專利名稱：一種電纜復(fù)合芯及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明特別涉及一種電纜復(fù)合芯及其制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電纜芯為鋼芯，鋼芯電纜工作溫度范圍小、膨脹系數(shù)大、彈性模量低。復(fù)合芯是以包括在熱固性樹脂基體中的至少一種增強纖維，其工作溫度大約在90-230°C的范圍 內(nèi)，具有更高的彈性模量和更小的膨脹系數(shù)。在CN1649718A中提供了 “鋁導(dǎo)體復(fù)合芯增強 電纜以及制造方法”，它包括在熱固性樹脂基體中縱向定向且基本連續(xù)的增強纖維，能夠在 大約90 230°C的范圍內(nèi)工作。制造方法為提供預(yù)定數(shù)目的纖維束，引導(dǎo)纖維束通過充 滿樹脂的浸漿槽，使用B階段爐和多個隔開套，以便成型和壓縮所述纖維束，以及固化復(fù)合 芯部件。上述復(fù)合芯增強電纜由于基體只為熱固性樹脂，韌性不理想，原材料成本高，耐溫 仍不夠高，表面不耐磨，工藝復(fù)雜，設(shè)備投資大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種耐高溫、抗老化、拉伸強度高、具有極高的韌 性，原材料全部國產(chǎn)化，生產(chǎn)成本低，工藝簡單，設(shè)備投資小的電纜復(fù)合芯及其制造方法。本發(fā)明涉及的電纜復(fù)合芯，是由縱向定向分布的內(nèi)層碳纖維和外層玻璃纖維以 及附著在內(nèi)層碳纖維和外層玻璃纖維上的混合樹脂基體構(gòu)成，按照復(fù)合芯總重量碳纖維 56-66 %、玻璃纖維12-18 %和混合樹脂22-26 %，所述的混合樹脂是由混合物A和占混合 物A重量0. 2-0. 8%的氯化磷、0. 5-1. 的芐基二甲胺、1. 7-2. 3%的內(nèi)脫模劑INT-1846N、 1.2-1. 8%的二甲基硅油組成，所述的混合物A按照重量份數(shù)比是由雙間苯二酚四縮水甘 油醚2. 8-3. 2份，F(xiàn)B樹脂1份，熱塑性硼酚醅樹脂1份、甲基納迪克酸酐2. 8-3. 2份、3，3、， 4，苯酮四羧酸二酐1份和氯橋酸酐1份組成。上述的電纜復(fù)合芯，在附著在玻璃纖維的混合樹脂中還加入占混合樹脂總量 0. 5-2%的納米級氧化鋁，以起到耐磨作用，并提高絕緣性能。本發(fā)明涉及的電纜復(fù)合芯的制造方法，其步驟如下1、按照重量比取雙間苯二酚四縮水甘油醚2. 8-3. 2份、FB樹脂1份和熱塑性硼酚 醅樹脂1份、甲基納迪克酸酐2. 8-3. 2份、3，4，-苯酮四羧酸二酐1份和氯橋酸酐1份 混合，制得混合物A ；以混合物A重量100%計取氯化磷0. 2-0. 8%、芐基二甲胺0. 5-1. 1 % 作為促進劑加入混合物A中，取內(nèi)脫模劑INT-1846N1. 7-2. 3%、二甲基硅油1. 2-1. 8%作為 脫模劑加入混合物A中，制得混合樹脂；將混合樹脂倒入樹脂槽中；2、將拉伸強度為4400_5500Mpa的碳纖維和拉伸強度為3000_3800Mpa的玻璃纖維 分別擺放在紗架上，經(jīng)過導(dǎo)紗板呈多束引出，其中碳纖維在導(dǎo)紗板中部引出，玻璃纖維在導(dǎo) 紗板兩側(cè)引出，再經(jīng)過紅外加熱器烘干，除掉多余水份；3、碳纖維和玻璃纖維烘干后，經(jīng)過導(dǎo)紗板將碳纖維經(jīng)過位于中間的一個樹脂槽浸 漿，將玻璃纖維經(jīng)過位于兩側(cè)的另外二個樹脂槽浸漿，按照重量比碳纖維56-66%、玻璃纖維12-18%、混合樹脂22-26% ；然后分別經(jīng)過導(dǎo)紗板引出，兩側(cè)的玻璃纖維經(jīng)過半圓弧形預(yù) 成型板進行預(yù)成型，中間的碳纖維進入定型模的中心插口，經(jīng)過預(yù)成型的玻璃纖維進入定 型模與熱固化成型模具入口之間的圓環(huán)狀喇叭口，同時將纖維上多余的樹脂去除并回流至 樹脂槽再利用；4、去除多余樹脂的碳纖維和玻璃纖維進入長度為1. 4-2. 4米的熱固化成型模具，以120-240mm/分的速度進行牽引；5、將熱固成型模具按照長度1 1分為第一段和第二段；控制第一段溫度 220-240°C，使浸在纖維上的粘稠狀樹脂熔化；控制第二段溫度180-220°C，使樹脂固化成 型；6、然后經(jīng)過烘箱烘干，控制烘箱溫度120-180°C，進行二次固化，再經(jīng)過牽引機至 收卷機收卷。上述的電纜復(fù)合芯的制造方法，在位于兩側(cè)的樹脂槽加入占混合樹脂總重量 0. 5-2%的納米級氧化鋁，以使外層的玻璃纖維更耐磨。上述的電纜復(fù)合芯的制造方法，牽引時控制牽引速度為150_200mm/分。本發(fā)明將碳纖維和玻璃纖維在含有熱固性樹脂(雙間苯二酚四縮水甘油醚、FB樹 脂)、熱塑性樹脂(熱塑性硼酚醅樹脂)、固化劑、促進劑和脫膜劑的樹脂槽中浸漿，其中雙 間苯二酚四縮水甘油醚為液體，耐高溫(200-250°C )、耐腐蝕、抗老化；FB樹脂為粉末狀， 耐300-40(TC高溫，可耐100千安電流，高阻燃，抗老化；熱塑性硼酚醅樹脂為粉末狀，高阻 燃，韌性好，而氣候變化性能好，可提高電纜韌性，并且可與熱固性樹脂固化，形成鍵合。在 混合樹脂中加入固化劑，其中甲基納迪克酸酐為液體，熱變形溫度高、電性能好，耐高溫，抗 老化；3，3\4，4:苯酮四羧酸二酐耐溫可達240-290°C，可增快固化速度。理論計算，取 雙間苯二酚四縮水甘油醚、FB樹脂和3，3\4，4:苯酮四羧酸二酐的耐溫數(shù)值范圍中間值 可得該復(fù)合芯耐溫數(shù)值范圍中間值為280°C，經(jīng)實際檢測，采用該復(fù)合芯的電纜耐溫可達 235-275°C，抗老化70年以上，拉伸強度2500 2800Mpa，巴氏硬度58-65，收卷直徑是復(fù)合 芯直徑的100倍。并且采用的原料價格低、性能好、強度高，生產(chǎn)工藝簡單，設(shè)備投資小，采 用普通拉擠機即可生產(chǎn)，大大降低了生產(chǎn)成本。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖；圖2是圖1中A-A剖視圖。
具體實施例方式實施例1如圖所示，本發(fā)明涉及的電纜復(fù)合芯，是由縱向定向分布的內(nèi)層碳纖維和外層玻 璃纖維以及附著在內(nèi)層碳纖維和外層玻璃纖維上的混合樹脂基體構(gòu)成，按照復(fù)合芯總重量 碳纖維56%、玻璃纖維18%和混合樹脂26%，所述的混合樹脂是由混合物A和占混合物A 重量0. 2%的氯化磷、0. 5%的芐基二甲胺、1. 7%的內(nèi)脫模劑INT-1846N、1. 2%的二甲基硅 油組成，所述的混合物A按照重量份數(shù)比是由雙間苯二酚四縮水甘油醚(即F-76環(huán)氧樹 脂)2. 8份、FB樹脂1份、熱塑性硼酚醅樹脂1份、甲基納迪克酸酐2. 8份、3，3、，4，4、-苯酮四羧酸二酐1份、氯橋酸酐1份組成，所述的ra樹脂型號為THC-800。實施例2本發(fā)明涉及的電纜復(fù)合芯，是由縱向定向分布的內(nèi)層碳纖維和外層玻璃纖維以 及附著在內(nèi)層碳纖維和外層玻璃纖維上的混合樹脂基體構(gòu)成，按照復(fù)合芯總重量碳纖維 66%、玻璃纖維12%和混合樹脂22%，所述的混合樹脂是由混合物A和占混合物A重量 0.8%的氯化磷、1. 1%的芐基二甲胺、2. 3%的內(nèi)脫模劑INT-1846N、1.8%的二甲基硅油組 成，所述的混合物A按照重量份數(shù)比是由雙間苯二酚四縮水甘油醚(即F-76環(huán)氧樹脂)3.2 份、FB樹脂1份、熱塑性硼酚醅樹脂1份、甲基納迪克酸酐3. 2份、3，4，苯酮四羧酸 二酐1份、氯橋酸酐1份組 成，所述的FB樹脂型號為THC-800。實施例3本發(fā)明涉及的電纜復(fù)合芯是由縱向定向分布的內(nèi)層碳纖維和外層玻璃纖維以 及附著在內(nèi)層碳纖維和外層玻璃纖維上的混合樹脂基體構(gòu)成，按照復(fù)合芯總重量碳纖維 60%、玻璃纖維16%和混合樹脂24%，所述的混合樹脂是由混合物A和占混合物A重量
0.5 %的氯化磷、0. 9 %的芐基二甲胺、2. 0 %的內(nèi)脫模劑INT-1846N、1. 5%的二甲基硅油組 成，所述的混合物A按照重量份數(shù)比是由雙間苯二酚四縮水甘油醚(即F-76環(huán)氧樹脂)3 份、FB樹脂1份、熱塑性硼酚醅樹脂1份、甲基納迪克酸酐3份、3，4，苯酮四羧酸二 酐1份、氯橋酸酐1份組成，所述的FB樹脂型號為THC-800。實施例4上述實施例1-實施例3中，在附著在玻璃纖維的混合樹脂中還加入占混合樹脂總 重量(或0.5或2%)的納米級氧化鋁。實施例5本發(fā)明涉及的電纜復(fù)合芯的制造方法，其步驟如下1、按照重量比取雙間苯二酚四縮水甘油醚(即F-76環(huán)氧樹脂)2. 8份、FB樹脂1 份和熱塑性硼酚醅樹脂1份、甲基納迪克酸酐2. 8份、3，4，苯酮四羧酸二酐1份和 氯橋酸酐1份混合，所述的FB樹脂型號為THC-800，制得混合物A ；以混合物A重量100 % 計取氯化磷0.2%、芐基二甲胺0. 5 %作為促進劑加入混合物A中，取內(nèi)脫摸劑INT-1846N
1.7%、二甲基硅油1. 2%作為脫模劑加入混合物A中，制得混合樹脂；分別將混合樹脂倒入 三個樹脂槽；2、將拉伸強度為4400_5500Mpa的碳纖維和拉伸強度為3000_3800Mpa的玻璃纖維 分別擺放在紗架上，經(jīng)過導(dǎo)紗板呈多束引出，其中碳纖維在導(dǎo)紗板中部引出，玻璃纖維在導(dǎo) 紗板兩側(cè)引出，再經(jīng)過紅外加熱器烘干，除掉多余水份；3、碳纖維和玻璃纖維烘干后，經(jīng)過導(dǎo)紗板將碳纖維經(jīng)過位于中間的一個樹脂槽浸 漿，將玻璃纖維經(jīng)過位于兩側(cè)的另外二個樹脂槽浸漿，按照重量比碳纖維56%、玻璃纖維 18%和混合樹脂26% ；然后分別經(jīng)過導(dǎo)紗板引出，兩側(cè)的玻璃纖維經(jīng)過半圓弧形預(yù)成型板 進行預(yù)成型，中間的碳纖維進入定型模的中心插口，經(jīng)過預(yù)成型的玻璃纖維進入定型模與 熱固化成型模具入口之間的圓環(huán)狀喇叭口，同時將纖維上多余的樹脂去除并回流至樹脂槽 再利用；4、去除多余樹脂的碳纖維和玻璃纖維進入進入長度為1. 4米的熱固化成型模具， 以120-160mm/分的速度進行牽引；
5、將熱固成型模具按照長度1 1分為第一段和第二段；控制第一段溫度 220-230°C，使浸在纖維上的粘稠狀樹脂熔化；控制第二段溫度180-200°C，使樹脂固化成 型；6、然后經(jīng)過烘箱烘干，控制烘箱溫度120-150°C，進行二次固化，再經(jīng)過牽引機至 收卷機收卷。實施例6本發(fā)明涉及的電纜復(fù)合芯的制造方法，其步驟如下1、按照重量比取雙間苯二酚四縮水甘油醚(即F-76環(huán)氧樹脂)3. 2份、FB樹脂1 份和熱塑性硼酚醅樹脂1份、甲基納迪克酸酐3. 2份、3，4，苯酮四羧酸二酐1份和 氯橋酸酐1份混合，所述的FB樹脂型號為THC-800，制得混合物A ；以混合物A重量100 % 計取氯化磷0.8%、芐基二甲胺1. 作為促進劑加入混合物A中，取內(nèi)脫模劑INT-1846N 2. 3%、二甲基硅油1. 8%作為脫模劑加入混合物A中，制得混合樹脂；分別將混合樹脂倒入 三個樹脂槽；2、將拉伸強度為4400_5500Mpa的碳纖維和拉伸強度為3000_3800Mpa的玻璃纖維 分別擺放在紗架上，經(jīng)過導(dǎo)紗板呈多束引出，其中碳纖維在導(dǎo)紗板中部引出，玻璃纖維在導(dǎo) 紗板兩側(cè)引出，再經(jīng)過紅外加熱器烘干，除掉多余水份；3、碳纖維和玻璃纖維烘干后，經(jīng)過導(dǎo)紗板將碳纖維經(jīng)過位于中間的一個樹脂槽浸 漿，將玻璃纖維經(jīng)過位于兩側(cè)的另外二個樹脂槽浸漿，按照重量比碳纖維66%、玻璃纖維 12%和混合樹脂22% ；然后分別經(jīng)過導(dǎo)紗板引出，兩側(cè)的玻璃纖維經(jīng)過半圓弧形預(yù)成型板 進行預(yù)成型，中間的碳纖維進入定型模的中心插口，經(jīng)過預(yù)成型的玻璃纖維進入定型模與 熱固化成型模具入口之間的圓環(huán)狀喇叭口，同時將纖維上多余的樹脂去除并回流至樹脂槽 再利用；4、去除多余樹脂的碳纖維和玻璃纖維進入長度為2. 4米的熱固化成型模具，以 200-240mm/分的速度進行牽引；5、將熱固成型模具按照長度1 1分為第一段和第二段；控制第一段溫度 230-240°C，使浸在纖維上的粘稠狀樹脂熔化；控制第二段溫度200-220°C，使樹脂固化成 型；6、然后經(jīng)過烘箱烘干，控制烘箱溫度150-180°C，進行二次固化，再經(jīng)過牽引機至收卷機收卷。實施例71、按照重量比取雙間苯二酚四縮水甘油醚(即F-76環(huán)氧樹脂)3份、FB樹脂1份 和熱塑性硼酚醅樹脂1份、甲基納迪克酸酐3份、3，4，苯酮四羧酸二酐1份和氯橋酸 酐1份混合，所述的FB樹脂型號為THC-800，制得混合物A ；以混合物A重量100%計取氯 化磷0. 5 %、芐基二甲胺0. 8%作為促進劑加入混合物A中，取內(nèi)脫模劑INT-1846N 2.0%, 二甲基硅油1. 5%作為脫模劑加入混合物A中，制得混合樹脂；分別將混合樹脂倒入三個樹 脂槽；2、將拉伸強度為4400_5500Mpa的碳纖維和拉伸強度為3000_3800Mpa的玻璃纖維 分別擺放在紗架上，經(jīng)過導(dǎo)紗板呈多束引出，其中碳纖維在導(dǎo)紗板中部引出，玻璃纖維在導(dǎo) 紗板兩側(cè)引出，再經(jīng)過紅外加熱器烘干；
3、碳纖維和玻璃纖維烘干后，經(jīng)過導(dǎo)紗板將碳纖維經(jīng)過位于中間的一個樹脂槽浸漿，將玻璃纖維經(jīng)過位于兩側(cè)的另外二個樹脂槽浸漿，按照重量比碳纖維60%、玻璃纖維 15%和混合樹脂25% ；然后分別經(jīng)過導(dǎo)紗板引出，兩側(cè)的玻璃纖維經(jīng)過半圓弧形預(yù)成型板 進行預(yù)成型，中間的碳纖維進入定型模的中心插口，經(jīng)過預(yù)成型的玻璃纖維進入定型模與 熱固化成型模具入口之間的圓環(huán)狀喇叭口，同時將纖維上多余的樹脂去除并回流至樹脂槽 再利用；4、去除多余樹脂的碳纖維和玻璃纖維進入長度為1. 8米的熱固化成型模具，以 150-200mm/分的速度進行牽引；5、將熱固成型模具按照長度1 1分為第一段和第二段；控制第一段溫度 225-235 ，使浸在纖維上的粘稠狀樹脂熔化；控制第二段溫度190-210°C，使樹脂固化成 型；6、然后經(jīng)過烘箱烘干，控制烘箱溫度140-160°C，進行二次固化，再經(jīng)過牽引機至 收卷機收卷。實施例8在實施例5-實施例7中位于兩側(cè)的二個樹脂槽中分別加入占混合樹脂總重量1 % (或0.5或2%)的納米級氧化鋁。
權(quán)利要求
一種電纜復(fù)合芯，是由縱向定向分布的內(nèi)層碳纖維和外層玻璃纖維以及附著在內(nèi)層碳纖維和外層玻璃纖維上的混合樹脂基體構(gòu)成，其特征是按照復(fù)合芯總重量內(nèi)層碳纖維56-66％、外層玻璃纖維12-18％和混合樹脂22-26％，所述的混合樹脂是由混合物A和占混合物A重量0.2-0.8％的氯化磷、0.5-1.1％的芐基二甲胺、1.7-2.3％的內(nèi)脫摸劑INT-1846N、1.2-1.8％的二甲基硅油組成，所述的混合物A按照重量份數(shù)比是由雙間苯二酚四縮水甘油醚2.8-3.2份、FB樹脂1份、熱塑性硼酚酫樹脂1份、甲基納迪克酸酐2.8-3.2份、3，3`，4，4`-苯酮四羧酸二酐1份、氯橋酸酐1份組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜復(fù)合芯，其特征是在附著在玻璃纖維的混合樹脂中還 加入占混合樹脂總量0. 5-2%的納米級氧化鋁。
3.一種電纜復(fù)合芯的制造方法，其特征是`3. 1、按照重量比取雙間苯二酚四縮水甘油醚2. 8-3. 2份、FB樹脂1份和熱塑性硼酚酸 樹脂1份、甲基納迪克酸酐2. 8-3. 2份、3，4，-苯酮四羧酸二酐1份和氯橋酸酐1份混 合，制得混合物A ；以混合物A重量100%計取氯化磷0. 2-0. 8%、芐基二甲胺0. 5-1. 作 為促進劑加入混合物A中，取內(nèi)脫模劑INT-1846N1. 7-2. 3%、二甲基硅油1. 2-1. 8%作為脫 模劑加入混合物A中，制得混合樹脂；分別將混合樹脂倒入三個樹脂槽；`3. 2、將拉伸強度為4400-5500Mpa的碳纖維和拉伸強度為3000-3800Mpa的玻璃纖維分 別擺放在紗架上，經(jīng)過導(dǎo)紗板呈多束引出，其中碳纖維在導(dǎo)紗板中部引出，玻璃纖維在導(dǎo)紗 板兩側(cè)引出，再經(jīng)過紅外加熱器烘干，除掉多余水份；`3. 3、碳纖維和玻璃纖維烘干后，經(jīng)過導(dǎo)紗板將碳纖維經(jīng)過位于中間的一個樹脂槽浸 漿，將玻璃纖維經(jīng)過位于兩側(cè)的另外二個樹脂槽浸漿，按照重量比碳纖維56-66%、玻璃纖 維12-18%、混合樹脂22-26% ；然后分別經(jīng)過導(dǎo)紗板引出，兩側(cè)的玻璃纖維經(jīng)過半圓弧形預(yù) 成型板進行預(yù)成型，中間的碳纖維進入定型模的中心插口，經(jīng)過預(yù)成型的玻璃纖維進入定 型模與熱固化成型模具入口之間的圓環(huán)狀喇叭口，同時將纖維上多余的樹脂去除并回流至 樹脂槽再利用；`3. 4、去除多余樹脂的碳纖維和玻璃纖維進入長度為1. 4-2. 4米的熱固化成型模具，以 120-240mm/分的速度進行牽引；`3.5、將熱固成型模具按照長度1 1分為第一段和第二段；控制第一段溫度 220-240°C，使浸在纖維上的粘稠狀樹脂熔化；控制第二段溫度180-220°C，使樹脂固化成 型；`3.6、然后經(jīng)過烘箱烘干，控制烘箱溫度120-180°C，進行二次固化，再經(jīng)過牽引機至收 卷機收卷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電纜復(fù)合芯的制造方法，其特征是在位于兩側(cè)的樹脂槽中 加入占混合樹脂總重量0. 5-2%的納米級氧化鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電纜復(fù)合芯的制造方法，其特征是牽引時控制牽引速度為 150-200mm/ 分。
全文摘要
一種耐高溫、抗老化、拉伸強度高、具有極高的韌性，工藝簡單，設(shè)備投資小的電纜復(fù)合芯及其制造方法，所述的電纜復(fù)合芯是由縱向定向分布的內(nèi)層碳纖維和外層玻璃纖維以及附著在內(nèi)層碳纖維和外層玻璃纖維上的混合樹脂基體構(gòu)成，制造方法步驟如下1、配制混合樹脂；分別將混合樹脂倒入三個樹脂槽；2、將碳纖維和玻璃纖維分別擺放在紗架上，經(jīng)過導(dǎo)紗板呈多束引出，再經(jīng)過紅外加熱器烘干；3、將碳纖維經(jīng)過位于中間的一個樹脂槽浸漿，將玻璃纖維經(jīng)過位于兩側(cè)的另外二個樹脂槽浸漿；然后進行預(yù)成型；4、經(jīng)過定型模完成定型，進入熱固化成型模具，進行固化成型；烘干，進行二次固化，再經(jīng)過牽引機至收卷機收卷。
文檔編號H01B13/00GK101807446SQ20101013882
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者張國志 申請人:張國志