CN103144308A - 高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件及制备工艺和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件及制备工艺和用途，高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件由高模量聚乙烯纤维增强的线状复合材料构成，外径为0.50-0.80mm，最小弯曲半径不大于自身直径的4倍。制备采用拉挤成型工艺：将高模量聚乙烯纤维纱经过烘道除水后进入胶槽，浸渍添加聚乙烯蜡粉末的环氧乙烯基树脂；进入模具，经过预成型并加热固化完全，空气冷却后，制得高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件。复合材料加强件具有以下优点：1）抗张性能优异，抗弯折性能和耐磨性能好，韧性强耐冲击；2）复合材料主要组成为聚乙烯，与大部分蝶形引入光缆的护套材料一样，能与护套紧密结合，保证光缆各部件热收缩的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件及其制备工艺和用途，高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件属非金属加强件，尤其适用于接入网用蝶形引入光缆。
背景技术
随着光纤接入技术的发展和当前国内光纤到户工程的迅猛推进，用于光缆线路的入户引入段的蝶形引入光缆（也称为皮线光缆）受到了广泛关注。工信部颁布并实施了《YD/T 1997-2009光纤接入网用蝶形引入光缆》行业标准，为室内光纤布线用光缆确立了具体的技术分类和规范，对接入网用蝶形引入光缆规定了相应的机械性能要求（例如抗张强度和最小弯曲半径等）和环境性能的要求（例如高低温线卷绕试验等），使其能方便的在空间狭小、弯曲直径较小、弯曲点多的状态下布线。在这种情况下，作为皮线光缆中的非金属加强件应具有尺寸小、密度低、抗张强度高和耐弯折性能好等性质。
目前，用于皮线光缆中的非金属加强件主要包括玻璃纤维增强塑料杆、芳纶纱、芳纶增强塑料杆等。与这些增强纤维相比，高模量聚乙烯纤维(HMPE纤维)具有密度低、比拉伸强度和比拉伸模量高、韧性好等特点, 而且还有出色的介电性以及优异的耐湿、耐磨与耐蚀性，将高模量聚乙烯纤维与乙烯基树脂经过拉挤工艺制备的复合材料加强件，为光缆中的非金属加强件提供了新的思路和选择，将有助于新型皮线光缆的开发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗张强度大，韧性好的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件。
本发明的另一目的在于提供一种上述高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件的制备工艺，将高模量聚乙烯纤维纱线浸渍添加相应比例的聚乙烯蜡粉末的环氧乙烯基树脂，采用连续拉挤成型工艺制备了抗张强度大、弯曲半径小的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件。
本发明的再一目的在于提供一种上述高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件的用途。
一种高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件，其特征在于：所述的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件由高模量聚乙烯纤维纱线浸渍添加相应比例的聚乙烯蜡粉末的环氧乙烯基树脂拉挤成型而成，且加强件外径为0.50～0.80 mm，加强件的最小弯曲半径不大于自身直径的4倍。
所述的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件的外径优选0. 60 mm。
高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件的制备工艺，其特征在于按以下步骤进行：第一步：高模量聚乙烯纤维纱线经过烘道烘干除水；第二步：进入胶槽，烘干的高模量聚乙烯纤维纱线浸渍添加相应比例的聚乙烯蜡粉末的环氧乙烯基树脂；第三步：经第二步处理的高模量聚乙烯纤维纱线进入模具，经过预成型并加热固化完全，空气冷却后收卷，制得高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件。
聚乙烯蜡粉末的添加量为环氧乙烯基树脂的重量的2.0-10.0%。所述的乙烯基树脂为添加了一定比例的聚乙烯蜡粉末的环氧乙烯基树脂。其作用在于分散在乙烯基树脂中的聚乙烯蜡，在加热固化过程，部分能迁移到表层，冷却后以微晶形式在表面形成一个“蜡化”的表层，使得制备过程中脱模便利，并具有十分优异的润滑作用。
在上述方案中，所用的模具为分段组合模式，包括预成型段和固化段，其工作腔的有效长度不小于800 mm。
固化牵引速度为4～8m/min，固化牵引速度优选5 m/min。
本发明提供一种上述高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件的用途，用于蝶形引入光缆的增强。
本发明的有益效果是：
1、本发明的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件结构紧凑，直径仅为0.50～0.80 mm;
2、本发明的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件密度低，柔韧性好，最小弯曲半径为不大于自身直径的4倍；
3、本发明的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件抗张性能优异，抗张强度可达1700Mpa，弯折至树脂裂开后抗张强度达到1400Mpa；
4、本发明的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件采用拉挤成型工艺，拉挤模具有效长度达到800mm，可保证产品充分固化；
5、本发明的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件使用的是添加了一定比例的聚乙烯蜡粉末的环氧乙烯基树脂，固化后产品表面光滑，润滑作用明显；
6、本发明的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件主要组成为聚乙烯，与大部分蝶形引入光缆的护套材料一样，能与护套紧密结合，保证光缆各部件热收缩的一致性。
具体实施方式
结合实施例对本发明作进一步的描述。
本发明的模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件的制备工艺，采用拉挤成型工艺，其具体步骤为：
第一步：高模量聚乙烯纤维纱线经过烘道烘干除水，控制烘道温度为101-110摄氏度；
第二步：进入胶槽，烘干的高模量聚乙烯纤维纱线浸渍添加聚乙烯蜡粉末的环氧乙烯基树脂，且聚乙烯蜡粉末的添加量为环氧乙烯基树脂的重量的2.0%；(实施例只能是具体的量)
第三步：经第二步处理的高模量聚乙烯纤维纱线进入模具，经过预成型并加热固化完全，空气冷却后收卷，制得高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件。
所用原材料：高模量聚乙烯纤维纱线为仪征化纤生产的高强高模聚乙烯纤维1500D；浸渍树脂为上海富晨化工的环氧乙烯基树脂882；聚乙烯蜡粉末为白色超细粉末，熔点116摄氏度，粒度6微米。
所述的模具为两段组合模式，其工作腔的有效长度为800mm。
用上述方法制备得到的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件，外径为0.60 mm，其最小弯曲半径R为2.0mm，小于自身直径的4倍。
高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件测试数据表
| 外径(mm) | 0.594 |
| 单位重量( g/m) | 0.277 |
| 抗张强度(MPa) | 1926 |
| 抗张模量(GPa) | 54 |
| 断裂伸长率(%) | 3.6 |
| 最小弯曲半径(mm) | 2.0 |
| 高温弯曲试验 | 在80℃、24小时、Ф20mm条件下不断裂 |
| 低温弯曲试验 | 在-40℃、24小时、Ф20mm条件下不断裂 |
上述制得的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件用于蝶形引入光缆的增强。
Claims (8)
1.一种高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件，其特征在于：所述的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件由高模量聚乙烯纤维纱线浸渍添加相应比例的聚乙烯蜡粉末的环氧乙烯基树脂拉挤成型而成，且加强件外径为0.50～0.80 mm，加强件的最小弯曲半径不大于自身直径的4倍。
2.根据权利要求1所述的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件，其特征在于：所述的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件的外径为0. 60mm。
3.一种根据权利要求1或2所述的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件的制备工艺，其特征在于按以下步骤进行：第一步：高模量聚乙烯纤维纱线经过烘道烘干除水；第二步：进入胶槽，烘干的高模量聚乙烯纤维纱线浸渍添加相应比例的聚乙烯蜡粉末的环氧乙烯基树脂；第三步：经第二步处理的高模量聚乙烯纤维纱线进入模具，经过预成型并加热固化完全，空气冷却后收卷，制得高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件。
4.根据权利要求3所述的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件的制备工艺，其特征在于：聚乙烯蜡粉末的添加量为环氧乙烯基树脂的重量的2.0-10.0%。
5.根据权利要求3或4所述的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件的制备工艺，其特征在于：所述的模具为分段组合模式，包括预成型段和固化段，其工作腔的有效长度不小于800 mm。
6.根据权利要求3或4所述的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件的制备工艺，其特征在于：固化牵引速度为4-8m/min。
7.根据权利要求6所述的高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件的制备工艺，其特征在于：固化牵引速度为5m/min。
8.一种根据权利要求1或2所述高模量聚乙烯纤维增强复合材料加强件的用途，用于蝶形引入光缆的增强。
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