CN106186733A - 一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱及其制备方法，该玻璃纤维纱由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维40‑46份、铝酸钙6‑12份、丙三醇2‑10份、羟基乙叉二膦酸3‑7份、异戊烷8‑12份、丙二酸乙二酯7‑11份。本发明在各原料的协同作用下，具有高强度、弹性模量大、抗拉强度高、耐高温、抗拉伸、防鼠咬等高性能，同时，本发明不仅配方组分合理、性能稳定，工艺过程简单易操作，生产效率高，而且可以提高玻璃纤维的韧性，不易折断，阻水效果好，生产成本低，适于工业化生产。

Description

一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱及其制备方法

技术领域

本发明涉及通信光缆领域，具体是一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱及其制备方法。

背景技术

在光缆领域中，采用的纤维纱主要有两种。一种是聚酯纤维纱和合成纤维纱，其优点是成本低，不足之处是抗拉强度低，弹性模量低，断裂伸长率大。另一种是芳纶纤维纱，其优点是力学性能良好，但其不足之处是成本太高。

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，玻璃纤维的弹性模量超过 86Gpa 的不多。与普通无碱玻璃纤维相比，高强度高模量玻璃纤维具有拉伸强度高、弹性模量高、抗冲击性能好、化学稳定性好、抗疲劳性好、耐高温等优良性能，可广泛应用于

航天、航空、兵器等对复合材料性能要求苛刻的领域。

不过，玻璃纤维的缺点是性脆，耐磨性较差。现有的玻璃纤维在光缆领域中存在抗拉强度低、弹性模量低、韧性低、不防鼠咬等不足，高强度高模量玻璃纤维的生产难度更大，生产成本更高，限制了其大规模的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗拉强度高、弹性模量大、耐高温、防鼠咬效果极为明显的用于通信光纤中的玻璃纤维纱及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维40-46份、铝酸钙6-12份、丙三醇2-10份、羟基乙叉二膦酸3-7份、异戊烷8-12份、丙二酸乙二酯7-11份。

作为本发明的优选方案，本发明是由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维42-44份、铝酸钙8-10份、丙三醇4-8份、羟基乙叉二膦酸4-6份、异戊烷9-11份、丙二酸乙二酯8-10份。

作为本发明的优选方案，本发明是由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维43份、铝酸钙8份、丙三醇6份、羟基乙叉二膦酸5份、异戊烷10份、丙二酸乙二酯9份。

本发明还提供一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱的制备方法，由以下步骤组成：

1）将铝酸钙用气流研磨成流动粉末，粒度为 1-5微米；

2）将铝酸钙流动粉末与丙三醇混合配制成铝酸钙溶液；

3）在氮气保护下升温至65-75℃，将玻璃纤维置入铝酸钙溶液，并在该温度下加热搅拌60-70min，然后同时缓慢加入一半量的异戊烷和一半量的丙二酸乙二酯，水浴升温至85-95℃，并在该温度下加热搅拌45-55min；降温至65-75℃，加入剩余一半量的异戊烷和一半量的丙二酸乙二酯，并在该温度下加热搅拌40-60min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至155-165℃，并在该温度下加热65-75min，然后降至80-90℃，并在该温度下加热搅拌30-40min，制得处理玻璃纤维；

4）将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得用于通信光纤中的玻璃纤维纱。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在各原料的协同作用下，具有高强度、弹性模量大、抗拉强度高、耐高温、抗拉伸、防鼠咬等高性能，同时，本发明不仅配方组分合理、性能稳定，工艺过程简单易操作，生产效率高，而且可以提高玻璃纤维的韧性，不易折断，阻水效果好，生产成本低，适于工业化生产。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例中，一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维40份、铝酸钙6份、丙三醇2份、羟基乙叉二膦酸3份、异戊烷8份、丙二酸乙二酯7份。

本发明还提供一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱的制备方法，由以下步骤组成：

1）将铝酸钙用气流研磨成流动粉末，粒度为1微米；

2）将铝酸钙流动粉末与丙三醇混合配制成铝酸钙溶液；

3）在氮气保护下升温至65℃，将玻璃纤维置入铝酸钙溶液，并在该温度下加热搅拌60min，然后同时缓慢加入一半量的异戊烷和一半量的丙二酸乙二酯，水浴升温至85℃，并在该温度下加热搅拌45min；降温至65℃，加入剩余一半量的异戊烷和一半量的丙二酸乙二酯，并在该温度下加热搅拌40min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至155℃，并在该温度下加热65min，然后降至80℃，并在该温度下加热搅拌30min，制得处理玻璃纤维；

4）将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得用于通信光纤中的玻璃纤维纱。

实施例2

本发明实施例中，一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维46份、铝酸钙12份、丙三醇10份、羟基乙叉二膦酸7份、异戊烷12份、丙二酸乙二酯11份。

本发明还提供一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱的制备方法，由以下步骤组成：

1）将铝酸钙用气流研磨成流动粉末，粒度为 5微米；

2）将铝酸钙流动粉末与丙三醇混合配制成铝酸钙溶液；

3）在氮气保护下升温至75℃，将玻璃纤维置入铝酸钙溶液，并在该温度下加热搅拌70min，然后同时缓慢加入一半量的异戊烷和一半量的丙二酸乙二酯，水浴升温至95℃，并在该温度下加热搅拌55min；降温至75℃，加入剩余一半量的异戊烷和一半量的丙二酸乙二酯，并在该温度下加热搅拌60min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至165℃，并在该温度下加热75min，然后降至90℃，并在该温度下加热搅拌40min，制得处理玻璃纤维；

4）将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得用于通信光纤中的玻璃纤维纱。

实施例3

本发明实施例中，一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维42份、铝酸钙8份、丙三醇4份、羟基乙叉二膦酸4份、异戊烷9份、丙二酸乙二酯8份。

本发明还提供一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱的制备方法，由以下步骤组成：

1）将铝酸钙用气流研磨成流动粉末，粒度为 2微米；

2）将铝酸钙流动粉末与丙三醇混合配制成铝酸钙溶液；

3）在氮气保护下升温至67℃，将玻璃纤维置入铝酸钙溶液，并在该温度下加热搅拌62min，然后同时缓慢加入一半量的异戊烷和一半量的丙二酸乙二酯，水浴升温至87℃，并在该温度下加热搅拌47min；降温至67℃，加入剩余一半量的异戊烷和一半量的丙二酸乙二酯，并在该温度下加热搅拌45min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至157℃，并在该温度下加热68min，然后降至82℃，并在该温度下加热搅拌32min，制得处理玻璃纤维；

4）将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得用于通信光纤中的玻璃纤维纱。

实施例4

本发明实施例中，一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维44份、铝酸钙10份、丙三醇9份、羟基乙叉二膦酸6份、异戊烷11份、丙二酸乙二酯10份。

本发明还提供一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱的制备方法，由以下步骤组成：

1）将铝酸钙用气流研磨成流动粉末，粒度为 4微米；

2）将铝酸钙流动粉末与丙三醇混合配制成铝酸钙溶液；

3）在氮气保护下升温至73℃，将玻璃纤维置入铝酸钙溶液，并在该温度下加热搅拌68min，然后同时缓慢加入一半量的异戊烷和一半量的丙二酸乙二酯，水浴升温至92℃，并在该温度下加热搅拌52min；降温至72℃，加入剩余一半量的异戊烷和一半量的丙二酸乙二酯，并在该温度下加热搅拌58min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至162℃，并在该温度下加热72min，然后降至88℃，并在该温度下加热搅拌38min，制得处理玻璃纤维；

4）将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得用于通信光纤中的玻璃纤维纱。

实施例5

本发明实施例中，一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维43份、铝酸钙8份、丙三醇6份、羟基乙叉二膦酸5份、异戊烷10份、丙二酸乙二酯9份。

本发明还提供一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱的制备方法，由以下步骤组成：

1）将铝酸钙用气流研磨成流动粉末，粒度为3微米；

2）将铝酸钙流动粉末与丙三醇混合配制成铝酸钙溶液；

3）在氮气保护下升温至70℃，将玻璃纤维置入铝酸钙溶液，并在该温度下加热搅拌65min，然后同时缓慢加入一半量的异戊烷和一半量的丙二酸乙二酯，水浴升温至90℃，并在该温度下加热搅拌50min；降温至70℃，加入剩余一半量的异戊烷和一半量的丙二酸乙二酯，并在该温度下加热搅拌50min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至160℃，并在该温度下加热70min，然后降至85℃，并在该温度下加热搅拌35min，制得处理玻璃纤维；

4）将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得用于通信光纤中的玻璃纤维纱。

对比例1

除不含有羟基乙叉二膦酸外，其配方及制备过程与实施例5一致。

对比例2

除不含有异戊烷外，其配方及制备过程与实施例5一致。

使用时用户采用现有设备和技术，将其缠绕覆裹在光缆的缆芯表面，结果如表1所示。

主要技术参数：(规格600Tex检测结果)

表1

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

对比例1

对比例2

线密度

600±10

600±10

600±10

600±10

600±10

325±10

345±10

断裂强度N

≥300

≥310

≥320

≥310

≥320

≥200

≥180

弹性模量GPa

≥68

≥67

≥68

≥68

≥73

≥32

≥31

断裂伸长率%

≤2.1

≤1.9

≤1.9

≤2.2

≤1.9

≤2.7

≤2.6

防鼠咬

明显

明显

明显

明显

明显

不明显

不明显

高温线收缩（500℃）

2.1%

2.1%

1.9%

2.0%

1.9%

12.3%

13.4%

从表1可知，本发明在各原料的协同作用下，才能具有高强度、高弹性、耐高温、抗拉伸、防鼠咬等高性能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种用于通信光纤中的玻璃纤维纱，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维40-46份、铝酸钙6-12份、丙三醇2-10份、羟基乙叉二膦酸3-7份、异戊烷8-12份、丙二酸乙二酯7-11份。

2.根据权利要求1所述的用于通信光纤中的玻璃纤维纱，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维42-44份、铝酸钙8-10份、丙三醇4-8份、羟基乙叉二膦酸4-6份、异戊烷9-11份、丙二酸乙二酯8-10份。

3.根据权利要求2所述的用于通信光纤中的玻璃纤维纱，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维43份、铝酸钙8份、丙三醇6份、羟基乙叉二膦酸5份、异戊烷10份、丙二酸乙二酯9份。

4.一种如权利要求1-3任一所述的用于通信光纤中的玻璃纤维纱的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：

1）将铝酸钙用气流研磨成流动粉末，粒度为 1-5微米；

2）将铝酸钙流动粉末与丙三醇混合配制成铝酸钙溶液；

3）在氮气保护下升温至65-75℃，将玻璃纤维置入铝酸钙溶液，并在该温度下加热搅拌60-70min，然后同时缓慢加入一半量的异戊烷和一半量的丙二酸乙二酯，水浴升温至85-95℃，并在该温度下加热搅拌45-55min；降温至65-75℃，加入剩余一半量的异戊烷和一半量的丙二酸乙二酯，并在该温度下加热搅拌40-60min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至155-165℃，并在该温度下加热65-75min，然后降至80-90℃，并在该温度下加热搅拌30-40min，制得处理玻璃纤维；

4）将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得用于通信光纤中的玻璃纤维纱。