CN114924368B - 一种光缆用加强件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光缆领域，尤其涉及一种光缆用加强件及其制备方法。加强件包括：空心管载体，和采用松装填充的方式装填在空心管载体中的吸能微珠。所述光缆用加强件的具体制备工艺为：以铝基空心管为主体，向其内松装填充吸能微珠，填充完成后封端处理，得到预管材，对预管材进行拉拔处理，至达到预定线径后停止拉拔，即得到以铝基空心管载体填充吸能微珠构成的光缆用加强件。本发明加强件能够有效用于轻量化光缆的制备，所得加强件具有良好的性能，能够有效实现对冲击力的二次缓冲，对光缆产生良好的保护效果。

Description

一种光缆用加强件及其制备方法

技术领域

本发明属于光缆领域，尤其涉及一种光缆用加强件及其制备方法。

背景技术

加强件是光缆中常用的、用于提高光缆、电缆和光电混合缆等光缆力学性能的重要组成部件。由于对加强件有较高的力学性能要求，通常采用钢丝或纤维增强复合材料(FRP)作为光缆的加强件。

随着对光缆需求的多样化，钢丝和FRP加强件产生了使用的局限性。在常规的GYTA、GYTS光缆中，钢丝加强件占据比重较小，但若应用在特定的超轻质光缆中，钢丝加强件则比重过高，因此，超轻质光缆往往避免使用钢丝加强件。FRP的密度远低于钢丝密度，轻质光缆采用FRP加强件时，由于光缆布线需要频繁弯曲，FRP加强件虽然在拉伸强度上满足使用需求，但其脆性较高，因此其在用于超轻质光缆时，容易导致光缆质量下降，使用寿命短、局限性较大。

因此，开发一种质轻且具有良好抗冲击性能的加强件具有十分重大的意义。

发明内容

为解决现有的加强件存在较强的局限性，或存在密度过大，或存在机械性能较差，且现有的加强件抗冲击性能较差等问题，本发明提供了一种光缆用加强件，并提供了该加强件的制备方法。

本发明的目的在于：

一、提高加强件的抗冲击性能；

二、确保加强件具有较低的比重；

三、提高加强件的结构稳定性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种光缆用加强件，包括：

空心管载体，和采用松装填充的方式装填在空心管载体中的吸能微珠。

作为优选，

所述空心管载体为铝基空心管；

所述吸能微珠包括壳体和壳体内填充的吸能填料。

作为优选，

所述吸能填料由以下方法进行制备：

将羟基封端聚硅氧烷和200～500目二氧化硅细粉以体积质量比100mL:(15～25)g的比例混合，恒温处理后与其1.0～1.1倍体积的异丙醇混合形成负载液，将聚氨酯泡沫球浸渍于负载液中，超声震荡并减压过滤后得到中间体小球，将中间体小球分散在含有氯铂酸和硼酸的处理液中，剪切分散后逐滴加入含氢硅油，即得到吸能微珠。

一种光缆用加强件的制备方法，

所述光缆用加强件的具体制备工艺为：

以铝基空心管为主体，向其内松装填充吸能微珠，填充完成后封端处理，得到预管材，对预管材进行拉拔处理，至达到预定线径后停止拉拔，即得到以铝基空心管载体填充吸能微珠构成的光缆用加强件。

作为优选，

所述封端处理通过填充环氧树脂方式进行。

作为优选，

所述拉拔处理于50～60℃条件下进行。

作为优选，

所述拉拔处理控制单位时间线径缩小量≤3％/min。

作为优选，

拉拔处理后，以钝化液处理使所述铝基空心管载体表面氧化形成氧化铝膜层。

本发明技术方案的本质是基于轻量化的铝基空心管，利用超轻质化的特点配合其内部填充的特殊吸能微珠，实现加强件的轻量化及抗冲击性能的强化。所填充的吸能微珠为经过研制特适配于光缆使用的吸能微珠，其能够通过硬化的方式实现应力的吸收，在外力增大至一定程度后，其还会通过“破碎”的形式进一步吸收外力，以实现良好的抗冲击缓冲效果。

吸能填料具备一定的基础抗冲击能力，通过二级缓冲，还能够产生进一步的保护阈值。当冲击力达到一定阈值时，通过破碎完成第二次的应力吸收。在吸能填料外包覆壳体形成吸能微珠，通过此种设置，能够对吸能填料的冲击力阈值进行控制，以适配实际光缆的使用。并且，通过在吸能填料外形成特质的“软壳体”，能够提高其流动性并避免其硬化对加强件载体造成损伤。

另一方面，本发明需要在铝基空心管外表面氧化形成氧化铝膜，实际也是为了强化铝基空心管的力学性能，使其具有更加耐磨且不易破损的外表面。氧化铝的硬度和耐磨性均优于金属铝，同时采用氧化的方式形成以铝基空心管为载体在其外表面直接原位形成氧化铝，相对较为可控并且能够避免铝管的直接硬化，导致其无法弯折、弯曲等。

在制备过程中，需要尤为注意的是，每次拉拔过程中控制单位时间线径缩小量≤3％/min，因为本发明采用了独特的吸能微珠填充，其在拉拔速率过快时会产生硬化，进而导致载体破裂或变形。

本发明的有益效果是：

1)本发明加强件能够有效用于轻量化光缆的制备；

2)能够有效实现对冲击力的二次缓冲，对光缆产生良好的保护效果；

3)制备工艺简洁高效，适用于批量化生产。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明吸能微珠的结构示意图；

图3为本发明实施例1所制得吸能微珠内部吸能填料的表征示意图；

图中：100空心管载体，200吸能微珠，201壳体，202吸能填料。

具体实施方式：

以下结合具体实施例和说明书附图对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如无特殊说明，本发明实施例所用原料均为市售或本领域技术人员可获得的原料；如无特殊说明，本发明实施例所用方法均为本领域技术人员所掌握的方法。

实施例

一种如图1所示的光缆用加强件，其具体包括：

空心管载体100，和采用松装填充的方式装填在空心管载体100中的吸能微珠200；

具体的，所述空心管载体100为铝基空心管；

所述吸能微珠200如图2所示，包括壳体201和壳体201内填充的吸能填料202；

所述吸能微珠200的具体制备工艺如下：

将羟基封端聚硅氧烷和200～500目二氧化硅细粉以体积质量比100mL:(15～25)g的比例混合，置于烘箱中以60～80℃恒温处理150～210min，随后与其1.0～1.1倍体积的异丙醇混合形成负载液，将聚氨酯泡沫破碎为粒径≤1mm的小球后浸渍于负载液中，0.5～0.6atm低压条件下超声震荡8～10min，减压过滤后得到中间体小球，将中间体小球分散在含有氯铂酸和硼酸的处理液中，剪切分散30～60min后逐滴加入含氢硅油，即得到形成弹性壳体201包封的吸能微珠200；

所述光缆用加强件的具体制备工艺为：

以内径8.0mm、壁厚2.0mm的空心铝金属管为主体，向铝金属管内松装填充吸能微珠200，填充完成后填充环氧树脂封端处理，得到预管材，于50～60℃条件下对预管材进行拉拔处理，每次拉拔过程中控制单位时间线径缩小量≤3％/min，至达到预定线径后停止拉拔，随后以钝化液处理使其表面氧化形成氧化铝膜层，即得到以铝基空心管载体100填充吸能微珠200构成的光缆用加强件。

实施例1

吸能微珠200的制备：

将甲基羟基硅油和360目二氧化硅细粉以体积质量比100mL:20g的比例混合，置于烘箱中以65℃恒温处理180min，随后与其1.1倍体积的异丙醇混合形成负载液，将聚氨酯泡沫破碎为粒径≤1mm的小球后以松装体积/体积比为1：4的比例浸渍于负载液中，0.55atm低压条件下超声震荡10min，减压过滤后得到中间体小球，将中间体小球分散在含有0.10wt％氯铂酸和15wt％硼酸的水溶液处理液中，剪切分散45min后逐滴加入含氢硅油，至小球表面封闭、溶液明显分层，即得到形成弹性壳体201包封的吸能微珠200。

将所得吸能微珠200切剖后，对其内部结构进行表征。表征结构如图3所示。从表征图中可以看出，吸能微珠200内的吸能填料202保持了原聚氨酯泡沫的纤维结构，而在其纤维结构的基础上，进一步产生了二级的蛛网状结构，蛛网状结构对纤维结构进行缠结，当吸能微珠200/吸能填料202受力后，缓慢受力时纤维结构扩张带动蛛网状结构扩张，具有良好的蠕变性，而在瞬间受力较大时，蛛网状结构限制了纤维结构的扩张和运动，导致其被压紧，进而产生硬化，而瞬间受力超过其硬化承受阈值后，蛛网状结构断裂，纤维结构分离，形成类似“破碎”的效果，产生吸能的作用。

实施例2

吸能微珠200的制备：

将甲基羟基硅油和240目二氧化硅细粉以体积质量比100mL:25g的比例混合，置于烘箱中以80℃恒温处理150min，随后与其1.0倍体积的异丙醇混合形成负载液，将聚氨酯泡沫破碎为粒径≤1mm的小球后以松装体积/体积比为1：3的比例浸渍于负载液中，0.5atm低压条件下超声震荡8min，减压过滤后得到中间体小球，将中间体小球分散在含有0.05wt％氯铂酸和12wt％硼酸的水溶液处理液中，剪切分散60min后逐滴加入含氢硅油，至小球表面封闭、溶液明显分层，即得到形成弹性壳体201包封的吸能微珠200。

实施例3

吸能微珠200的制备：

将甲基羟基硅油和480目二氧化硅细粉以体积质量比100mL:15g的比例混合，置于烘箱中以60℃恒温处理210min，随后与其1.0倍体积的异丙醇混合形成负载液，将聚氨酯泡沫破碎为粒径≤1mm的小球后以松装体积/体积比为1：5的比例浸渍于负载液中，0.6atm低压条件下超声震荡10min，减压过滤后得到中间体小球，将中间体小球分散在含有0.15wt％氯铂酸和16wt％硼酸的水溶液处理液中，剪切分散30min后逐滴加入含氢硅油，至小球表面封闭、溶液明显分层，即得到形成弹性壳体201包封的吸能微珠200。

实施例4

以内径8.0mm、壁厚2.0mm的空心铝金属管为主体，向铝金属管内松装填充实施例1所制得的吸能微珠200，填充完成后填充E-51环氧树脂封端处理，得到预管材，于55℃条件下对预管材进行拉拔处理，每次拉拔过程中控制单位时间线径缩小量≤3％/min，至达到预定线径(1.2mm)后停止拉拔加工，随后以三价铬钝化液处理使其表面氧化形成氧化铝膜层，即得到以铝基空心管载体100填充吸能微珠200构成的光缆用加强件。

实施例5

以内径8.0mm、壁厚2.0mm的空心铝金属管为主体，向铝金属管内松装填充实施例2所制得的吸能微珠200，填充完成后填充E-51环氧树脂封端处理，得到预管材，于55℃条件下对预管材进行拉拔处理，每次拉拔过程中控制单位时间线径缩小量≤3％/min，至达到预定线径(1.2mm)后停止拉拔加工，随后以三价铬钝化液处理使其表面氧化形成氧化铝膜层，即得到以铝基空心管载体100填充吸能微珠200构成的光缆用加强件。

实施例6

以内径8.0mm、壁厚2.0mm的空心铝金属管为主体，向铝金属管内松装填充实施例3所制得的吸能微珠200，填充完成后填充E-51环氧树脂封端处理，得到预管材，于55℃条件下对预管材进行拉拔处理，每次拉拔过程中控制单位时间线径缩小量≤3％/min，至达到预定线径(1.2mm)后停止拉拔加工，随后以三价铬钝化液处理使其表面氧化形成氧化铝膜层，即得到以铝基空心管载体100填充吸能微珠200构成的光缆用加强件。

对比例1

方案CN114496369A实施例1所记载轻质加强件。

对比例2

吸能凝胶球的制备：

将甲基羟基硅油和360目二氧化硅细粉以体积质量比100mL:20g的比例混合，置于烘箱中以65℃恒温处理180min，随后与其1.1倍体积的异丙醇混合形成负载液，将聚氨酯泡沫破碎为粒径≤1mm的小球后以松装体积/体积比为1：4的比例浸渍于负载液中，0.55atm低压条件下超声震荡10min，减压过滤后得到中间体小球，将中间体小球分散在15wt％硼酸水溶液处理液中，剪切分散45min后逐滴加入含氢硅油，至溶液明显分层，即得到形成弹性壳体201包封的吸能凝胶球；

以内径8.0mm、壁厚2.0mm的空心铝金属管为主体，向铝金属管内松装填充吸能凝胶球，填充完成后填充E-51环氧树脂封端处理，得到预管材，于55℃条件下对预管材进行拉拔处理，每次拉拔过程中控制单位时间线径缩小量≤3％/min，至达到预定线径(1.2mm)后停止拉拔加工，随后以三价铬钝化液处理使其表面氧化形成氧化铝膜层，即得到以铝基空心管载体100填充吸能微珠200构成的光缆用加强件。

测试

对上述实施例4～6和对比例1～2的加强件进行冲击力吸收试验。将加强件置于载荷试验台上，对加强件依次施加1.5kN、2.0kN、2.5kN、3.0kN、3.5kN和4.0kN的冲击力，并记录每次冲击后载荷试验台承受的实际载荷，如下表所示：

冲击力

1.5kN

2.0kN

2.5kN

3.0kN

3.5kN

4.0kN

实施例4

0.78kN

1.09kN

1.36kN

1.87kN

2.42kN

1.86kN

实施例5

0.75kN

1.10kN

1.39kN

1.86kN

2.44kN

1.91kN

实施例6

0.72kN

1.06kN

1.40kN

1.82kN

2.46kN

1.88kN

对比例1

0.81kN

1.11kN

1.29kN

1.79kN

2.43kN

2.86kN

对比例2

0.86kN

1.27kN

1.62kN

2.04kN

2.59kN

1.94kN

从上表测试结果可以看出，在中低载荷情况下(2.0～3.5kN)本发明加强件的吸收冲击力性能略低于对比例1，但进一步增大载荷的情况下，本发明加强件中的吸能填料发生破碎，能够进一步显著吸收冲击力。与对比例2相比，本发明在全部实验条件下，其性能表现均略优于对比例2。

且在实际观察中看出，对比例2的加强件受冲击后出现局部的粗细不均，且在多次冲击后，铝基空心管载体100出现轻微的变形，而实施例4～6加强件均未出现上述情况，表明其吸能微珠200外表面的弹性壳体201能够非常有效地对吸能填料202进行约束，通过硬化避免铝基空心管损伤，延长了加强件的使用寿命。

Claims (7)

1.一种光缆用加强件，其特征在于，包括：

空心管载体，和采用松装填充的方式装填在空心管载体中的吸能微珠；

所述吸能微珠由以下方法进行制备：

将羟基封端聚硅氧烷和200～500 目二氧化硅细粉以体积质量比100 mL:（15～25）g的比例混合，于60～80 ℃条件下恒温处理150～210 min，随后与其1.0～1.1 倍体积的异丙醇混合形成负载液，将聚氨酯泡沫球破碎为粒径≤1 mm的小球后浸渍于负载液中，0.5～0.6 atm低压条件下超声震荡8～10 min，并减压过滤后得到中间体小球，将中间体小球分散在含有氯铂酸和硼酸的处理液中，剪切分散30～60 min后逐滴加入含氢硅油，即得到吸能微珠。

2.根据权利要求1所述的一种光缆用加强件，其特征在于，

所述空心管载体为铝基空心管；

所述吸能微珠包括壳体和壳体内填充的吸能填料。

3.一种如权利要求1或2所述光缆用加强件的制备方法，其特征在于，

所述光缆用加强件的具体制备工艺为：

以铝基空心管为主体，向其内松装填充吸能微珠，填充完成后封端处理，得到预管材，对预管材进行拉拔处理，至达到预定线径后停止拉拔，即得到以铝基空心管载体填充吸能微珠构成的光缆用加强件。

4.根据权利要求3所述的一种光缆用加强件的制备方法，其特征在于，

所述封端处理通过填充环氧树脂方式进行。

5.根据权利要求3所述的一种光缆用加强件的制备方法，其特征在于，

所述拉拔处理于50～60 ℃条件下进行。

6.根据权利要求3或5所述的一种光缆用加强件的制备方法，其特征在于，

所述拉拔处理控制单位时间线径缩小量≤3 %/min。

7.根据权利要求3所述的一种光缆用加强件的制备方法，其特征在于，

拉拔处理后，以钝化液处理使所述铝基空心管载体表面氧化形成氧化铝膜层。