本发明涉及电缆支架材料技术领域，具体涉及一种用于电缆支架复合材料的制备方法。
背景技术：
电缆支架是电缆铺设的重要组件，主要起到固定电缆的作用，使电缆保持正确的位置，防止其因外力或自重导致电缆产生移动的专用支架。
电缆支架广泛于楼宇分支电缆、阻燃电缆、耐火电缆、隧道电缆、矿用电缆、输配电高压电缆及布线等的固定，传统的电缆支架多采用金属材料，但金属材料在应用过程中存在很多问题，例如：高韧性的铁合金易生锈，密度较大，轻质的铝合金又难以满足结构强度要求，并且金属材料的支架电气性能较差，易产生涡流，导致能量损耗。现有技术中电缆支架多采用质轻的smc复合材料，其是由专用纱、填料及各种助剂等组成，该种smc复合材料具有优异的电绝缘性能、机械性能、热稳定性、耐化学防腐性等，因此，在新型材料技术领域中深受大家的关注，由于电缆支架应用环境的恶劣性及多变性，因此，对电缆支架复合材料提出了更高的要求，研制出一种高性能的电缆支架用复合材料对于国家电力系统的发展起到举足轻重的作用。
公开号为cn102888066a的专利申请，公开了一种用于电缆支架复合材料，其是由以下重量百分比的原料制成：191树脂10-30％，苯乙烯6-20％，引发剂0.1-0.8％，润滑剂0.5-3％，填充剂60-85％，防老化剂0.1-1％，增强纤维8-16％。该种复合材料制得的电缆支架具有良好的耐腐蚀性能、机械性能和电气性能，但是其耐老化性较差，使用寿命不长，应用性受到限制。
科技推动社会发展，而材料则改变这个世界，没有哪一种材料是完美的，不完美所以才有进步的空间。未来，在众多研发技术人员的共同努力下一定会有更多新型高性能的复合材料涌现，而聚合物基复合材料也一定会发挥其更大的价值及作用。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供了一种用于电缆支架复合材料的制备方法，该方法制得的复合材料综合性能优良，应用性好。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种用于电缆支架复合材料的制备方法，按照以下步骤进行：
步骤1：按以下配方比例称取原料：196树脂70-84份、热固性聚酰亚胺树脂20-30份、蒲葵茎杆纤维25-35份、碳化硼纤维8-15份、s105活性矿粉30-38份、多面体倍半硅氧烷2.5-4.5份、固化剂fs-2b1.5-3.5份、低收缩添加剂20-30份、抗氧剂0.7-2.2份、偶联剂0.6-1.4份；
步骤2：取长度不大于10mm的蒲葵茎杆纤维，均匀分散布置于流化床上，对流化床进行密闭处理，随后通氧气控气压，并对流化床上的蒲葵茎杆纤维表面进行等离子体放电处理，输氧流速为20-30cm/s，真空度为110-130pa，放电功率为40-50w，处理时间为6-8min，将表面改性后的蒲葵茎杆纤维均分短切至长度为100μm、500μm以及1000μm待用；将碳化硼纤维短切至长度为30-50μm，直径为4-8μm待用；
步骤3：取196树脂、热固性聚酰亚胺树脂、s105活性矿粉、多面体倍半硅氧烷、低收缩添加剂、偶联剂以及步骤2处理得到的蒲葵茎杆纤维和碳化硼纤维，输送至高速混合机混匀，再取抗氧剂和固化剂fs-2b加入到高速混合机与物料混匀即得。
优选地，上述偶联剂为硅烷偶联剂a-151、铝-锆双金属偶联剂、稀土偶联剂三种成分的混合物；低收缩添加剂为聚丙烯、聚己内酯、纤维素醋酸丁酯三种成分的混合物；所述抗氧剂抗氧剂1010、抗氧剂2264两种成分的混合物。
进一步地，上述电缆支架复合材料的制备方法按照以下步骤进行：
步骤1：按以下配方比例称取原料：196树脂72-80份、热固性聚酰亚胺树脂22-28份、蒲葵茎杆纤维27-33份、碳化硼纤维10-14份、s105活性矿粉32-35份、多面体倍半硅氧烷3-4份、固化剂fs-2b2-3份、低收缩添加剂22-26份、抗氧剂1-2份、偶联剂0.8-1.2份；
步骤2：取长度不大于10mm的蒲葵茎杆纤维，均匀分散布置于流化床上，对流化床进行密闭处理，随后通氧气控气压，并对流化床上的蒲葵茎杆纤维表面进行等离子体放电处理，输氧流速为24-28cm/s，真空度为115-125pa，放电功率为45w，处理时间为6.5-7.5min，将表面改性后的蒲葵茎杆纤维均分短切至长度为100μm、500μm以及1000μm待用；将碳化硼纤维短切至长度为35-45μm，直径为5-7μm待用；
步骤3：取196树脂、热固性聚酰亚胺树脂、s105活性矿粉、多面体倍半硅氧烷、低收缩添加剂、偶联剂以及步骤2处理得到的蒲葵茎杆纤维和碳化硼纤维，输送至高速混合机混匀，再取抗氧剂和固化剂fs-2b加入到高速混合机与物料混匀即得。
更进一步地，上述低收缩添加剂为聚丙烯、聚己内酯、纤维素醋酸丁酯三种成分按照质量比为(3.5-4.5):(1.5-2.5):(1.5-2.5)合并得到的。
更进一步地，上述偶联剂为硅烷偶联剂a-151、铝-锆双金属偶联剂、稀土偶联剂三种成分按照质量比为(7.5-8.5):(3.5-4.5):(1.5-2.5)合并得到的。
更进一步地，上述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2264两种成分按照质量比为(2.5-3.5):(1.5-2.5)合并得到的。
进一步地，上述电缆支架复合材料的制备方法按照以下步骤进行：
步骤1：按以下配方比例称取原料：196树脂76份、热固性聚酰亚胺树脂25份、蒲葵茎杆纤维30份、碳化硼纤维12份、s105活性矿粉34份、多面体倍半硅氧烷3.5份、固化剂fs-2b2.5份、低收缩添加剂24份、抗氧剂1.5份、偶联剂1份；
步骤2：取长度不大于10mm的蒲葵茎杆纤维，均匀分散布置于流化床上，对流化床进行密闭处理，随后通氧气控气压，并对流化床上的蒲葵茎杆纤维表面进行等离子体放电处理，输氧流速为25cm/s，真空度为120pa，放电功率为45w，处理时间为7min，将表面改性后的蒲葵茎杆纤维均分短切至长度为100μm、500μm以及1000μm待用；将碳化硼纤维短切至长度为40μm，直径为6μm待用；
步骤3：取196树脂、热固性聚酰亚胺树脂、s105活性矿粉、多面体倍半硅氧烷、低收缩添加剂、偶联剂以及步骤2处理得到的蒲葵茎杆纤维和碳化硼纤维，输送至高速混合机混匀，再取抗氧剂和固化剂fs-2b加入到高速混合机与物料混匀即得。
更进一步地，上述低收缩添加剂为聚丙烯、聚己内酯、纤维素醋酸丁酯三种成分按照质量比为4:2:2合并得到的。
更进一步地，上述偶联剂为硅烷偶联剂a-151、铝-锆双金属偶联剂、稀土偶联剂三种成分按照质量比为8:4:2合并得到的。
更进一步地，上述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2264两种成分按照质量比为3:2合并得到的。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的复合材料制备工艺简单，原料间相容性好，生产效率高，环保无害；
(2)本发明制备方法获得的复合材料阻燃性和绝缘性好，电阻值可达1.0×1013ω以上，安全可靠，在ul94燃烧测试标准中达到v-0级别，且烟密度等级(sdr)低于75％；
(3)本发明制备方法获得的复合材料机械性能优良，受力分散均匀，结构尺寸稳定，具有较高的弯曲强度、冲击韧性以及弯曲弹性模量，抗疲劳破坏性强，制得产品的表面巴柯尔硬度高，可达50以上，耐刮擦、划痕及折弯，单臂承载能力可达到3000n以上；
(4)本发明制备方法获得的复合材料环境适应能力强，能够应付各类炎热、酷寒、暴晒等恶劣的工作环境，防水耐湿热、耐酸碱腐蚀、抗低温耐老化，使用寿命长，材料表面不易出现软化、皱纹、龟裂、粉化、起泡、开裂、被溶解、溶剂浸入等痕迹，力学强度保留率高，应用场合领域广泛。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例中的所有原料及其制取成份均可通过公开的市售渠道获得；
实施例1
本实施例涉及一种电缆支架，该种电缆支架由以下按重量份数计的原料组成：
196树脂70份；
热固性聚酰亚胺树脂20份；
蒲葵茎杆纤维25份；
碳化硼纤维8份；
s105活性矿粉30份；
多面体倍半硅氧烷2.5份；
固化剂fs-2b1.5份；
低收缩添加剂20份；
抗氧剂0.7份；
偶联剂0.6份。
本实施例中低收缩添加剂、抗氧剂以及偶联剂的选用及制取如下表1所示：
表1
本实施例中电缆支架的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按上述配方比例称取原料；
步骤2：取长度不大于10mm的蒲葵茎杆纤维，均匀分散布置于流化床上，对流化床进行密闭处理，对流化床上方空间抽真空至10pa，之后从流化床底部通入氧气，输氧流速为20cm/s，维持流化床上方空间真空度为110pa，随后开启高频电源，向流化床上施加高频电场，在流化床内形成等离子体，设定放电功率为40w，处理时间为8min，处理完毕即得改性的蒲葵茎杆纤维，最后将改性的蒲葵茎杆纤维均分短切至长度为100μm、500μm以及1000μm待用；将碳化硼纤维短切至长度为30μm，直径为4μm待用；
步骤3：取196树脂、热固性聚酰亚胺树脂、s105活性矿粉、多面体倍半硅氧烷、低收缩添加剂、偶联剂以及步骤2处理得到的蒲葵茎杆纤维和碳化硼纤维，输送至高速混合机混匀，再取抗氧剂和固化剂fs-2b加入到高速混合机与物料混匀即得本发明的电缆支架复合材料；
步骤4：将步骤3得到的复合材料浇注、挤压至专用的支架产品模具中，经固化、脱膜等处理得支架成品。
实施例2
本实施例涉及一种电缆支架，该种电缆支架由以下按重量份数计的原料组成：
196树脂72份；
热固性聚酰亚胺树脂22份；
蒲葵茎杆纤维27份；
碳化硼纤维10份；
s105活性矿粉32份；
多面体倍半硅氧烷3份；
固化剂fs-2b2份；
低收缩添加剂22份；
抗氧剂1份；
偶联剂0.8份。
本实施例中低收缩添加剂、抗氧剂以及偶联剂的选用及制取如下表2所示：
表2
本实施例中电缆支架的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按上述配方比例称取原料；
步骤2：取长度不大于10mm的蒲葵茎杆纤维，均匀分散布置于流化床上，对流化床进行密闭处理，对流化床上方空间抽真空至12pa，之后从流化床底部通入氧气，输氧流速为24cm/s，维持流化床上方空间真空度为115pa，随后开启高频电源，向流化床上施加高频电场，在流化床内形成等离子体，设定放电功率为45w，处理时间为7.5min，处理完毕即得改性的蒲葵茎杆纤维，最后将改性的蒲葵茎杆纤维均分短切至长度为100μm、500μm以及1000μm待用；将碳化硼纤维短切至长度为35μm，直径为5μm待用；
步骤3：取196树脂、热固性聚酰亚胺树脂、s105活性矿粉、多面体倍半硅氧烷、低收缩添加剂、偶联剂以及步骤2处理得到的蒲葵茎杆纤维和碳化硼纤维，输送至高速混合机混匀，再取抗氧剂和固化剂fs-2b加入到高速混合机与物料混匀即得本发明的电缆支架复合材料；
步骤4：将步骤3得到的复合材料浇注、挤压至专用的支架产品模具中，经固化、脱膜等处理得支架成品。
实施例3
本实施例涉及一种电缆支架，该种电缆支架由以下按重量份数计的原料组成：
196树脂76份；
热固性聚酰亚胺树脂25份；
蒲葵茎杆纤维30份；
碳化硼纤维12份；
s105活性矿粉34份；
多面体倍半硅氧烷3.5份；
固化剂fs-2b2.5份；
低收缩添加剂24份；
抗氧剂1.5份；
偶联剂1份。
本实施例中低收缩添加剂、抗氧剂以及偶联剂的选用及制取如下表3所示：
表3
本实施例中电缆支架的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按上述配方比例称取原料；
步骤2：取长度不大于10mm的蒲葵茎杆纤维，均匀分散布置于流化床上，对流化床进行密闭处理，对流化床上方空间抽真空至13pa，之后从流化床底部通入氧气，输氧流速为25cm/s，维持流化床上方空间真空度为120pa，随后开启高频电源，向流化床上施加高频电场，在流化床内形成等离子体，设定放电功率为45w，处理时间为7min，处理完毕即得改性的蒲葵茎杆纤维，最后将改性的蒲葵茎杆纤维均分短切至长度为100μm、500μm以及1000μm待用；将碳化硼纤维短切至长度为40μm，直径为6μm待用；
步骤3：取196树脂、热固性聚酰亚胺树脂、s105活性矿粉、多面体倍半硅氧烷、低收缩添加剂、偶联剂以及步骤2处理得到的蒲葵茎杆纤维和碳化硼纤维，输送至高速混合机混匀，再取抗氧剂和固化剂fs-2b加入到高速混合机与物料混匀即得本发明的电缆支架复合材料；
步骤4：将步骤3得到的复合材料浇注、挤压至专用的支架产品模具中，经固化、脱膜等处理得支架成品。
实施例4
本实施例涉及一种电缆支架，该种电缆支架由以下按重量份数计的原料组成：
196树脂80份；
热固性聚酰亚胺树脂28份；
蒲葵茎杆纤维33份；
碳化硼纤维14份；
s105活性矿粉35份；
多面体倍半硅氧烷4份；
固化剂fs-2b3份；
低收缩添加剂26份；
抗氧剂2份；
偶联剂1.2份。
本实施例中低收缩添加剂、抗氧剂以及偶联剂的选用及制取如下表4所示：
表4
本实施例中电缆支架的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按上述配方比例称取原料；
步骤2：取长度不大于10mm的蒲葵茎杆纤维，均匀分散布置于流化床上，对流化床进行密闭处理，对流化床上方空间抽真空至14pa，之后从流化床底部通入氧气，输氧流速为28cm/s，维持流化床上方空间真空度为125pa，随后开启高频电源，向流化床上施加高频电场，在流化床内形成等离子体，设定放电功率为45w，处理时间为6.5min，处理完毕即得改性的蒲葵茎杆纤维，最后将改性的蒲葵茎杆纤维均分短切至长度为100μm、500μm以及1000μm待用；将碳化硼纤维短切至长度为45μm，直径为7μm待用；
步骤3：取196树脂、热固性聚酰亚胺树脂、s105活性矿粉、多面体倍半硅氧烷、低收缩添加剂、偶联剂以及步骤2处理得到的蒲葵茎杆纤维和碳化硼纤维，输送至高速混合机混匀，再取抗氧剂和固化剂fs-2b加入到高速混合机与物料混匀即得本发明的电缆支架复合材料；
步骤4：将步骤3得到的复合材料浇注、挤压至专用的支架产品模具中，经固化、脱膜等处理得支架成品。
实施例5
本实施例涉及一种电缆支架，该种电缆支架由以下按重量份数计的原料组成：
196树脂84份；
热固性聚酰亚胺树脂30份；
蒲葵茎杆纤维35份；
碳化硼纤维15份；
s105活性矿粉38份；
多面体倍半硅氧烷4.5份；
固化剂fs-2b3.5份；
低收缩添加剂30份；
抗氧剂2.2份；
偶联剂1.4份。
本实施例中低收缩添加剂、抗氧剂以及偶联剂的选用及制取如下表5所示：
表5
本实施例中电缆支架的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按上述配方比例称取原料；
步骤2：取长度不大于10mm的蒲葵茎杆纤维，均匀分散布置于流化床上，对流化床进行密闭处理，对流化床上方空间抽真空至15pa，之后从流化床底部通入氧气，输氧流速为30cm/s，维持流化床上方空间真空度为130pa，随后开启高频电源，向流化床上施加高频电场，在流化床内形成等离子体，设定放电功率为50w，处理时间为6min，处理完毕即得改性的蒲葵茎杆纤维，最后将改性的蒲葵茎杆纤维均分短切至长度为100μm、500μm以及1000μm待用；将碳化硼纤维短切至长度为50μm，直径为8μm待用；
步骤3：取196树脂、热固性聚酰亚胺树脂、s105活性矿粉、多面体倍半硅氧烷、低收缩添加剂、偶联剂以及步骤2处理得到的蒲葵茎杆纤维和碳化硼纤维，输送至高速混合机混匀，再取抗氧剂和固化剂fs-2b加入到高速混合机与物料混匀即得本发明的电缆支架复合材料；
步骤4：将步骤3得到的复合材料浇注、挤压至专用的支架产品模具中，经固化、脱膜等处理得支架成品。
对比例组
下表6中“-”表示实施例1-5中某种成分的减少使用；
表6
对比例6
本对比例涉及一种电缆支架，其相对于实施例1仅存在低收缩添加剂成分的不同；
本对比例中低收缩添加剂的成分及质量比为：聚丙烯:聚己内酯＝1:1。
对比例7
本对比例涉及一种电缆支架，其相对于实施例2仅存在抗氧剂成分的不同；
本对比例中抗氧剂的成分为：抗氧剂1010。
对比例8
本对比例涉及一种电缆支架，其相对于实施例3仅存在偶联剂成分含量的不同；
本对比例中偶联剂的成分及质量比为：硅烷偶联剂a-151:铝-锆双金属偶联剂:稀土偶联剂＝1:1:1。
对比例9
本对比例涉及一种电缆支架，其相对于实施例4仅存在电缆支架制备方法的不同；
步骤1：按上述配方比例称取原料；
步骤2：取蒲葵茎杆纤维均分短切至长度为100μm、500μm以及1000μm待用；将碳化硼纤维短切至长度为45μm，直径为7μm待用；
步骤3：取196树脂、热固性聚酰亚胺树脂、s105活性矿粉、多面体倍半硅氧烷、低收缩添加剂、偶联剂以及步骤2处理得到的蒲葵茎杆纤维和碳化硼纤维，输送至高速混合机混匀，再取抗氧剂和固化剂fs-2b加入到高速混合机与物料混匀即得本发明的电缆支架复合材料；
步骤4：将步骤3得到的复合材料浇注、挤压至专用的支架产品模具中，经固化、脱膜等处理得支架成品。
对比例10
现有技术中市售常用的一种电缆支架，其由以下按重量份数计的原料制成：不饱和聚酯树脂90-110份、玻璃纤维40-60份、碳酸钙15-25份、硬脂酸锌1-3份、收缩计20-40份、阻击剂1-3份。
性能测试
对上述实施例1-5以及对比例1-10制取的复合材料电缆支架进行如下的性能项目检测，检测标准如下，测定结果记录于下表7和表8中；
1、测试项目、方法及标准
1.1、弯曲强度：按照gb/t1449规定方法进行测定，单位：mpa；
1.2、弯曲弹性模量：按照gb/t1449规定方法进行测定，单位：gpa；
1.3、冲击韧性：按照gb/t1451规定方法进行测定，单位：kj/m2；
1.4、工频电气强度：按照gb/t1408.1规定方法进行测定，单位：kv/mm；
1.5、耐碱性能：按照gb/t3857规定方法进行测定，试验溶剂为10％的氢氧化钠溶液，(28±2)℃温度下浸泡168h，观测外观并测其弯曲强度变化，弯曲强度单位：mpa；
1.6、耐酸性能：按照gb/t3857规定方法进行测定，试验溶剂为30％的硫酸溶液，(28±2)℃温度下浸泡360h，观测外观并测其弯曲强度变化，弯曲强度单位：mpa；
1.7、耐水性能：按照gb/t2573-2008中4.4规定方法进行测定，试验介质为蒸馏水，试验温度为(60±2)℃，测试168h后，观测外观并测其弯曲强度变化，弯曲强度单位：mpa；
1.8、耐湿热性能：按gb/t2573规定的方法进行，试验温度(60±2)℃，相对湿度(93±2)％，以24h为一个试验周期进行试验，连续12个周期后，观测外观并测其弯曲强度变化，弯曲强度单位：mpa；
1.9、耐低温冲击性能：按照gb/t1451规定方法进行测定，测定前将试样放置在低温试验箱中，温度降至(-40±2)℃后，恒温2h后取出试样，冲击韧性单位：kj/m2。
1.10、耐老化性能：按照gb/t16422.2-2014规定方法进行测定，辐射光源过滤方式采用方式a，经总辐照能量不小于7.0×103mj/m2光老化试验后，观测外观并测其弯曲强度变化，弯曲强度单位：mpa。
2、测试结果
表7
表8
由上表7和表8测试结果分析得出：
本发明的复合材料电缆支架各项性能比各对比例中的表现更加优异全面，综合性能更加优良，在耐低温冲击测试中，其弯曲强度强度保留率能达到85.0％以上；在耐酸碱腐蚀、耐水湿热以及人工加速老化测试中，其弯曲强度强度保留率均能达到90.0％以上，无明显短板，发明人在通过对复合材料选用原料及制备工艺的整体性优化改进，大大改善了复合材料的机械力学性能以及环境适应能力，应用性显著提升，原料间的协同相互作用使其在强度、韧性、弹性、耐老化性、耐水性、耐腐蚀性等方面上均得到了显著的提升，进而使得该种复合材料制得的电缆支架能够应付各类恶劣的工作环境，应用场合及领域广泛，且制得的产品具有多样化，尺寸稳定性及一致性好，使用寿命长，安全可靠，环保无害，能够大大满足市场对高性能电缆支架用复合材料的迫切需求，应用前景广阔。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。