一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法
2023-06-30 14:44:46
專利名稱：一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法
技術領域：
屬高分子材料領域，涉及高分子材料加工技術。確切地說是涉及一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法。
背景技術：
對位芳綸纖維也稱聚對苯二甲醯對苯二胺纖維，對位芳綸是當今世界三大高性能纖維中用途最廣、需求量最大的有機纖維，對位芳綸被材料界稱為「百變金剛」，其用途非常廣泛，尤其是在光纜增強領域，使用十分普遍。目前在ADSS光纜和特種野戰光纜增強領域能夠使用的增強纖維有1.聚對苯撐苯並雙噁唑纖維(ΡΒ0纖維)，它的物理機械性能是對位芳綸的兩倍，但由於目前產量少，價格高，很少應用在光纜增強領域；2.對位芳綸纖維(PPTA纖維)，價格比PBO纖維低很多，成
為ADSS光纜、特種野戰光纜和部分FTTX光纜增強纖維的首先，但由於光纖在使用過程中伸長率一般不能超過1%，使得目前對位芳綸纖維增強時的強度利用率不高，以Kevlar為例，Kevlar29在用作光纜增強時，強度利用率只有27. 7%,kevlar49在用作光纜增強時，強度利用率41. 7%，如能提高對位芳綸纖維在光纜增強時的強度利率，就意味著可以節省對位芳綸纖維的使用量，從而可以降低光纜的生產成本。增強纖維的強度利用率計算方法如下
採用ASTM D885-2004標準測定纖維的機械性能，得到纖維發生1%應變時的應力和纖維拉伸斷裂應力，然後按照以下公式計算，強度利用率=(纖維發生1%應變時的應力/纖維拉伸斷裂應力)X 100%。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法。本發明採取的技術方案如下
一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法，包含以下步驟
第一步低模量對位芳綸纖維在輥式乾燥機上進行預熱乾燥，提高對位芳綸纖維表面溫度及脫除對位芳綸纖維吸附的水分；
第二步預熱乾燥後的對位芳綸纖維在高純氮氣的保護下進行高溫緊張熱處理； 第三步高溫緊張熱處理後的對位芳綸纖維冷卻至室溫；
第四步冷卻至室溫的對位芳綸纖維經上油後卷繞成絲筒。本發明的積極效果是
(O是一種可大規模採用的提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法；
(2)該方法對模量<750 cN/dtex的對位芳綸纖維均適用，且模量越低效果越顯著；
(3)採用該方法處理過的對位芳綸纖維，在用作光纜增強時，強度利用率最低可提高5%，最聞可提聞30%ο
圖I為本發明的工藝流程圖
具體實施例方式現結合附圖對本發明的工藝流程作進一步說明。一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法，包含以下步驟
第一步低模量對位芳綸纖維在輥式乾燥機上進行預熱乾燥，提高對位芳綸纖維表面
溫度及脫除對位芳綸纖維吸附的水分；
第二步預熱乾燥後的對位芳綸纖維在高純氮氣的保護下進行高溫緊張熱處理； 第三步高溫緊張熱處理後的對位芳綸纖維冷卻至室溫； 第四步冷卻至室溫的對位芳綸纖維經上油後卷繞成絲筒。所述的低模量對位芳綸纖維為拉伸彈性模量< 750cN/dteX的對位芳綸纖維，優先選擇拉伸彈性模量< 500cN/dtex的對位芳綸纖維。所述的預熱乾燥溫度為100°C 200°C，優先選擇乾燥溫度為150°C 170°C。所述的高純氮氣純度彡99. 9%，優先選擇氮氣純度彡99. 99%。所述的高溫緊張熱處理，熱處理溫度為500°C 525°C，優先選擇熱處理溫度為510°C 520°C。所述的高溫緊張熱處理，纖維緊張張力為纖維拉伸斷裂強力的2% 10%，優先選擇纖維緊張張力為纖維拉伸斷裂強力的5% 8%。所述的上油量為纖維重量的O. 5% I. 5%,優先選擇上油量為纖維重量的O. 8% I. 2%。實施案例
實施例I:
取少量未採用本發明方法處理過的低模量對位芳綸纖維，按照ASTM D885-2004標準進行機械性能測定，測得拉伸彈性模量為350 cN/dtex, 1%應變時應力為8. OlcN和纖維斷裂時應力為35. 34cN，並按強度利用率=(纖維發生1%應變時的應力/纖維拉伸斷裂應力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強時強度利用率=22. 6%，
上述對位芳綸纖維經160°C預熱乾燥後，在純度為99. 99%的高純氮氣保護下進行高溫緊張熱處理，熱處理溫度為525°C，纖維緊張張力為拉伸斷裂強力的8%，高溫緊張熱處理時間為2. 5秒鐘，然後冷卻至室溫並上油，纖維上油率為1%，最後纖維卷繞成筒。所得纖維按照ASTM D885-2004標準進行機械性能測定，測得拉伸彈性模量為850 cN/dtex, 1%應變時應力為16. 25cN和纖維斷裂時應力為31. 52cN,並按強度利用率=(纖維發生1%應變時的應力/纖維拉伸斷裂應力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強時強度利用率=51. 6%，相比未經過該發明方法處理時，強度利用率提高了 29%。實施例2:
取少量未採用本發明方法處理過的低模量對位芳綸纖維，按照ASTM D885-2004標準進行機械性能測定，測得拉伸彈性模量為490 cN/dtex, 1%應變時應力為9. 87cN和纖維斷裂時應力為35. 57cN，並按強度利用率=(纖維發生1%應變時的應力/纖維拉伸斷裂應力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強時強度利用率=27. 7%，
上述對位芳綸纖維經150°C預熱乾燥後，在純度為99. 99%的高純氮氣保護下進行高溫緊張熱處理，熱處理溫度為525°C，纖維緊張張力為拉伸斷裂強力的8%，高溫緊張熱處理時間為2秒鐘，然後冷卻至室溫並上油，纖維上油率為1%，最後纖維卷繞成筒。所得纖維按照ASTM D885-2004標準進行機械性能測定，測得拉伸彈性模量為820 cN/dtex, 1%應變時應力為15. 92cN和纖維斷裂時應力為31. 71cN,並按強度利用率=(纖維發生1%應變時的應力/纖維拉伸斷裂應力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強時強度利用率=50. 2%，相比未經過該發明方法處理時，強度利用率提高了 22. 5%。實施例3:
取少量未採用本發明方法處理過的低模量對位芳綸纖維，按照ASTM D885-2004標準進行機械性能測定，測得拉伸彈性模量為740 cN/dtex, 1%應變時應力為14. 83cN和纖維斷裂時應力為36.07cN，並按強度利用率=(纖維發生1%應變時的應力/纖維拉伸斷裂應力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強時強度利用率=41. 1%，
上述對位芳綸纖維經170°C預熱乾燥後，在純度為99. 99%的高純氮氣保護下進行高溫緊張熱處理，熱處理溫度為525°C，纖維緊張張力為拉伸斷裂強力的5%，高溫緊張熱處理時間為2秒鐘，然後冷卻至室溫並上油，纖維上油率為1%，最後纖維卷繞成筒。所得纖維按照ASTM D885-2004標準進行機械性能測定，測得拉伸彈性模量為1050 cN/dtex，1%應變時應力為16. 62cN和纖維斷裂時應力為35. 71cN,並按強度利用率=(纖維發生1%應變時的應力/纖維拉伸斷裂應力)X 100%計算，得到該纖維在用作光纜增強時強度利用率=46. 5%，相比未經過該發明方法處理時，強度利用率提高了 5. 4%。。
權利要求
1.一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法，包含以下步驟 第一步低模量對位芳綸纖維在輥式乾燥機上進行預熱乾燥，提高對位芳綸纖維表面溫度及脫除對位芳綸纖維吸附的水分； 第二步預熱乾燥後的對位芳綸纖維在高純氮氣的保護下進行高溫緊張熱處理； 第三步高溫緊張熱處理後的對位芳綸纖維冷卻至室溫； 第四步冷卻至室溫的對位芳綸纖維經上油後卷繞成絲筒。
2.根據權利要求I所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法，其特徵在於所述的低模量對位芳綸纖維為拉伸彈性模量< 750cN/dteX的對位芳綸纖維，優先選擇拉伸彈性模量< 500cN/dtex的對位芳綸纖維。
3.根據權利要求I所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法，其特徵在於所述的預熱乾燥溫度為100°C 200°C，優先選擇乾燥溫度為150°C 170°C。
4.根據權利要求I所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法，其特徵在於所述的高純氮氣純度> 99. 9%，優先選擇氮氣純度> 99. 99%。
5.根據權利要求I所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法，其特徵在於所述的高溫緊張熱處理，熱處理溫度為500°C 525°C，優先選擇熱處理溫度為510°C 520°C。
6.根據權利要求I所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法，其特徵在於所述的高溫緊張熱處理，纖維緊張張力為纖維拉伸斷裂強力的2% 10%，優先選擇纖維緊張張力為纖維拉伸斷裂強力的5% 8%。
7.根據權利要求I所述的一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法，其特徵在於所述的上油，上油量為纖維重量的O. 5% 1.5%，優先選擇上油量為纖維重量的O.8% I. 2%ο
全文摘要
本發明涉及一種提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法，屬高分子材料領域。其特徵在於該方法包含低模量對位芳綸纖維預熱乾燥、高溫緊張熱處理、冷卻、上油及卷繞步驟。採用該方法，能顯著提高對位芳綸纖維在光纜增強中的強度利用率，最低可提高5%，是一種可大規模採用的提高對位芳綸纖維在光纜增強中強度利用率的方法。
文檔編號G02B6/44GK102839480SQ20121037380
公開日2012年12月26日 申請日期2012年10月2日 優先權日2012年10月2日
發明者劉嶽新, 羅丹, 韓璐, 龔勇明 申請人:上海會博新材料科技有限公司