CN103792634A - 一种含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯，所述含柔性涂覆层的芳纶纤维增强芯由芳纶杆芯部、基体树脂层和柔性涂覆层构成。所述芳纶杆芯部为芳纶纤维与基体树脂交联固化而成。本发明芳纶纤维复合材料芯材制备和表面柔性层涂覆一次完成，无需高温高压，工艺过程绿色安全，所制备的增强芯重量轻，表面光洁度好，由于柔性涂覆层的引入并采用多段固化使增强芯的韧性提高，经各项理化性能试验，弯曲强度提高可达20%，抗弯半径下降可达30%。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种光缆用非金属纤维增强芯,特别是一种涂有柔性涂覆层的芳纶增强芯及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的进步，光缆已经走入各行各业。光缆增强芯是通信光缆的重要元件，传统的加强芯以磷化钢丝为主。在潮湿空气下，金属元件腐蚀和生化腐蚀会产生析氢，影响信号的传输功能。除此之外，钢丝与光纤制备成光缆时的加工成本较高，且力学、耐腐蚀性能都不够稳定。近年来，非金属光缆中心增强件开始逐步应用并普及，与传统磷化钢丝加强芯相比，纤维增强复合材料光缆增强芯具有质量轻、耐腐蚀、拉伸强度高的特点。
目前，非金属光缆中心加强件主要采用玻璃纤维或芳纶纤维增强的复合材料杆，其中芳纶纤维复合材料光缆增强芯因其更低的密度、更好的抗断裂性能，成为磷化钢丝光缆增强芯的良好替代产品。然而，芳纶纤维复合材料所制备的光缆增强芯仍存在韧性较差、表面欠光洁、抗弯半径较大等问题。目前解决上述技术问题的方法主要采用注塑挤出方法在芳纶纤维复合材料杆表面包裹一层聚乙烯护套，这一方法可获得表面光洁的芳纶纤维复合材料杆，但增加的注塑挤出工段大幅增加了复合材料光缆增强芯的工艺复杂性，且该过程需高温高压，耗能大，而增强芯韧性仍然提升有限。
为克服现有芳纶复合材料增强芯韧性较差、表面欠光洁的不足，本发明提供一种含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯的制备方法，该方法采用两次浸胶、四段固化工艺，将芳纶纤维复合材料芯材制备和表面柔性层涂覆一次完成，无需高温高压，工艺过程绿色安全，所制备的增强芯不仅重量轻，表面光洁度好，由于柔性涂覆层的引入增强芯韧性提高，弯曲半径下降，整个过程进一步降低了增强芯的生产成本。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯及其制备方法。
本发明的技术解决方案如下：一种含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯，所述含柔性涂覆层的芳纶纤维增强芯由芳纶杆芯部、基体树脂层和柔性涂覆层构成。
所述芳纶杆芯部为芳纶纤维与基体树脂交联固化而成。
所述基体树脂层为乙烯基树脂、环氧树脂或双马来酰亚胺树脂中的一种或几种固化而成。
所述柔性涂覆层为聚醋酸乙烯酯。
所述含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯的直径为0.18mm–6mm；
所述柔性涂覆层厚度为0.05mm–2mm；
所述一种含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯的制备方法（非包塑工艺），采用含有两次浸胶、四段固化工艺步骤的拉挤成型方法制得，包括如下步骤：
1）第一次浸胶：将芳纶纤维纱在第一胶槽内与基体树脂充分浸润；
2）第一段固化：将浸有基体树脂芳纶纤维纱经成型模具孔道加热挤压固化；
3）第二段固化：所述步骤2）得产物再经烘道加热再次固化；
4）第二次浸胶：所述步骤3）得产物在第二胶槽内与聚醋酸乙烯酯乳液浸润；
5）第三段固化：所述步骤4）得产物经成型模具孔道挤胶加热固化；
6）第四段固化：所述步骤5）得产物再经热风烘道完成柔性涂覆层的固化。
7）所述步骤6）产物空气冷却后，即可得到芳纶纤维复合材料光缆增强芯成品收卷。
第一段固化加热温度135±10℃，第二段固化：经烘道或后加热器（5）加热温度高于第一段温度30-50℃；基体树脂层选择乙烯基树脂、环氧树脂或双马来酰亚胺树脂不同时温度略有差别；第三段固化：浸胶后经过挤胶器（7），穿过模具（8）的加热温度95±10℃，第四段固化即第三段固化的后加热器（9）加热温度110±10℃。
本发明有益效果：芳纶纤维复合材料芯材制备和表面柔性层涂覆一次完成，无需高温高压，工艺过程绿色安全，所制备的增强芯重量轻，表面光洁度好，由于柔性涂覆层的引入并采用多段固化使增强芯的韧性提高，经各项理化性能试验，弯曲强度提高可达20%，抗弯半径下降可达30%。相比于现有包塑工艺，本发明的含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯其制备方法，且为连续工艺方法，耗能减少70%，产品成本显著下降。
附图说明:
图1为本发明的一种含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯整体结构横截面。
图2为本发明的一种含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯制备方法流程图。
具体实施方式：
图1中，芳纶纤维芯部（树脂复合杆芯）1、基体树脂层11、柔性涂覆层12。
图2中，芳纶纤维（1），树脂浸胶槽（2），挤胶器（3），模具（4），后加热器（5），涂覆剂料槽（6），挤胶器（7），模具（8），后加热器（9），传送带（10）。
实施例1：参照图2所示，选用Dupont K293000D Kevlar芳纶纤维作为芳纶纤维芯部（1），经过树脂浸胶槽（2），树脂浸胶槽内放入不饱和树脂（华昌聚合物9407SP树脂），挤胶器（3），穿过模具（4），模具孔径0.90mm，加热温度135℃，再通过后加热器（5）、加热温度180℃，对其卷曲后，进入涂覆剂料槽再次浸胶，料槽内的涂覆乳液由如下配方聚合制得：
浸胶后经过挤胶器（7），穿过模具（8），模具孔径0.98mm，加热温度95℃，再通过后加热器（9），加热温度110℃，收卷后得到直径为0.96-0.99mm的含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯。
实施例2：整体结构同实施例1，不同的是改变涂覆的配方，调高涂覆粘度，降低固含量，具体配方如下:
得到直径为0.97-1.00mm的含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯。
实施例3：参照图2所示，选用Dupont K291500D Kevlar芳纶纤维经过树脂浸胶槽（2），树脂浸胶槽内放入不饱和树脂（华昌聚合物9407SP树脂），挤胶器（3），穿过模具（4），模具孔径0.45mm，加热温度135℃，再通过后加热器（5）、加热温度180℃，对其卷曲后，进入涂覆剂料槽再次浸胶，料槽内的涂覆乳液由如下配方聚合制得：
浸胶后经过挤胶器（7），穿过模具（8），模具孔径0.49mm，加热温度95℃，再通过后加热器（9），加热温度110℃，收卷后得到直径为0.47-0.50mm的含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯，其特征在于：所述含柔性涂覆层的芳纶纤维增强芯由芳纶杆芯部、基体树脂层和柔性涂覆层构成。
2.根据权利要求1所述的含柔性涂覆层的芳纶纤维光缆增强芯，其特征在于，所述芳纶杆芯部为芳纶纤维与基体树脂交联固化而成。
3.根据权利要求1所述的含柔性涂覆层的芳纶纤维光缆增强芯，其特征在于，所述基体树脂层为乙烯基树脂、环氧树脂或双马来酰亚胺树脂中的一种或几种固化而成。
4.根据权利要求1所述的含柔性涂覆层的芳纶纤维光缆增强芯，其特征在于，所述柔性涂覆层为聚醋酸乙烯酯。
5.根据权利要求1所述的含柔性涂覆层的芳纶纤维光缆增强芯，其特征在于，所述含柔性涂覆层的芳纶纤维增强芯的直径为0.18mm–6mm。
6.根据权利要求1所述的含柔性涂覆层的芳纶纤维光缆增强芯，其特征在于，所述柔性涂覆层厚度为0.05mm–2mm。
7.一种含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯的制备方法，其特征在于，为非包塑工艺，采用含有两次浸胶、四段固化工艺步骤的拉挤成型方法制得，所述制备方法包括如下步骤：
1）第一次浸胶：将芳纶纤维纱在第一胶槽内与基体树脂充分浸润；
2）第一段固化：将浸有基体树脂芳纶纤维纱经成型模具孔道加热挤压固化；
3）第二段固化：所述步骤2）中产物再经烘道加热再次固化；
4）第二次浸胶：所述步骤3）中产物在第二胶槽内与聚醋酸乙烯酯乳液浸润；
5）第三段固化：所述步骤4）中产物经成型模具孔道挤胶加热固化；
6）第四段固化：所述步骤5）中产物再经热风烘道完成柔性涂覆层的固化。
7）所述步骤6）产物空气冷却后，即可得到成品收卷。
8.根据权利要求7所述的含柔性涂覆层的芳纶纤维复合材料光缆增强芯的制备方法，其特征在于，第一段固化加热温度135±10℃，第二段固化：经烘道或后加热器（5）加热温度高于第一段温度30-50℃；第三段固化：浸胶后经过挤胶器（7），穿过模具（8）的加热温度95±10℃，第四段固化即第三段固化的后加热器（9）加热温度110±10℃。
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