一种高强度抗压复合绳芯及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高强度抗压复合绳芯，包括一中心丝和一外层丝，其特征在于：所述外层丝螺旋包捻住所述中心丝，所述中心丝由若干剑麻丝交捻而成，所述外层丝包括若干改性尼龙丝，所述高强度抗压复合绳芯最外层设置有一缓冲层，所述缓冲层为一碳纤增强褶皱夹芯曲面壳。该绳芯的整体抗拉能力强，抗冲击性能好。本发明专利技术还提供了所述高强度抗压复合绳芯的制备方法，该绳芯的制备方法简单易掌握，设备要求低，适合工业生产，发展前景广阔。发展前景广阔。发展前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度抗压复合绳芯及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钢丝绳绳芯
，具体涉及一种高强度抗压复合绳芯及其制备方法。

技术介绍

[0002]钢丝绳是将力学性能和几何尺寸符合要求的钢丝按照一定的规则捻制在一起的螺旋状钢丝束，由钢丝、绳芯及润滑脂组成。钢丝绳的强度高、自重轻、工作平稳、不易骤然整根折断，工作可靠，在日常生活中具有广泛的应用。由于钢丝绳的独特性能，迄今为止钢丝绳在冶金、矿上、石油天然气钻采、机械、化工、航空航天等领域都是必不可少的材料或部件，因此，钢丝绳的质量也被多个行业所关注，其中，钢丝绳绳芯是保证钢丝绳质量的关键一环。
[0003]钢丝绳应用在工程处不可避免的出现极端条件，诸如钢丝绳机械搬运物料过程中，钢丝绳需要应对机械装置运动过程带来的冲击、拉力，从而起提升、牵引和承载之用；又如在绳索类公路护栏发生交通事故时，车辆对护栏钢丝绳的直接碰撞，冲击时速可达到100km/h；在航母舰载机阻拦索工况中，阻拦钢丝绳拦截机体瞬时速度可达200km/h以上。这些应用工况中钢丝绳将承受苛刻的径向冲击，钢丝绳作为典型高弹性构件必将产生张力冲击及绳体振动，并沿绳弦内以纵波和横波的形式传导，张力的波动直接关系到钢丝绳所提升、固定或拦截的其他构件的稳定性和安全性。其中，钢丝绳绳芯在径向起到支撑作用和减少股间压力，对于保持钢丝绳稳定的物理结构起主要作用。因此，优化绳芯的结构设计和原料选择，可以有效提高钢丝绳的综合使用性能，使其具有更高的环境适应性和使用安全性。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种高强度抗压复合绳芯及其制备方法，有效提高绳芯的整体强度，提高抗拉伸性能和耐冲击性能，其制备方法简单易实现。
[0005]本专利技术提供了一种高强度抗压复合绳芯，包括一中心丝和一外层丝，所述外层丝螺旋包捻住所述中心丝，所述中心丝由若干剑麻丝交捻而成，所述外层丝包括若干改性尼龙丝，所述高强度抗压复合绳芯最外层设置有一缓冲层，所述缓冲层为一碳纤增强褶皱夹芯曲面壳。
[0006]所述改性尼龙丝的组分及其质量份数如下：尼龙树脂63
‑
68％、碳纤维30
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35％、树枝状高分子聚酰胺胺0.3
‑
0.8％、CF
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201流动改性剂0.3
‑
1％、硅烷偶联剂0.8
‑
1％。
[0007]优选的，所述碳纤增强褶皱夹芯曲面壳由碳纤维预浸料制成，碳纤增强褶皱夹芯曲面壳括内面板、曲面褶皱芯子以及外面板。
[0008]优选的，所述曲面褶皱芯子的环向单胞数为20
‑
30个。
[0009]优选的，所述缓冲层与所述此外层丝之间还设有一高强度玻璃纤维布层。
[0010]优选的，所述中心丝和所述次外层丝之间充盈有润滑脂。
[0011]本专利技术还提供了一种高强度抗压复合绳芯的制备方法，用于制备上述高强度抗压
复合绳芯，包括以下步骤：
[0012]步骤1、中心丝制备：将剑麻纱经过涂油、捻股成剑麻丝，取若干剑麻丝交捻得到预定直径的中心丝。
[0013]步骤2、改性尼龙丝制备：2.1按9：1的体积比配制无水乙醇
‑
水溶液，向无水乙醇
‑
水溶液加入硅烷偶联剂超声振动10min得到混合溶液，其中硅烷偶联剂的质量为混合溶液的质量的1.5％；2.2将碳纤维置于丙酮溶液中24h后用乙醇溶液充分洗涤干燥，加入浓硝酸中酸化2
‑
3h，用去离子水充分洗涤至PH＝7后80℃干燥得到酸化碳纤维；2.3将酸化碳纤维置于混合溶液中70℃超声1h得到改性碳纤维；2.4按配方量称取原料，将尼龙树脂、树枝状高分子聚酰胺胺和CF
‑
201流动改性剂加入到双螺旋挤出机料筒内共混均匀，共混温度为250
‑
270℃；2.5将改性碳纤维在双螺旋挤出机侧喂料处加入后继续共混，混合均匀后挤出造粒得到混料颗粒；2.6将混料颗粒真空干燥后加热熔融挤出抽丝得到改性尼龙长纤维，将改性尼龙长纤维纺纱后加捻制得预定直径的改性尼龙丝。
[0014]步骤3、碳纤增强褶皱夹芯曲面壳组件制备：3.1将碳纤维预浸料软化后放置在芯子成型模具中加压固化得到四分之一圆弧状褶皱芯子；3.2重复3.1步骤三次共得到四个完全相同的四分之一圆弧状褶皱芯子；3.3将碳纤维预浸料置于面板成型模具之间加压固化得到半圆弧内面板和半圆弧外面板；3.4重复3.3步骤一次分布得到两个完全相同的半圆弧内面板和半圆弧外面板。
[0015]步骤4、绳芯制备：4.1取若干根改性尼龙丝螺旋包捻住中心丝，同时在合绳口处不断淋油，得到次外层丝；4.2在次外层丝表面加压固定高强度玻璃纤维布得到高强度玻璃纤维布层；4.3在两个半圆弧内面板内面分别贴上胶膜，两个半圆弧内面板组合成一个圆筒将高强度玻璃纤维布层完全包裹；4.4在半圆弧内面板外面贴上胶膜，将四个四分之一圆弧状褶皱芯子依次粘黏在内面板外表面，四个四分之一圆弧状褶皱芯子组成一个完整的圆筒状褶皱芯子；4.5在两个半圆弧外面板内面贴上胶膜，两个半圆弧外面板扣合组成外圆筒粘结在圆筒状褶皱芯子外部得到缓冲层；4.6在缓冲层外部设置一固定件，所述固定件用于对缓冲层定型，同时在120℃下固化处理2h，冷却后脱除该固定件得到所述绳芯。
[0016]优选的，步骤3中所述芯子成型模具包括一阳模和一阴模，将碳纤维预浸料置于阳模表面，对阴模施加0.5MPa压力直至阴模和阳模完全咬合，使处在阳模和阴模间的碳纤维预浸料形成所需褶皱圆弧状碳纤维预浸料；将芯子成型模具和褶皱圆弧状碳纤维预浸料一起固化，以5℃/min升温至90℃保温30min,再以5℃/min升温至150℃，在0.6MPa压力固化2h，冷却脱模即可得到四分之一圆弧状褶皱芯子。
[0017]优选的，所述步骤3中面板成型模具包括一内模、一中模和一外模，其中铺设在内模和中模之间的碳纤维预浸料为半圆弧内面板预浸料，铺设在中模与外模之间的碳纤维预浸料为半圆弧外面板预浸料；将面板成型模具、半圆弧内面板预浸料和半圆弧外面板预浸料共同加压固化，以5℃/min升温至90℃保温30min,再以5℃/min升温至150℃，在0.6MPa压力固化2h，冷却脱模即可得到半圆弧内面板和半圆弧外面板。
[0018]优选的，所述胶膜为高强度环氧胶膜J
‑
272C。
[0019]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过设置中心丝和次外层丝复合结构，中心丝采用具有高储油性的剑麻丝，次外层丝采用改性尼龙纤维丝，可以有效提高绳芯的整体抗拉能力和耐摩擦效果，其最外层为一碳纤增强褶皱夹芯曲面壳，有效提高了绳芯抗冲击性
能，其褶皱夹芯结构具有良好的能量吸收性能，同时实现结构轻量化。通过像尼龙树脂添加一定量的碳纤维，可以有效提高尼龙纤维的力学性能，使改性尼龙纤维丝具有很好的抗拉伸能力和耐磨效果。添加适合配比的树枝状高分子聚酰胺胺和流动改性剂，有利于提高碳纤维在尼龙树脂中的分散性，提高材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度抗压复合绳芯，包括一中心丝和一外层丝，其特征在于：所述外层丝螺旋包捻住所述中心丝，所述中心丝由若干剑麻丝交捻而成，所述外层丝包括若干改性尼龙丝，所述高强度抗压复合绳芯最外层设置有一缓冲层，所述缓冲层为一碳纤增强褶皱夹芯曲面壳；所述改性尼龙丝的组分及其质量份数如下：尼龙树脂63
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68％、碳纤维30
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35％、树枝状高分子聚酰胺胺0.3
‑
0.8％、CF
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201流动改性剂0.3
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1％、硅烷偶联剂0.8
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1％。2.根据权利要求1所述的高强度抗压复合绳芯，其特征在于：所述碳纤增强褶皱夹芯曲面壳由碳纤维预浸料制成，碳纤增强褶皱夹芯曲面壳括内面板、曲面褶皱芯子以及外面板。3.根据权利要求2所述的高强度抗压复合绳芯，其特征在于：所述曲面褶皱芯子的环向单胞数为20
‑
30个。4.根据权利要求1所述的高强度抗压复合绳芯，其特征在于：所述缓冲层与所述此外层丝之间还设有一高强度玻璃纤维布层。5.根据权利要求1所述的高强度抗压复合绳芯，其特征在于：所述中心丝和所述次外层丝之间充盈有润滑脂。6.一种高强度抗压复合绳芯的制备方法，用于制备上述权利要求1～5任意一项所述的高强度抗压复合绳芯，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、中心丝制备：将剑麻纱经过涂油、捻股成剑麻丝，取若干剑麻丝交捻得到预定直径的中心丝；步骤2、改性尼龙丝制备：2.1按9：1的体积比配制无水乙醇
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水溶液，向无水乙醇
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水溶液加入硅烷偶联剂超声振动10min得到混合溶液，其中硅烷偶联剂的质量为混合溶液的质量的1.5％；2.2将碳纤维置于丙酮溶液中24h后用乙醇溶液充分洗涤干燥，加入浓硝酸中酸化2
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3h，用去离子水充分洗涤至PH＝7后80℃干燥得到酸化碳纤维；2.3将酸化碳纤维置于混合溶液中70℃超声1h得到改性碳纤维；2.4按配方量称取原料，将尼龙树脂、树枝状高分子聚酰胺胺和CF
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201流动改性剂加入到双螺旋挤出机料筒内共混均匀，共混温度为250
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270℃；2.5将改性碳纤维在双螺旋挤出机侧喂料处加入后继续共混，混合均匀后挤出造粒得到混料颗粒；2.6将混料颗粒真空干燥后加热熔融挤出抽丝得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍乐乐，杨岳民，高正凯，
申请(专利权)人：江苏赛福天新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：