复合材料在线缆工业中的应用-威尼斯5994

在进入主题之前，我们首先了解一下复合材料：

复合材料是由金属材料、陶瓷材料或高分子材料等两种或两种以上的材料经过复合工艺而制备的多相材料，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料由连续相的基体和被基体包容的相增强体组成。基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、石墨、橡胶、陶瓷、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、石棉纤维、碳化硅纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等

纳米复合材料

在纳米聚合物基复合材料方面，主要采用同向双螺杆挤出方法分散纳米粉体，分散水平达到纳米级，得到了性能符合设计要求的纳米复合材料。我们制备的纳米蒙脱土/pa6复合材料中，纳米蒙脱土的层间距为1.96nm，处于国内同类材料的领先水平（中国科学院为1.5~1.7nm），蒙脱土复合到尼龙基体中后完全剥离成为厚度1~1.5nm的纳米微粒，其复合材料的耐温性能、阻隔性能、抗吸水性能均非常优秀，此材料已经实现了产业化；正在开发的纳米tio2/聚丙烯复合材料具有优良的抗菌效果，纳米tio2粉体在聚丙烯中分散达到60nm以下，此项技术正在申报发明专利。由于纳米聚合物复合材料的成型工艺不同于普通的聚合物，本方向还积极开展新的成型方法研究，以促进纳米复合材料产业化的进行。

功能复合材料

功能复合材料是指除机械性能以外而提供其他物理性能的复合材料。如：导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等凸显某一功能。统称为功能复合材料。功能复合材料主要由功能体和增强体及基体组成。功能体可由一种或以上功能材料组成。多元功能体的复合材料可以具有多种功能。同时，还有可能由于复合效应而产生新的功能。多功能复合材料是功能复合材料的发展方向。

塑木复合材料

塑木是以锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸秆等低值生物质纤维为主原料，与塑料合成的一种复合材料。它同时具备植物纤维和塑料的优点，适用范围广泛，几乎可涵盖所有原木、塑料、塑钢、铝合金及其它类似复合材料的使用领域，同时也解决了塑料、木材行业废弃资源的再生利用问题。其主要特点为：原料资源化、产品可塑化、使用环保化、成本经济化、回收再生化。

我们日常说的复合材料，通常指纤维基复合材料。这是狭义的复合材料。

广义的复合材料比较多，所以我们引用狭义的复合材料，以便更好说明问题。

复合材料有以下的几个特点：

1、多相，2、各向异性，3、可设计性，可以产生1 1>2的效果。

本文对复合材料在线缆工业中的应用做一个小结，以便给复合材料行业和线缆行业的技术人员有个了解。

一、gfrp/kfrp在光缆中的应用

gfrp是玻纤复合材料，kfrp是芳纶复合材料，两种材料都是通过典型的复合材料工艺——拉挤工作制成连续的圆柱状复合材料，基体树脂多采用热固性树脂如不饱和树脂、环氧树脂等，有报道研究有热塑性材料做基体树脂但应用不多。

gfrp/kfrp在光缆中经常作为加强芯使用。加强芯经历了钢丝加强芯、gfrp、kfrp三个阶段。

gfrp/kfrp加强芯具有以下的优点：

1、非金属材料 对电击不敏感，适用于多雷电、多雨等气候环境地区； 

2、使用frp加强芯的光缆可紧挨着电源线和电源装置安装，不会受电源线或电源装置产生的感应电流干扰； 

3、与金属芯相比，gfrp/kfrp不会产生因金属与油膏化学反应产生的气体而影响光纤传输指标； 

 4、与金属芯想比，frp具有拉伸强度高、重量轻的特点；       5、frp加强芯光缆防弹、防齿咬、防蚁。

而gfrp/kfrp两者比较：

1、gfrp价格便宜，应用性广。

2、kfrp柔韧性好，具有超小的弯曲半径。特别适合在墙角、踢脚线处安装。

3、kfrp密度更轻，比强度和比模量更高。

4、kfrp在安装使用时折断的话，因为芳纶的柔韧性，不会刺破护套和光纤。

随着宽带中国工程和4g网络的普及，光纤到户已经基本实现，gfrp/kfrp的应用也越来越普及。

二、碳纤维复合芯电缆

利用架空导线输送电能是电力输送的主要手段，传统的输电架空导线的主要类型就是钢芯铝绞线(acsrw)。但钢芯铝绞线的重量大，特别在一些偏远、高山地区，运输、安装都比较困难。

上世纪70世纪末外国材料公司对有机复合材料代替金属材料制作导线芯材进行了研发和实验，其中美国ctc公司生产的碳纤维复合芯导线(accc)最为典型，目前己投入商业应用。我国也引入该技术，并生产和推广碳芯电缆。

碳纤维复合芯电缆的结构如上图，中间是碳纤维复合材料芯棒，边上是铝绞导线。碳纤维复合芯导线的技术关键是碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆形成的单根芯棒，利用碳纤维、环氧树脂耐冲击性强、拉伸应力和弯曲应力承受能力大的特点，将碳纤维与玻璃纤维进行拉伸后，浸渍在环氧树脂中，然后经高温固化形成复合材料芯线，芯线外层与临外层为梯形截面铝线股。与钢芯铝绞线相同，碳纤维复合芯导线主要靠铝单线部分完成电能传输，导线木身重力、风力、导线应力等机械力主要由碳纤维复合芯承受。

三、碳纤维发热电缆

碳纤维发热电缆的结构如下：

内芯是由碳纤维组成，外面由绝缘层、外保护套组成。其生产的工艺类似于的电线电缆，不过把内芯的金属丝换成碳纤维丝束。发热电缆通电后发热。碳纤维的特性，使电能主要以热能形式表现出来，其中热效率在99%以上。一部分通过接触传导，加热在其周边的介质，然后通过对流方式加热空气，传导热量占发热电缆发热量的50%。一部分产生人体最为适宜的7-10微米的的远红外线，向人体和空间辐射，这部分热量占发热量的50%。

四、其他应用

1、电缆桥架、沟槽

电缆桥架是用于电线电缆布线的辅助设备，由槽式、托盘式或梯级式的直线段、弯通、三通、四通组件以及托臂（臂式支架）、吊架等构成具有密接支撑电缆的刚性结构。

江苏澳盛复合材料科技有限公司是一家集研发、生产、销售为一体的高新技术企业；公司坐落于江苏省苏州市吴江区平望镇中鲈生态科技园内，占地165亩，注册资金1260万美金。

公司专业从事碳纤维、芳纶等高性能纤维复合材料制品的研发和生产，主要产品有：建筑加固复材、碳纤维复合电缆芯、碳纤维同步器齿环、碳纤维医疗器械（x光板、核磁共振零部件、ct床板、手术床、化疗设备零件和轮椅）、3c外壳（笔记本外壳、手机外壳和电视机外壳）、汽车零部件、装饰件和外观件及全碳纤维垂直型风机叶片等。公司年生产碳纤维(12k)建筑加固补强布180万平方米。及发电机叶片、石油设备、电子工业、运动器材、模型玩具、机械设备、建筑行业（加固补强）等领域。公司已于相关材料供应商结成战略同盟，致力于共同打造国内一流的碳纤维、芳纶等高性能纤维制品的上产基地。

作为一家【江苏省高新技术企业】，公司一直严格贯彻和执行is09001:2008质量管理体系。并且于2010年在江苏市科技局的批准下成立了【苏州市碳纤维复合材料工程技术研究中心】。经过多年的自主研发以及与各科研院所的合作开发，目前公司已有多项产品获得了国家高新技术产品认定证书和国家实用新型专利证书，被国内外行业内专家予以高度的肯定和赞誉。

江苏澳盛科技复合材料科技有限公司坚持以“团结、创新、高效、坚持”为企业的经营理念，竭诚为各行业提供可靠的专业性服务，为高性能纤维复合材料行业的开拓发展做出更卓越的贡献。