CN112908550B - 一种连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线，属于材料领域。本发明所述的制备连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线的方法，包括如下步骤：在导体表面采用氧化铝纤维通过二维编织方法在导体外形成致密保护层；之后涂覆涂层溶液，干燥，得到所述的连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线；其中所述的二维编织方法中内外编织层编织结构都采用2×2结构；编织角为18‑22°；内编织层花节为2.5‑3mm，外编织层花节为2‑2.5mm。本发明所述的连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线具有良好的柔软性，很高的强度，且使用温度可达1200℃，在国内将有极大的市场前景。

Description

一种连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线
技术领域
本发明涉及一种连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线，属于材料领域。
背景技术
高温传感器信号导线常常用于高温、强震、强冲击等条件恶劣环境中，要求其具有结构简单、耐高温。但随着传感器的不断升级，对耐高温导线的使用温度不断提高。使用环境的温度会对传感器信号导线的使用性能造成严重影响，导线损伤严重，不能满足现在的使用需求。
因此，如何制备一种提高导线使用温度、减少温度对导线的信号传输干扰且具有一定的使用强度的高温传感器信号导线是目前亟需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述至少一个问题，本发明对导体绝缘层进行改进，使用氧化铝纤维编织结构层进行包覆芯材镀镍铜线导体，在不影响其信号传输作用的条件下，来提高导线的使用温度，且具有良好的柔软性能和强度，满足苛刻的服役环境对信号导线的性能要求。
本发明通过在导体外制备耐高温绝缘保护层，使用二维编织技术，将连续氧化铝纤维在导体外编织成双层编织包覆层，可形成致密耐高温绝缘保护层。然后在编织层外涂刷有机硅耐高温绝缘涂料，实现了在提高耐高温绝缘保护层的致密性同时，可以起到保护内部连续纤维编织层。
本发明的第一个目的是提供一种制备连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线的方法，包括如下步骤：
在导体表面采用连续氧化铝纤维束通过二维编织方法在导体外形成致密保护层；之后涂覆涂层溶液，干燥，得到所述的连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线；其中所述的二维编织方法中内外编织层编织结构都采用2×2结构。
在本发明的一种实施方式中，所述的二维编织方法中编织角为18-22°。
在本发明的一种实施方式中，所述的二维编织方法中内编织层花节为2.5-3mm，外编织层花节为2-2.5mm。
在本发明的一种实施方式中，所述的二维编织方法中外编织层花节小于内层编织花节。
在本发明的一种实施方式中，所述的导体包括纯铜导线、镀镍铜线。
在本发明的一种实施方式中，所述的导体的直径为0.1-1mm。
在本发明的一种实施方式中，所述的涂层溶液包括ZS-1091耐高温陶瓷绝缘涂料，ZS-1091耐高温陶瓷绝缘涂料分为A、B液，混合比例为2：1(粉：液体)；购自北京志盛威华科技发展有限公司。
在本发明的一种实施方式中，所述的涂层的厚度为0.1-0.3mm。
在本发明的一种实施方式中，所述的涂覆为浸渍、喷涂、刷涂中的一种。
在本发明的一种实施方式中，所述的干燥是常温放置1h后，在200℃下干燥2h。
在本发明的一种实施方式中，所述的连续氧化铝纤维束购自上海榕融新材料科技有限公司的赤羽连续氧化铝纤维，直径为0.1-0.2mm，光滑柔软，具有优良的耐高温性能，常规使用温度可达1375℃，具有良好的高温稳定性，导热率低。
本发明的第二个目的是本发明所述的方法制备得到的连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线。
本发明所述的第三个目的是本发明所述的连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线在信号传输领域的应用。
本发明的有益效果：
(1)本发明的方法中采用的连续氧化铝纤维具有相对较高的弹性模量，低密度，低绝缘系数，高电导率和高强度等特性，可满足信号导线在苛刻服役环境中的使用性能要求。
(2)本发明的制备方法工艺简单，通过在导体外编织双层致密编织层，并可直接使用刷子涂敷ZS-1091耐高温陶瓷绝缘涂料；编织层在24锭双头立式编织机上进行编织，可以低成本、高效率生产；在编织层使用小编织角，是为了保证纤维强度利用率、低延伸率，从而保证信号导线的使用强度；使用双层编织，纤维体积含量提高，在导体外部形成致密的编织层，提高隔热绝缘效果。
(3)本发明所述的连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线具有良好的柔软性，很高的强度，且使用温度可达1200℃，在国内将有极大的市场前景。
附图说明
图1为一种氧化铝连续纤维编织超高温传感器信号导线的结构示意图；其中1、镀镍铜线导体；2、内编织层；3、外编织层。
图2为2×2编织结构图。
图3为3×3编织结构图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。实施例采用的连续氧化铝纤维购自上海榕融新材料科技有限公司的赤羽连续氧化铝纤维，直径为0.15mm，光滑柔软，具有优良的耐高温性能，常规使用温度可达1375℃，具有良好的高温稳定性，导热率低。涂层溶液为ZS-1091耐高温陶瓷绝缘涂料，ZS-1091耐高温陶瓷绝缘涂料分为A、B液，混合比例为2：1(粉：液体)；购自北京志盛威华科技发展有限公司。
性能测试：
力学性能测试：通过拉伸实验测试其拉断力，来比较导线的力学性能。
热性能试验：任意选取一个已经制作完毕的股线放入热失重分析仪的陶瓷坩埚中，将陶瓷坩埚放于测试杆上，盖上炉盖。测试条件：从30℃升温至2000℃，升温速率10℃/min，N2气氛。实验数据处理得到DTG曲线，曲线峰值(初始分解温度)即为股线的最高耐热温度。
绝缘电阻测试：使用绝缘电阻测试仪测试耐高温绝缘保护层的绝缘电阻。剪裁一段制备的线体，去除芯部镀镍铜线导体进行测试。
柔软性能测试：剪取一段制备的线体进行线体的弯曲性能测试，记录其弯曲半径。
导电性能测试：剪裁一段制备的线体，使用直流电阻测量仪对芯部镀镍铜线导体进行测试，记录其直流电阻。
实施例1
一种制备连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线的方法，包括如下步骤：
使用二维编织方法，在镀镍铜线导体(直径为0.7mm)外编织双层致密绝缘保护层，具体如下：编织机使用24锭头立式编织机，但使用其中8只纱筒进行编织；编织时使用单股连续氧化铝纤维束(直径0.15mm)，内外编织层编织结构都采用2×2结构；编织角为20°；内编织层花节为2.71mm，外编织层花节为2.15mm；编织后导体的直径为2.3mm；之后在编织后的导体表面喷涂ZS-1091耐高温陶瓷绝缘涂料0.3mm；最后常温放置1h后，在200℃下干燥2h，得到连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线。
对照例1
调整实施例1中内编织层编织结构采用3×3结构，其他和实施例1保持一致，得到连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线。
对照例2
调整实施例1中外编织层编织结构采用3×3结构，其他和实施例1保持一致，得到连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线。
对照例3
调整实施例1中内编织层花节为2.15mm，其他和实施例1保持一致，得到连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线。
对照例4
调整实施例1中内编织层花节为2mm，其他和实施例1保持一致，得到连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线。
对照例5
省略喷涂涂层ZS-1091耐高温陶瓷绝缘涂料的步骤，其他和实施例1保持一致，得到连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线。
对照例6
省略二维编织的步骤，直接在镀镍铜线导体(0.5mm)喷涂ZS-1091耐高温陶瓷绝缘涂料，其他和实施例1保持一致，得到连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线。
对照例7
调整实施例1中编织角为15°，其他和实施例1保持一致，得到连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线。
对照例8
调整实施例1中编织角为25°，其他和实施例1保持一致，得到连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线。
对照例9
只编织一层，编织花节与双层编织内编织层花节高度一样，为2.71mm，其他和实施例1保持一致，得到连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线。
将实施例1和对照例1-9的连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线进行性能测试，测试结果如下：
表1实施例1和对照例1-9的的测试结果
Figure BDA0002902103170000051
其中，D为导线外径。
本发明的编织层在24锭双头立式编织机上进行编织，可以低成本、高效率生产；使用八只纱筒、单股纤维束纱线编织可以提供小直径线体；在编织层使用小编织角，是为了保证纤维强度利用率、低延伸率，从而保证信号导线的使用强度；使用双层编织，可以在导体外部形成致密的编织层，纤维体积含量提高；且制备的水性无机高温绝缘涂料，不仅不影响传感器信号导线电导率，而且可显著提高导线的耐高温性能，且使用温度可达1200℃以上，满足导线在超高温环境中的服役要求。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的技术和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (4)

1.一种制备连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线的方法，其特征在于，所述的方法使用二维编织方法，在镀镍铜线导体外编织双层致密绝缘保护层；
具体如下：编织机使用24锭头立式编织机，但使用其中8只纱筒进行编织；编织时使用单股连续氧化铝纤维束，内外编织层编织结构都采用2×2结构；编织角为20°；内编织层花节为2.71mm，外编织层花节为2.15mm；编织后导体的直径为2.3mm；之后在编织后的导体表面喷涂ZS-1091耐高温陶瓷绝缘涂料0.3mm；最后常温放置1h后，在200℃下干燥2h，得到连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线；
其中，镀镍铜线导体的直径为0.7mm；单股连续氧化铝纤维束的直径0.15mm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的连续氧化铝纤维束是赤羽连续氧化铝纤维。
3.权利要求1或2所述的方法制备得到的连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线。
4.权利要求3所述的连续氧化铝纤维编织超高温传感器信号导线在信号传输领域的应用。
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