一种芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电缆缆芯包带材料制备技术领域，尤其涉及一种芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料及其制备方法，其制备方法包括如下步骤：步骤1，利用高浓碱液、二甲基亚砜和芳纶纤维制备暗红色芳纶纳米纤维分散液；步骤2，溶剂搅拌置换，过滤获得芳纶纳米纤维湿凝胶；之后加入聚乙烯醇溶液，配制芳纶纳米纤维涂料；步骤3：制备芳纶云母薄层；步骤4：将芳纶纳米纤维涂料喷涂在玻璃纤维布表面，之后将涂有芳纶纳米纤维的表面与烘干的芳纶云母薄层接触进行热压粘合，获得芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料。本发明专利技术提出云母鳞片的芳纶纳米纤维共混粘合以及玻璃纤维布的喷涂粘合，赋予了本发明专利技术在实际工程化过程中更高的可行性，为产品批量化生产奠定了基础。产奠定了基础。产奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
一种芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电缆缆芯包带材料制备
，具体为一种芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]云母粉体绝缘、耐电晕、耐温性质突出，是电缆制造不可或缺的绝缘和耐温材料，但云母鳞片界面作用弱，成纸后几乎无强度。为了解决这个难题，传统电缆缆芯包带材料制造通常引入硅胶等胶粘剂以及PET基布作补强和支撑。但硅胶(耐温115℃)、PET基带(耐温160℃)等材料的耐温等级低、绝缘强度弱、易老化，导致电缆的缆芯包带材料绝缘性、耐温性以及使用寿命的降低，而且无法配合功能涂层满足高阻燃、高防火的需求，阻碍了我国核电、高铁机车、航空航天、国防军工等领域高端电缆的发展。现有市售缆芯包带材料已难以满足世界核电、高铁过程中对特种电缆制造材料的实际需求。

技术实现思路

[0003]针对胶粘组分限制了缆芯包带材料强度、耐温等级、绝缘等级、应用寿命的问题，本专利技术提供一种芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料及其制备方法。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0005]一种芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料制备方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1，将高浓碱液、二甲基亚砜和芳纶纤维依次添加，之后密封搅拌反应制备暗红色芳纶纳米纤维分散液；
[0007]步骤2，将去离子水加入芳纶纳米纤维分散液进行溶剂搅拌置换，过滤获得芳纶纳米纤维湿凝胶；之后向芳纶纳米纤维湿凝胶中加入聚乙烯醇溶液，配制芳纶纳米纤维涂料；
>[0008]步骤3：将云母鳞片与芳纶纳米纤维涂料混合均匀，刮涂成芳纶云母薄层，并进行烘干处理，获得烘干的芳纶云母薄层；
[0009]步骤4：将芳纶纳米纤维涂料喷涂在玻璃纤维布表面，之后将涂有芳纶纳米纤维的表面与烘干的芳纶云母薄层接触进行热压粘合，获得芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料。
[0010]优选的，步骤1中，芳纶纤维为对位结构呈(1414)的对位芳纶纤维，芳纶纤维的原材料为对位芳纶短切、对位芳纶纤维织物、对位芳纶纤维边角料以及以对位芳纶纤维编织形成的耐高温护具。
[0011]优选的，步骤1中，高浓碱液、二甲基亚砜、芳纶纤维的比值为(2～3)mL：(400～500)mL：(2～4)g，其中，碱液为叔丁醇钾、氢氧化钾、氢氧化锂的组合或任意一种，浓度为(1.0～1.2)g/mL，搅拌反应时间为(24～48)h，转速为(300～600)r/min。
[0012]优选的，步骤2中，去离子水和芳纶纳米纤维分散液的比例为(100～200)mL：(600～800)mL，其中，搅拌时间为(2～4)h，转速为(300～400)r/min，过滤时采用2800目滤网过滤静置过滤(3～5)h。
[0013]优选的，步骤2中，聚乙烯醇溶液为(5～10)g/L；按照(5～10)mL：(20～30)g的比例
将聚乙烯醇溶液的加入芳纶纳米纤维湿凝胶中。
[0014]优选的，步骤3中，混合时，云母鳞片与芳纶涂料按照(85～95)g：(5～15)g的比例混合，混合均匀搅拌转数为(10000～20000)转。
[0015]优选的，步骤3中，芳纶云母薄层的厚度为(1～2)mm。
[0016]优选的，步骤3中，烘干时的温度为(80～105)℃，时间为(10～20)min。
[0017]优选的，步骤4中，芳纶纳米纤维涂料在玻璃纤维布表面的喷涂量为(15～25)g/m2，热压时的温度为(150～200)℃、压力为(5～10)MPa。
[0018]一种由芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料制备方法所制备的缆芯包带材料。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术一种芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料制备方法，包括碱解芳纶纤维、溶剂洗涤置换分离、涂料配制调黏、芳纶云母预制体刮涂成形、真空干燥、玻璃纤维布粘合剂热压等步骤，在保证高云母含量同时，工艺过程具备绿色、低能耗、无噪音、高效等优势，
[0021]针对传统硅胶胶粘剂缆芯包带材料耐温等级低、绝缘性能受限、使用寿命短等问题，本专利技术以芳纶纳米纤维涂料替换了硅胶胶粘剂，采用芳纶纳米纤维涂料(耐温300℃，自熄)取代传统缆芯包带PET基带、硅胶，制成具有层级结构的增强型缆芯包带材料，解决了现有市售缆芯包带胶粘剂带来的短板，使得整体缆芯包带材料耐温等级达到C级(180℃以上)。
[0022]本专利技术一种芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料制备方法提出云母鳞片的芳纶纳米纤维共混粘合以及玻璃纤维布的喷涂粘合，赋予了本专利技术在实际工程化过程中更高的可行性，为产品批量化生产奠定了基础。另外，制备时所采用的试剂均为常规药品试剂，低毒、廉价、易获得，所采用设备均为常规仪器设备，为专利技术所保护工艺技术产品市场化奠定了基础，降低了成本，提高了市场竞争力。
[0023]进一步的，制备过程中干燥温度范围选择、凝胶化滤网选择以及黏度调节剂聚乙烯醇用量，皆为长期工艺优化的结果，干燥温度在节省能耗基础上最大程度缩短了制备周期，凝胶化在提高效率的同时，保留了全部纳米化纤维，聚乙烯醇调节工艺的同时，不影响芳纶纳米纤维涂料整体质量。
附图说明
[0024]图1为本专利技术一种芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料的结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0026]本专利技术公开了一种芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料制备方法，包括如下步骤：
[0027]步骤1，将高浓碱液、二甲基亚砜和芳纶纤维依次添加入搅拌器，密封搅拌反应制备暗红色芳纶纳米纤维分散液。
[0028]其中，芳纶纤维为对位结构呈(1414)的对位芳纶纤维，芳纶纤维的原材料为对位芳纶短切、对位芳纶纤维织物、对位芳纶纤维边角料以及以对位芳纶纤维编织形成的耐高温护具。
[0029]高浓碱液、二甲基亚砜、芳纶纤维的比值为(2～3)mL：(400～500)mL：(2～4)g，其中，碱液为叔丁醇钾、氢氧化钾、氢氧化锂的组合或任意一种，浓度为(1.0～1.2)g/mL，搅拌反应时间为(24～48)h，转速为(300～600)r/min。
[0030]步骤2，将去离子水加入芳纶纳米纤维分散液进行溶剂搅拌置换，去离子水和芳纶纳米纤维分散液的比例为(100～200)mL：(600～800)mL，其中，搅拌时间为(2～4)h，转速为(300～400)r/min，过滤时采用2800目滤网过滤静置过滤(3～5)h，过滤获得芳纶纳米纤维湿凝胶。
[0031]之后按照(5～10)mL：(20～30)g的比例将(5
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10)g/L的聚乙烯醇溶液的加入芳纶纳米纤维湿凝胶中，配制芳纶纳米纤维涂料。
[0032]步骤3：将云母鳞片与芳纶纳米纤维涂料以(85～95)g：(5～15)g的比例混合均匀(搅拌转数为(10000～20000)转)，刮涂成(1～2)mm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将高浓碱液、二甲基亚砜和芳纶纤维依次添加，之后密封搅拌反应制备暗红色芳纶纳米纤维分散液；步骤2，将去离子水加入芳纶纳米纤维分散液进行溶剂搅拌置换，过滤获得芳纶纳米纤维湿凝胶；之后向芳纶纳米纤维湿凝胶中加入聚乙烯醇溶液，配制芳纶纳米纤维涂料；步骤3：将云母鳞片与芳纶纳米纤维涂料混合均匀，刮涂成芳纶云母薄层，并进行烘干处理，获得烘干的芳纶云母薄层；步骤4：将芳纶纳米纤维涂料喷涂在玻璃纤维布表面，之后将涂有芳纶纳米纤维的表面与烘干的芳纶云母薄层接触进行热压粘合，获得芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料。2.根据权利要求1所述的一种芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料制备方法，其特征在于，步骤1中，芳纶纤维为对位结构呈(1414)的对位芳纶纤维，芳纶纤维的原材料为对位芳纶短切、对位芳纶纤维织物、对位芳纶纤维边角料以及以对位芳纶纤维编织形成的耐高温护具。3.根据权利要求1所述的一种芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料制备方法，其特征在于，步骤1中，高浓碱液、二甲基亚砜、芳纶纤维的比值为(2～3)mL：(400～500)mL：(2～4)g，其中，碱液为叔丁醇钾、氢氧化钾、氢氧化锂的组合或任意一种，浓度为(1.0～1.2)g/mL，搅拌反应时间为(24～48)h，转速为(300～600)r/min。4.根据权利要求1所述的一种芳纶纳米纤维增强型缆芯包带材料制备方法，其特征在于，步骤2中，去离...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆赵情，贾峰峰，花莉，张静茹，刘远清，郭子瞻，汪浩然，徐晓旭，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：