一種光纜加強(qiáng)芯材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于光纜加強(qiáng)芯的新材料，該材料屬于光纜領(lǐng)域的關(guān)鍵材料，具有優(yōu)異的強(qiáng)度和韌性，屬于新材料科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光纜加強(qiáng)芯是光纜在施工和應(yīng)用過程中不可或缺的關(guān)鍵材料，為光纜提供支撐和保護(hù)。光纜性脆，在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要有強(qiáng)度、韌性、抗彎性能等非常出色的材料提供支持。目前，市場(chǎng)上廣泛使用加強(qiáng)芯來保護(hù)光纜，代表性的加強(qiáng)芯有兩大類，一類是基于連續(xù)玻璃纖維的加強(qiáng)芯，一類是基于芳綸纖維的加強(qiáng)芯。
[0003]玻纖價(jià)格低廉，抗拉強(qiáng)度和模量高，但缺點(diǎn)是抗彎性能差，脆性大。因此，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，常將多股玻纖浸入樹脂低聚物或預(yù)聚物，使樹脂完全包覆玻纖后，加熱固化，得到玻纖-樹脂復(fù)合加強(qiáng)芯，這樣的加強(qiáng)芯將玻纖的抗拉性能與樹脂的抗彎韌性結(jié)合起來，被廣泛地應(yīng)用于光纜。常用的樹脂包括雙酚A環(huán)氧樹脂及其類似物。這里，決定加強(qiáng)芯強(qiáng)度和韌性的關(guān)鍵在于如何選擇樹脂。玻纖表面存在大量的羥基，可與樹脂中的極性基團(tuán)發(fā)生作用，對(duì)提高加強(qiáng)芯的性能有一定的幫助。但是，由于玻纖與樹脂之間總體上不存在化學(xué)鍵，非共價(jià)作用對(duì)加強(qiáng)芯總體性能的貢獻(xiàn)有限。而且，樹脂固化后本身性質(zhì)也比較脆，是導(dǎo)致此類加強(qiáng)芯總體上品質(zhì)較低的根本原因。有些文獻(xiàn)提出利用無機(jī)填料如納米二氧化硅等對(duì)樹脂進(jìn)行增強(qiáng)和增韌，但總體效果不佳。根本原因在于無機(jī)填料所需要的添加量高，易團(tuán)聚，或者納米顆粒與基體樹脂之間結(jié)合程度差，易發(fā)生分相，增強(qiáng)增韌效果有限，有些甚至?xí)跇渲行纬扇毕荩瑢?dǎo)致樹脂性能下降。
[0004]玻纖加強(qiáng)芯的另一個(gè)問題是比重較大，長(zhǎng)距離施工時(shí)，其自身重量很大，導(dǎo)致光纜彎曲度大，不利于長(zhǎng)距離施工。
[0005]芳綸纖維具有強(qiáng)度大，比重輕的優(yōu)勢(shì)，是非常重要的高檔加強(qiáng)芯材料，在光纜加強(qiáng)芯領(lǐng)域有逐步取代玻纖加強(qiáng)芯的優(yōu)勢(shì)。與玻纖加強(qiáng)芯的生產(chǎn)工藝相似，通常將多股芳綸(如凱夫拉)纖維浸入到樹脂中，加熱固化后，獲得基于芳綸的加強(qiáng)芯。與玻纖加強(qiáng)芯相比，芳綸加強(qiáng)芯抗拉強(qiáng)度更大，拉伸模量高，抗彎性能更好，而且比重更低，特別適合長(zhǎng)距離施工。但是芳綸纖維價(jià)格非常昂貴，其表面通常呈化學(xué)惰性，與樹脂之間的結(jié)合力差，樹脂性能與芳綸性能不匹配，導(dǎo)致無法充分發(fā)揮芳綸的優(yōu)異性能。
[0006]將玻璃纖維與其它纖維復(fù)合，可提高纖維的強(qiáng)度和韌性。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)201410248684.7公開了一種電纜加強(qiáng)芯，將玄武巖纖維、玻璃纖維和碳纖維復(fù)合在酚醛樹脂基體上，將玄武巖纖維和碳纖維的韌性與玻璃纖維的強(qiáng)度結(jié)合，得到適用于電纜的加強(qiáng)芯。該發(fā)明使用的酚醛樹脂，是由鄰苯二酚與甲醛以及其它化學(xué)試劑經(jīng)高溫縮合而成的熱固性樹脂，合成工藝復(fù)雜，固化時(shí)間長(zhǎng)，而且大量使用甲醛等對(duì)人體有害的化學(xué)品，存在生產(chǎn)效率低、環(huán)保問題突出等問題。
[0007]綜上所述，基體樹脂的性能對(duì)于加強(qiáng)芯的綜合性能至關(guān)重要，傳統(tǒng)的無機(jī)復(fù)合技術(shù)無法進(jìn)一步提高玻纖或芳綸加強(qiáng)芯材料的強(qiáng)度和韌性，無法滿足實(shí)際應(yīng)用中對(duì)高性能加強(qiáng)芯的需求。
[0008]因此，需要提供一種新的技術(shù)方案來解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)現(xiàn)有加強(qiáng)芯材料的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有高強(qiáng)度和韌性的新型納米復(fù)合加強(qiáng)芯材料。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種光纜加強(qiáng)芯材料，該加強(qiáng)芯材料由40-80重量份的連續(xù)玻璃纖維束與20-60重量份的復(fù)合樹脂組成，所述復(fù)合樹脂包括乙烯基樹脂、自由基引發(fā)劑和石墨稀或氧化石墨稀納米增強(qiáng)材料這三種物質(zhì)。
[0011]進(jìn)一步的，所述的乙烯基樹脂是雙酚A-丙烯酸縮水甘油酯二醚、雙酚A-甲基丙烯酸縮水甘油酯二醚、雙酚F-丙烯酸縮水甘油酯二醚或雙酚F-甲基丙烯酸縮水甘油酯二醚。
[0012]進(jìn)一步的，所述納米增強(qiáng)材料為表面修飾的石墨稀或表面修飾的氧化石墨稀，石墨稀或氧化石墨稀與乙稀基樹脂的質(zhì)量比為1:10000至100:10000。
[0013]表面修飾的石墨稀，其表面由娃燒偶聯(lián)劑乙稀基二乙氧基娃燒、乙稀基二甲氧基硅烷、乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)-硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的一種修飾。
[0014]表面修飾的氧化石墨稀，其表面由娃燒偶聯(lián)劑乙稀基二乙氧基娃燒、乙稀基二甲氧基硅烷、乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)-硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的一種修飾。
[0015]進(jìn)一步的，自由基引發(fā)劑為異丙苯過氧化氫、過氧化二苯甲酰、叔丁基過氧化氫中的一種。
[0016]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的加強(qiáng)芯材料由連續(xù)玻璃纖維束與復(fù)合樹脂組成，復(fù)合樹脂包括乙烯基樹脂、自由基引發(fā)劑和石墨烯或氧化石墨烯納米增強(qiáng)材料這三種物質(zhì)，石墨烯或氧化石墨烯的添加量低，增強(qiáng)增韌效果好，可大大地提高現(xiàn)有玻纖加強(qiáng)芯的品質(zhì)，適用于高檔光纜。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限定。
[0018]本發(fā)明的一種光纜加強(qiáng)芯材料，該加強(qiáng)芯材料由40-80重量份的連續(xù)玻璃纖維束與20-60重量份的復(fù)合樹脂組成，復(fù)合樹脂包括乙烯基樹脂、自由基引發(fā)劑和石墨烯或氧化石墨稀納米增強(qiáng)材料這三種物質(zhì)。
[0019]復(fù)合樹脂中的乙烯基樹脂是雙酚A-丙烯酸縮水甘油酯二醚、雙酚A-甲基丙烯酸縮水甘油酯二醚、雙酚F-丙烯酸縮水甘油酯二醚或雙酚F-甲基丙烯酸縮水甘油酯二醚。
[0020]復(fù)合樹脂中的納米增強(qiáng)材料為表面修飾的石墨稀或表面修飾的氧化石墨稀，石墨稀或氧化石墨稀與乙稀基樹脂的質(zhì)量比為1:10000至100:10000。也就是說這里的乙稀基樹脂占絕大多數(shù)(99%以上)。
[0021 ] 表面修飾的石墨稀，其表面由娃燒偶聯(lián)劑乙稀基二乙氧基娃燒、乙稀基二甲氧基硅烷、乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)-硅烷、