纤维增强塑料加强件。
本发明的再一目的在于提供一种上述芳纶纤维增强塑料加强件的用途。
本发明提供一种芳纶纤维增强塑料加强件，所述的芳纶纤维增强塑料加强件由芳纶纤维增强的线状塑料和外层涂层构成，其中，涂层厚度为0.02～0.10mm，加强件外径为0.5～0.8mm，其最小弯曲半径不大于自身直径的6倍。
所述的芳纶纤维增强塑料加强件的外径优选0.6mm，涂层厚度优选0.05mm。
本发明提供一种上述芳纶纤维增强塑料加强件的制备工艺，以芳纶纤维纱线为增强材料，以乙烯基树脂为基体材料的连续拉挤成型工艺：
第一步：用O2等离子体对芳纶纱线进行改性处理；
第二步：进入溶液槽，浸渍乙烯基树脂；
第三步：进入模具，在模具内成型并加热固化完全，制得芳纶纤维增
强塑料；
第四步：将纤维增强塑料进行预热；
第五步：预热后进入挤出模具，进行涂覆；
第六步：涂覆后快速冷却，制得芳纶纤维增强塑料加强件；
其中，涂覆材料为乙烯丙烯酸共聚物。
在上述方案的基础上，所述的模具为分体模具，其工作腔的有效长度不小于600mm。模具为拉挤模具，采用分体模具既有利于模具的修复和保养，也有利于模具工作面的耐磨表面处理。而且由于拉挤产品直径仅有0.5mm，属于超细规格，以往生产这种超细规格的产品采用拉丝模(也有用挤压模)，均为整体模具，这种模具的定径尺寸非常短，只能做到孔径的一半左右，模具只是起到成型作用，其材料的固化要靠后续的固化炉来实现，因此产品的尺寸稳定性和表面质量都不太理想。而本发明采用的拉挤模具，其模具工作腔长度可以达到600mm以上，并结合拉挤工艺，保证产品在成型的同时，可在模具内直接得到充分固化。拉挤制得的产品尺寸稳定，组织致密，表面光滑。
固化牵引速度为5～8m/min，涂覆牵引速度为420～480m/min，固化牵引速度优选6m/min，涂覆牵引速度优选450m/min。
所述的乙烯基树脂为经甲苯二异氰酸酯改性的环氧乙烯基树脂。
本发明提供一种上述芳纶纤维增强塑料加强件的用途，用于室内光缆的增强。
针对芳纶纤维增强塑料加强件的用途，进一步用于扁平形室内光缆的增强，该芳纶纤维增强塑料加强件设置于光纤的两侧，由光缆外护套包覆成扁平形产品。
本发明的有益效果是：
1、本发明的芳纶纤维增强塑料加强件结构紧凑，尺寸细小，直径仅为0.6mm；
2、本发明的芳纶纤维增强塑料加强件密度低，柔韧性好，最小弯曲半径仅为R 3.5mm，不大于自身直径的6倍；
3、本发明的芳纶纤维增强塑料加强件抗张性能优异，抗张强度可达1800Mpa，断裂后仍能保持1300Mpa的抗张强度；
4、本发明的芳纶纤维增强塑料加强件外侧涂覆一层0.05mm厚的乙烯丙烯酸共聚物，这层涂层不仅能起到防水功能，而且能有效地使加强件与光缆整体紧密结合。
5、本发明的芳纶纤维增强塑料加强件采用拉挤成型工艺，拉挤模具有效长度达到600mm，可保证产品在模具中得到充分固化，无需后续的固化装置；
6、本发明的芳纶纤维增强塑料加强件因在模具内直接固化，故产品尺寸稳定，组织致密，表面光滑；
7、本发明的芳纶纤维增强塑料加强件已涂覆乙烯丙烯酸共聚物涂层，成缆时可直接使用，无需上塑；
8、用本发明的芳纶纤维增强塑料加强件成缆时，张力控制远较芳纶纱线来得容易，无并纱环节；
9、本发明的芳纶纤维增强塑料加强件较芳纶纱线具有一定刚性，能抵抗成缆过程中的热收缩，有助于减少光纤的衰减。
附图说明
附图为本发明芳纶纤维增强塑料加强件增强光缆的结构示意图。
附图中标号说明
1-光纤    2-芳纶纤维增强塑料加强件
3-光缆外护套
具体实施方式
一种芳纶纤维增强塑料加强件的制备工艺，采用拉挤成型工艺，其制备工艺为：
第一步：用O2等离子体对芳纶纱线进行改性处理，设备为常压低温等离子体处理装置，电流频率为15KHz-20KHz，电压为3KV，气体流量为2L/min；
第二步：进入溶液槽，浸渍乙烯基树脂；
第三步：进入模具，在模具内成型并加热固化完全，制得芳纶纤维增强塑料，模具熟化区域温度为200℃，定型区域温度为140℃，固化牵引速度为6m/min；
第四步：将纤维增强塑料进行预热，预热温度为320℃；
第五步：预热后进入挤出模具，进行涂覆，涂覆牵引速度为450m/min；
第六步：涂覆后快速冷却，制得芳纶纤维增强塑料加强件，冷却水温为14℃。
所用原材料：芳纶纱为DuPont Kevlar 29：DTEX1670-100-R80-964；浸渍树脂为乙烯基树脂，该乙烯基树脂为经甲苯二异氰酸酯改性的环氧乙烯基树脂，其性能指标为：固体含量62％；粘度300cpa·s；酸值8.1mg KOH/g；涂覆树脂为乙烯丙烯酸共聚物。
所述的模具为分体模具，其工作腔的有效长度为600mm，
以上述方法制备得到的芳纶纤维增强塑料加强件，外径为0.6mm，涂层厚度为0.05mm，其最小弯曲半径为R 3.5mm，小于自身直径的6倍。
芳纶纤维增强塑料加强件测试数据表
  带涂层的外径(mm)   0.605
  不带涂层的外径(mm)   0.495
  单位重量(g/m)   0.348
  断裂载荷(N)   360
  抗张强度(MPa)   1834(以Φ0.5为截面)
  抗张模量(GPa)   52(以Φ0.5为截面)
  断裂伸长率(％)   2.49
  最小弯曲半径(mm)   3.5
  高温弯曲试验   在80℃、24小时、Φ30mm条件下不断裂
上述制得的芳纶纤维增强塑料加强件用于扁平形室内光缆的增强，请参阅附图本发明芳纶纤维增强塑料加强件增强光缆的结构示意图所示，该芳纶纤维增强塑料加强件2设置于光纤1的两侧，由光缆外护套3包覆成扁平形产品。

Claims (7)

1、一种芳纶纤维增强塑料加强件的制备工艺，采用拉挤成型工艺，其制备工艺为：
第一步：用O2等离子体对芳纶纱线进行改性处理；
第二步：进入溶液槽，浸渍乙烯基树脂；
第三步：进入模具，在模具内成型并加热固化完全，制得芳纶纤维增强塑料；
第四步：将纤维增强塑料进行预热；
第五步：预热后进入挤出模具，进行涂覆；
第六步：涂覆后快速冷却，制得芳纶纤维增强塑料加强件；
其中，涂层材料为乙烯丙烯酸共聚物。
2、根据权利要求1所述的芳纶纤维增强塑料加强件的制备工艺，其特征在于：所述的模具为分体模具，其工作腔的有效长度不小于600mm。
3、根据权利要求1或2所述的芳纶纤维增强塑料加强件的制备工艺，其特征在于：固化牵引速度为5～8m/min，涂覆牵引速度为420～480m/min。
4、根据权利要求1或2所述的芳纶纤维增强塑料加强件的制备工艺，其特征在于：所述的乙烯基树脂为经甲苯二异氰酸酯改性的环氧乙烯基树脂。
5、一种针对权利要求1所述的芳纶纤维增强塑料加强件的制备工艺的产品，其特征在于：所述的芳纶纤维增强塑料加强件由芳纶纤维增强的线状塑料和外层涂层构成，其中，涂层厚度为0.02～0.10mm，加强件外径为0.5～0.8mm，其最小弯曲半径不大于自身直径的6倍。
6、一种针对权利要求5所述产品的用途，用于室内光缆的增强。
7、根据权利要求6所述的产品的用途，其特征在于：用于截面为扁平形室内光缆，该芳纶纤维增强塑料加强件设置于光纤的两侧，由光缆外护套包覆成扁平形产品。
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