一种电缆复合芯及其制造方法

1.一种电缆复合芯，是由纵向定向分布的内层碳纤维和外层玻璃纤维以及附着在内层碳纤维和外层玻璃纤维上的混合树脂基体构成，其特征是：按照复合芯总重量内层碳纤维56-66％、外层玻璃纤维12-18％和混合树脂22-26％，所述的混合树脂是由混合物A和占混合物A重量0.2-0.8％的氯化磷、0.5-1.1％的苄基二甲胺、1.7-2.3％的内脱模剂INT-1846N、1.2-1.8％的二甲基硅油组成，所述的混合物A按照重量份数比是由双间苯二酚四缩水甘油醚2.8-3.2份、FB树脂1份、热塑性硼酚酫树脂1份、甲基纳迪克酸酐2.8-3.2份、3，3`，4，4`-苯酮四羧酸二酐1份、氯桥酸酐1份组成。
2.根据权利要求1所述的电缆复合芯，其特征是：在附着在玻璃纤维的混合树脂中还加入占混合树脂总量0.5-2％的纳米级氧化铝。
3.一种电缆复合芯的制造方法，其特征是：
3.1、按照重量比取双间苯二酚四缩水甘油醚2.8-3.2份、FB树脂1份和热塑性硼酚酫树脂1份、甲基纳迪克酸酐2.8-3.2份、3，3`，4，4`-苯酮四羧酸二酐1份和氯桥酸酐1份混合，制得混合物A；以混合物A重量100％计取氯化磷0.2-0.8％、苄基二甲胺0.5-1.1％作为促进剂加入混合物A中，取内脱模剂INT-1846N1.7-2.3％、二甲基硅油1.2-1.8％作为脱模剂加入混合物A中，制得混合树脂；分别将混合树脂倒入三个树脂槽；
3.2、将拉伸强度为4400-5500Mpa的碳纤维和拉伸强度为3000-3800Mpa的玻璃纤维分别摆放在纱架上，经过导纱板呈多束引出，其中碳纤维在导纱板中部引出，玻璃纤维在导纱板两侧引出，再经过红外加热器烘干，除掉多余水份；
3.3、碳纤维和玻璃纤维烘干后，经过导纱板将碳纤维经过位于中间的一个树脂槽浸浆，将玻璃纤维经过位于两侧的另外二个树脂槽浸浆，按照重量比碳纤维56-66％、玻璃纤维12-18％、混合树脂22-26％；然后分别经过导纱板引出，两侧的玻璃纤维经过半圆弧形预成型板进行预成型，中间的碳纤维进入定型模的中心插口，经过预成型的玻璃纤维进入定型模与热固化成型模具入口之间的圆环状喇叭口，同时将纤维上多余的树脂去除并回流至树脂槽再利用；
3.4、去除多余树脂的碳纤维和玻璃纤维进入长度为1.4-2.4米的热固化成型模具，以
120-240mm/分的速度进行牵引；
3.5、将热固化成型模具按照长度1∶1分为第一段和第二段；控制第一段温度
220-240℃，使浸在纤维上的粘稠状树脂熔化；控制第二段温度180-220℃，使树脂固化成型；
3.6、然后经过烘箱烘干，控制烘箱温度120-180℃，进行二次固化，再经过牵引机至收卷机收卷。
4.根据权利要求3所述的电缆复合芯的制造方法，其特征是：在位于两侧的树脂槽中加入占混合树脂总重量0.5-2％的纳米级氧化铝。
5.根据权利要求3所述的电缆复合芯的制造方法，其特征是：碳纤维和玻璃纤维进入热固化成型模具牵引时控制牵引速度为150-200mm/分。

一种电缆复合芯及其制造方法\n技术领域\n[0001] 本发明特别涉及一种电缆复合芯及其制造方法。\n背景技术\n[0002] 传统的电缆芯为钢芯，钢芯电缆工作温度范围小、膨胀系数大、弹性模量低。复合芯是以包括在热固性树脂基体中的至少一种增强纤维，其工作温度大约在90-230℃的范围内，具有更高的弹性模量和更小的膨胀系数。在CN1649718A中提供了“铝导体复合芯增强电缆以及制造方法”，它包括在热固性树脂基体中纵向定向且基本连续的增强纤维，能够在大约90～230℃的范围内工作。制造方法为：提供预定数目的纤维束，引导纤维束通过充满树脂的浸浆槽，使用B阶段炉和多个隔开套，以便成型和压缩所述纤维束，以及固化复合芯部件。上述复合芯增强电缆由于基体只为热固性树脂，韧性不理想，原材料成本高，耐温仍不够高，表面不耐磨，工艺复杂，设备投资大。\n发明内容\n[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种耐高温、抗老化、拉伸强度高、具有极高的韧性，原材料全部国产化，生产成本低，工艺简单，设备投资小的电缆复合芯及其制造方法。\n[0004] 本发明涉及的电缆复合芯，是由纵向定向分布的内层碳纤维和外层玻璃纤维以及附着在内层碳纤维和外层玻璃纤维上的混合树脂基体构成，按照复合芯总重量碳纤维\n56-66％、玻璃纤维12-18％和混合树脂22-26％，所述的混合树脂是由混合物A和占混合物A重量0.2-0.8％的氯化磷、0.5-1.1％的苄基二甲胺、1.7-2.3％的内脱模剂INT-1846N、\n1.2-1.8％的二甲基硅油组成，所述的混合物A按照重量份数比是由双间苯二酚四缩水甘油醚2.8-3.2份，FB树脂1份，热塑性硼酚酫树脂1份、甲基纳迪克酸酐2.8-3.2份、3，3`，\n4，4`-苯酮四羧酸二酐1份和氯桥酸酐1份组成。\n[0005] 上述的电缆复合芯，在附着在玻璃纤维的混合树脂中还加入占混合树脂总量\n0.5-2％的纳米级氧化铝，以起到耐磨作用，并提高绝缘性能。\n[0006] 本发明涉及的电缆复合芯的制造方法，其步骤如下：\n[0007] 1、按照重量比取双间苯二酚四缩水甘油醚2.8-3.2份、FB树脂1份和热塑性硼酚酫树脂1份、甲基纳迪克酸酐2.8-3.2份、3，3`，4，4`-苯酮四羧酸二酐1份和氯桥酸酐1份混合，制得混合物A；以混合物A重量100％计取氯化磷0.2-0.8％、苄基二甲胺0.5-1.1％作为促进剂加入混合物A中，取内脱模剂INT-1846N1.7-2.3％、二甲基硅油1.2-1.8％作为脱模剂加入混合物A中，制得混合树脂；将混合树脂倒入树脂槽中；\n[0008] 2、将拉伸强度为4400-5500Mpa的碳纤维和拉伸强度为3000-3800Mpa的玻璃纤维分别摆放在纱架上，经过导纱板呈多束引出，其中碳纤维在导纱板中部引出，玻璃纤维在导纱板两侧引出，再经过红外加热器烘干，除掉多余水份；\n[0009] 3、碳纤维和玻璃纤维烘干后，经过导纱板将碳纤维经过位于中间的一个树脂槽浸浆，将玻璃纤维经过位于两侧的另外二个树脂槽浸浆，按照重量比碳纤维56-66％、玻璃纤维12-18％、混合树脂22-26％；然后分别经过导纱板引出，两侧的玻璃纤维经过半圆弧形预成型板进行预成型，中间的碳纤维进入定型模的中心插口，经过预成型的玻璃纤维进入定型模与热固化成型模具入口之间的圆环状喇叭口，同时将纤维上多余的树脂去除并回流至树脂槽再利用；\n[0010] 4、去除多余树脂的碳纤维和玻璃纤维进入长度为1.4-2.4米的热固化成型模具，以120-240mm/分的速度进行牵引；\n[0011] 5、将热固化成型模具按照长度1∶1分为第一段和第二段；控制第一段温度\n220-240℃，使浸在纤维上的粘稠状树脂熔化；控制第二段温度180-220℃，使树脂固化成型；\n[0012] 6、然后经过烘箱烘干，控制烘箱温度120-180℃，进行二次固化，再经过牵引机至收卷机收卷。\n[0013] 上述的电缆复合芯的制造方法，在位于两侧的树脂槽加入占混合树脂总重量\n0.5-2％的纳米级氧化铝，以使外层的玻璃纤维更耐磨。\n[0014] 上述的电缆复合芯的制造方法，碳纤维和玻璃纤维进入热固化成型模具牵引时控制牵引速度为150-200mm/分。\n[0015] 本发明将碳纤维和玻璃纤维在含有热固性树脂(双间苯二酚四缩水甘油醚、FB树脂)、热塑性树脂(热塑性硼酚酫树脂)、固化剂、促进剂和脱膜剂的树脂槽中浸浆，其中双间苯二酚四缩水甘油醚为液体，耐高温(200-250℃)、耐腐蚀、抗老化；FB树脂为粉末状，耐300-400℃高温，可耐100千安电流，高阻燃，抗老化；热塑性硼酚酫树脂为粉末状，高阻燃，韧性好，而气候变化性能好，可提高电缆韧性，并且可与热固性树脂固化，形成键合。在混合树脂中加入固化剂，其中甲基纳迪克酸酐为液体，热变形温度高、电性能好，耐高温，抗老化；3，3`，4，4`-苯酮四羧酸二酐耐温可达240-290℃，可增快固化速度。理论计算，取双间苯二酚四缩水甘油醚、FB树脂和3，3`，4，4`-苯酮四羧酸二酐的耐温数值范围中间值可得该复合芯耐温数值范围中间值为280℃，经实际检测，采用该复合芯的电缆耐温可达\n235-275℃，抗老化70年以上，拉伸强度2500～2800Mpa，巴氏硬度58-65，收卷直径是复合芯直径的100倍。并且采用的原料价格低、性能好、强度高，生产工艺简单，设备投资小，采用普通拉挤机即可生产，大大降低了生产成本。\n附图说明\n[0016] 图1是本发明的工艺流程图；\n[0017] 图2是图1中A-A剖视图。\n具体实施方式\n[0018] 实施例1\n[0019] 如图所示，本发明涉及的电缆复合芯，是由纵向定向分布的内层碳纤维和外层玻璃纤维以及附着在内层碳纤维和外层玻璃纤维上的混合树脂基体构成，按照复合芯总重量碳纤维56％、玻璃纤维18％和混合树脂26％，所述的混合树脂是由混合物A和占混合物A重量0.2％的氯化磷、0.5％的苄基二甲胺、1.7％的内脱模剂INT-1846N、1.2％的二甲基硅油组成，所述的混合物A按照重量份数比是由双间苯二酚四缩水甘油醚(即F-76环氧树脂)2.8份、FB树脂1份、热塑性硼酚酫树脂1份、甲基纳迪克酸酐2.8份、3，3`，4，4`-苯酮四羧酸二酐1份、氯桥酸酐1份组成，所述的FB树脂型号为THC-800。\n[0020] 实施例2\n[0021] 本发明涉及的电缆复合芯，是由纵向定向分布的内层碳纤维和外层玻璃纤维以及附着在内层碳纤维和外层玻璃纤维上的混合树脂基体构成，按照复合芯总重量碳纤维\n66％、玻璃纤维12％和混合树脂22％，所述的混合树脂是由混合物A和占混合物A重量\n0.8％的氯化磷、1.1％的苄基二甲胺、2.3％的内脱模剂INT-1846N、1.8％的二甲基硅油组成，所述的混合物A按照重量份数比是由双间苯二酚四缩水甘油醚(即F-76环氧树脂)3.2份、FB树脂1份、热塑性硼酚酫树脂1份、甲基纳迪克酸酐3.2份、3，3`，4，4`-苯酮四羧酸二酐1份、氯桥酸酐1份组成，所述的FB树脂型号为THC-800。\n[0022] 实施例3\n[0023] 本发明涉及的电缆复合芯是由纵向定向分布的内层碳纤维和外层玻璃纤维以及附着在内层碳纤维和外层玻璃纤维上的混合树脂基体构成，按照复合芯总重量碳纤维\n60％、玻璃纤维16％和混合树脂24％，所述的混合树脂是由混合物A和占混合物A重量\n0.5％的氯化磷、0.9％的苄基二甲胺、2.0％的内脱模剂INT-1846N、1.5％的二甲基硅油组成，所述的混合物A按照重量份数比是由双间苯二酚四缩水甘油醚(即F-76环氧树脂)3份、FB树脂1份、热塑性硼酚酫树脂1份、甲基纳迪克酸酐3份、3，3`，4，4`-苯酮四羧酸二酐1份、氯桥酸酐1份组成，所述的FB树脂型号为THC-800。\n[0024] 实施例4\n[0025] 上述实施例1-实施例3中，在附着在玻璃纤维的混合树脂中还加入占混合树脂总重量1％(或0.5或2％)的纳米级氧化铝。\n[0026] 实施例5\n[0027] 本发明涉及的电缆复合芯的制造方法，其步骤如下：\n[0028] 1、按照重量比取双间苯二酚四缩水甘油醚(即F-76环氧树脂)2.8份、FB树脂1份和热塑性硼酚酫树脂1份、甲基纳迪克酸酐2.8份、3，3`，4，4`-苯酮四羧酸二酐1份和氯桥酸酐1份混合，所述的FB树脂型号为THC-800，制得混合物A；以混合物A重量100％计取氯化磷0.2％、苄基二甲胺0.5％作为促进剂加入混合物A中，取内脱模剂INT-1846N \n1.7％、二甲基硅油1.2％作为脱模剂加入混合物A中，制得混合树脂；分别将混合树脂倒入三个树脂槽；\n[0029] 2、将拉伸强度为4400-5500Mpa的碳纤维和拉伸强度为3000-3800Mpa的玻璃纤维分别摆放在纱架上，经过导纱板呈多束引出，其中碳纤维在导纱板中部引出，玻璃纤维在导纱板两侧引出，再经过红外加热器烘干，除掉多余水份；\n[0030] 3、碳纤维和玻璃纤维烘干后，经过导纱板将碳纤维经过位于中间的一个树脂槽浸浆，将玻璃纤维经过位于两侧的另外二个树脂槽浸浆，按照重量比碳纤维56％、玻璃纤维\n18％和混合树脂26％；然后分别经过导纱板引出，两侧的玻璃纤维经过半圆弧形预成型板进行预成型，中间的碳纤维进入定型模的中心插口，经过预成型的玻璃纤维进入定型模与热固化成型模具入口之间的圆环状喇叭口，同时将纤维上多余的树脂去除并回流至树脂槽再利用；\n[0031] 4、去除多余树脂的碳纤维和玻璃纤维进入进入长度为1.4米的热固化成型模具，以120-160mm/分的速度进行牵引；\n[0032] 5、将热固化成型模具按照长度1∶1分为第一段和第二段；控制第一段温度\n220-230℃，使浸在纤维上的粘稠状树脂熔化；控制第二段温度180-200℃，使树脂固化成型；\n[0033] 6、然后经过烘箱烘干，控制烘箱温度120-150℃，进行二次固化，再经过牵引机至收卷机收卷。\n[0034] 实施例6\n[0035] 本发明涉及的电缆复合芯的制造方法，其步骤如下：\n[0036] 1、按照重量比取双间苯二酚四缩水甘油醚(即F-76环氧树脂)3.2份、FB树脂1份和热塑性硼酚酫树脂1份、甲基纳迪克酸酐3.2份、3，3`，4，4`-苯酮四羧酸二酐1份和氯桥酸酐1份混合，所述的FB树脂型号为THC-800，制得混合物A；以混合物A重量100％计取氯化磷0.8％、苄基二甲胺1.1％作为促进剂加入混合物A中，取内脱模剂INT-1846N \n2.3％、二甲基硅油1.8％作为脱模剂加入混合物A中，制得混合树脂；分别将混合树脂倒入三个树脂槽；\n[0037] 2、将拉伸强度为4400-5500Mpa的碳纤维和拉伸强度为3000-3800Mpa的玻璃纤维分别摆放在纱架上，经过导纱板呈多束引出，其中碳纤维在导纱板中部引出，玻璃纤维在导纱板两侧引出，再经过红外加热器烘干，除掉多余水份；\n[0038] 3、碳纤维和玻璃纤维烘干后，经过导纱板将碳纤维经过位于中间的一个树脂槽浸浆，将玻璃纤维经过位于两侧的另外二个树脂槽浸浆，按照重量比碳纤维66％、玻璃纤维\n12％和混合树脂22％；然后分别经过导纱板引出，两侧的玻璃纤维经过半圆弧形预成型板进行预成型，中间的碳纤维进入定型模的中心插口，经过预成型的玻璃纤维进入定型模与热固化成型模具入口之间的圆环状喇叭口，同时将纤维上多余的树脂去除并回流至树脂槽再利用；\n[0039] 4、去除多余树脂的碳纤维和玻璃纤维进入长度为2.4米的热固化成型模具，以\n200-240mm/分的速度进行牵引；\n[0040] 5、将热固化成型模具按照长度1∶1分为第一段和第二段；控制第一段温度\n230-240℃，使浸在纤维上的粘稠状树脂熔化；控制第二段温度200-220℃，使树脂固化成型；\n[0041] 6、然后经过烘箱烘干，控制烘箱温度150-180℃，进行二次固化，再经过牵引机至收卷机收卷。\n[0042] 实施例7\n[0043] 1、按照重量比取双间苯二酚四缩水甘油醚(即F-76环氧树脂)3份、FB树脂1份和热塑性硼酚酫树脂1份、甲基纳迪克酸酐3份、3，3`，4，4`-苯酮四羧酸二酐1份和氯桥酸酐1份混合，所述的FB树脂型号为THC-800，制得混合物A；以混合物A重量100％计取氯化磷0.5％、苄基二甲胺0.8％作为促进剂加入混合物A中，取内脱模剂INT-1846N 2.0％、二甲基硅油1.5％作为脱模剂加入混合物A中，制得混合树脂；分别将混合树脂倒入三个树脂槽；\n[0044] 2、将拉伸强度为4400-5500Mpa的碳纤维和拉伸强度为3000-3800Mpa的玻璃纤维分别摆放在纱架上，经过导纱板呈多束引出，其中碳纤维在导纱板中部引出，玻璃纤维在导纱板两侧引出，再经过红外加热器烘干；\n[0045] 3、碳纤维和玻璃纤维烘干后，经过导纱板将碳纤维经过位于中间的一个树脂槽浸浆，将玻璃纤维经过位于两侧的另外二个树脂槽浸浆，按照重量比碳纤维60％、玻璃纤维\n15％和混合树脂25％；然后分别经过导纱板引出，两侧的玻璃纤维经过半圆弧形预成型板进行预成型，中间的碳纤维进入定型模的中心插口，经过预成型的玻璃纤维进入定型模与热固化成型模具入口之间的圆环状喇叭口，同时将纤维上多余的树脂去除并回流至树脂槽再利用；\n[0046] 4、去除多余树脂的碳纤维和玻璃纤维进入长度为1.8米的热固化成型模具，以\n150-200mm/分的速度进行牵引；\n[0047] 5、将热固化成型模具按照长度1∶1分为第一段和第二段；控制第一段温度\n225-235℃，使浸在纤维上的粘稠状树脂熔化；控制第二段温度190-210℃，使树脂固化成型；\n[0048] 6、然后经过烘箱烘干，控制烘箱温度140-160℃，进行二次固化，再经过牵引机至收卷机收卷。\n[0049] 实施例8\n[0050] 在实施例5-实施例7中位于两侧的二个树脂槽中分别加入占混合树脂总重量1％(或0.5或2％)的纳米级氧化铝。