CN109021506A - 一种耐超低温的玻纤改性tpee光缆松套管料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐超低温的玻纤改性TPEE光缆松套管料及其制备方法。在所述TPEE中添加微米或纳米级玻纤，所述玻纤的添加量为TPEE添加量的1‑10wt%。按照本发明制备出的TPEE光缆松套管料，具有优异的机械性能和更宽的使用温度范围，且具有良好的机械性能，具备很好的市场应用前景。

Description

一种耐超低温的玻纤改性TPEE光缆松套管料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐超低温的玻纤改性TPEE光缆松套管料及其制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

热塑性聚酯弹性体（TPEE），是以结晶性高熔点聚酯硬段（结晶相）和无定形聚醚或聚酯软段（非晶相）组成的嵌段共聚物，TPEE材料兼有橡胶材料的良好弹性与热塑性塑料的刚性，同时加工便捷，软段的玻璃化转变温度（T _g）与硬段的结晶温度（T _c）之间有很宽的温度范围，在这个温度区间内，材料的塑性产生，可以采用比较简单的成型加工工艺。

复合材料的动态力学性能

在光缆实际使用的很多情况下受到的外力是变化的，在变化的外力作用下，其应力-应变随温度的变化关系，就是动态力学性能。动态力学性能可以很好的反映材料内部结构与性能的关系，得到的玻璃化转变温度T _g也通常用于描述填充体系的两相相容性。

发明内容

本发明针对上述缺陷，目的在于提供一种工艺合理，能制备出优良性能的TPEE光缆松套管料及其制备方法。

为此本发明采用的技术方案是：本发明在所述TPEE中添加微米或纳米级玻纤，所述玻纤的添加量为TPEE添加量的1-10wt%。

所述玻纤添加量为TPEE添加量的5wt%。

所述微米或纳米级玻纤为玻纤粉。

一种耐超低温的玻纤改性TPEE光缆松套管料的制备方法，按照以下步骤进行：

1）将TPEE分成n份，n为偶数，往每份TPEE中分别加入各自的玻纤，混合均匀，形成n份混合物；

2）将两两混合物进行混合，混合均匀，形成n/2份混合物；

3）重复2）步骤，最终形成一份混合物。

在TPEE和玻纤混合过程中，先将一部分TPEE放入混合釜内，然后将玻纤充入至混合釜内，然后再放入一部分TPEE，然后进行搅拌混合；

再次放入玻纤，放入上述混合物0.3-0.7厚度的TPEE，然后再次进行搅拌混合，并按照此步骤直至混合完成。

本发明的优点是：按照本发明制备出的TPEE光缆松套管料，具有优异的机械性能和更宽的使用温度范围，且具有良好的机械性能，具备很好的市场应用前景。

附图说明

图1、2为 TPEE及复合材料的拉伸断面SEM照片：（a）TPEE-1wt%GF;（b）TPEE-3wt%GF;（c）TPEE-5wt%GF;（d）TPEE-10wt%GF。

图3为本发明TPEE及复合材料的动态力学性能-储能模量E'与温度的关系图。

图4为 TPEE及其复合材料的应力应变曲线图。

具体实施方式

本发明在所述TPEE中添加微米或纳米级玻纤，所述玻纤的添加量为TPEE添加量的1-10wt%。

所述玻纤添加量为TPEE添加量的5wt%。

所述微米或纳米级玻纤为玻纤粉。

一种耐超低温的玻纤改性TPEE光缆松套管料的制备方法，按照以下步骤进行：

1）将TPEE分成n份，n为偶数，往每份TPEE中分别加入各自的玻纤，混合均匀，形成n份混合物；

2）将两两混合物进行混合，混合均匀，形成n/2份混合物；

3）重复2）步骤，最终形成一份混合物。

在TPEE和玻纤混合过程中，先将一部分TPEE放入混合釜内，然后将玻纤充入至混合釜内，然后再放入一部分TPEE，然后进行搅拌混合；

再次放入玻纤，放入上述混合物0.3-0.7厚度的TPEE，然后再次进行搅拌混合，并按照此步骤直至混合完成。

下面对本发明做出进一步说明，以更好的了解本发明的发明目的：

本发明将TPEE，微米或纳米尺寸颗粒的玻纤混合用作填料，用以改善TPEE的热性能、机械性能和电学性能，目的在于扩大其在工业和研究领域的应用,以获得具有优异的机械性能和更宽的使用温度范围。

添加比例如下：

TPEE-GF1：GF/TPEE=1wt%；

TPEE-GF3：GF/TPEE= 3wt%；

TPEE-GF5：GF/TPEE= 5wt%；

TPEE-GF10：GF/TPEE =10wt%。

图3可以发现，加入玻纤后，材料的储能模量E'较纯TPEE有了一定的提高，这与我们前面材料的拉伸测试结果一致。我们也发现，储能模量在低温范围内增加得比较明显，在室温以上，由于储能模量迅速下降，复合材料模量的相对增幅也随之减小。从这个结果说明，填充玻纤的光缆料用于低温环境下，具有更为良好的前景。

电镜结果显示玻璃纤维粉与极性的TPEE有较好的相容性，两者之间的界面粘结较强（图1、2中箭头处）。而玻璃纤维本身的强度和模量较高，GF在基体中扮演着传递载荷和应力的角色，因此复合材料的强度和模量与纯TPEE相比，都有一定提升。当GF用量达到5wt%时，开始出现少量的团聚现象；当用量达到10wt%时，团聚现象加剧，出现应力集中，因此复合材料的力学性能下降。

这样的结果在纤维填充聚合物复合材料中是十分常见的。纤维填充聚合物复合材料力学性能随着纤维填充量增加的变化趋势一般是先上升后下降：纤维含量较低时，能够较好地在基体中分散，高模量的贡献提高了复合材料的力学性能；纤维含量超过临界值，即会形成大尺度的纤维团聚体，团聚体造成的结构缺陷导致复合材料的力学性能劣化。

图4是TPEE及复合材料的应力应变曲线图，相关数据列于下表中。玻璃纤维粉的加入提高了TPEE的屈服强度，其“增强”作用在聚丙烯/玻璃纤维、环氧树脂/玻璃纤维等体系都报道过。对于纤维填充复合材料而言，长径比对复合材料的强度有很大的影响，从理论上来说，长径比大的纤维的“增强”作用愈显著。本章所用的玻璃纤维粉长径比与常规的玻璃纤维有一定的区别：其尺寸处于微米级别，且长径比较小。TPEE及其复合材料作为光缆松套管使用时，需要良好的柔韧性。在已有的生产实践中发现，常规的玻璃纤维/聚合物复合材料随着玻璃纤维含量的增加，脆性转变明显，为了保证光缆在弯曲过程中内部的玻璃纤维不被折断，因此玻璃纤维粉成为了较好的选择。

表 TPEE及复合材料的相关拉伸性能参数

对上表数据分析，所有组分的复合材料屈服强度都高于纯TPEE，但屈服强度相差不大。一般来说，玻璃纤维在TPEE基体中含量达到一定程度时，自身形成三维的逾渗网络结构，这种结构的形成会使得复合材料的性能达到提升。当玻璃纤维粉的质量分数由1wt%增加至10wt%，屈服强度没有进一步的增大，说明在玻纤在TPEE体系中如何分散变得复杂，将在后续部分进行深入的讨论。玻纤加入并没有影响TPEE的断裂伸长率，这种结果是在意料之内的，因为长径比较小的玻纤粉在复合材料弯折、拉伸行为下并不会产生断裂，因此对复合材料的韧性不会产生明显的影响。复合材料模量的变化趋势与玻纤粉的质量分数保持一致，随着玻纤粉含量的增大，刚性填料的富集、取向导致TPEE刚性变大。

当玻纤粉质量分数由5wt%增加至10wt%时，可能会由于玻纤粉大量的团聚导致断裂强度和断裂伸长率下降，综合性能劣化。

考虑到成本、机械性能和团聚现象等因素，选择TPEE-GF5：GF/TPEE= 5wt%，即玻纤含量为质量分数为5%。

Claims (5)

1.一种耐超低温的玻纤改性TPEE光缆松套管料，其特征在于，在所述TPEE中添加微米或纳米级玻纤，所述玻纤的添加量为TPEE添加量的1-10wt%。

2.根据权利要求1所述的一种耐超低温的玻纤改性TPEE光缆松套管料，其特征在于，所述玻纤添加量为TPEE添加量的5wt%。

3.根据权利要求1所述的一种耐超低温的玻纤改性TPEE光缆松套管料，其特征在于，所述微米或纳米级玻纤为玻纤粉。

4.一种耐超低温的玻纤改性TPEE光缆松套管料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

1）将TPEE分成n份，n为偶数，往每份TPEE中分别加入各自的玻纤，混合均匀，形成n份混合物；

2）将两两混合物进行混合，混合均匀，形成n/2份混合物；

3）重复2）步骤，最终形成一份混合物。

5.根据权利要求1所述的一种耐超低温的玻纤改性TPEE光缆松套管料的制备方法，其特征在于，在TPEE和玻纤混合过程中，先将一部分TPEE放入混合釜内，然后将玻纤充入至混合釜内，然后再放入一部分TPEE，然后进行搅拌混合；

再次放入玻纤，放入上述混合物0.3-0.7厚度的TPEE，然后再次进行搅拌混合，并按照此步骤直至混合完成。