一种5G通信杆及其制备方法

本发明属于复合材料的制备领域，具体涉及一种利用玄武岩纤维增强材料制作的5g通信杆及其制备方法。

背景技术：

1、目前，我国已建成全球最大的光纤和移动宽带网络，截至2023年底，5g基站总数达337.7万个，全球占比超60％，位居第一；同时，我国5g行业应用已融入71个国民经济大类，应用案例数超9.4万个，在工业、矿业、电力、港口、医疗等行业深入应用。当前作为5g通信技术主要设备载体的5g通讯杆大量使用水泥杆、油木杆等传统材料制备的杆体，但这些杆体普遍存在自重大、强度低、耐腐蚀与耐候性差、废旧杆体环境亲和性差等缺点。

2、另一方面，玄武岩纤维是以天然的火山喷出岩作为原料，将其破碎后加入熔窑中，在1450～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。它与碳纤维、芳纶、超高相对分子质量聚乙烯纤维等其他高科技纤维相比，具有很多独特的优点，如力学性能佳，耐高温性能好，可在-258～700℃范围内连续工作，耐酸耐碱，抗紫外线性能强，吸湿性低，有更好的耐环境性能，此外，还有绝缘性能好，高温过滤性佳、抗辐射、良好的透波性能等优点。以玄武岩纤维为增强体可制成各种性能优异的复合材料，可广泛应用于航空航天、军工、车船制造、道路交通、消防、环保、建筑等军工和民用领域，故连续玄武岩纤维被誉为21世纪的绿色环保无机新材料，我国已把连续玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维(碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯、玄武岩纤维)之一。

3、因此，传统5g通信杆存在以下缺点：1、自重大带来的产品运输成本高、施工与安装难度大；2、强度低导致的杆体在外力作用下易损坏；3、耐腐蚀与耐候性差降低杆体使用寿命；4、废旧杆体环境亲和性差产生难以降解的固体废弃物，对生态环境产生破坏。

4、经检索，未见玄武岩纤维用于5g通信杆制造的专利和论文，中国专利申请号201310451722.4，公开了一种玄武岩纤维杆制造方法，本发明涉及通信光缆材料技术领域，其对玄武岩纤维纱原料进行筛选，选择传输性能优良、张力合格的玄武岩纤维纱送入液态树脂容器中充分浸透，经过uv灯照射进行一次表面光固化，再送入高温加热箱中加热进行二次热固化，固化温度为100℃～140℃，使液态树脂充分固化，得到玄武岩纤维杆。该玄武岩纤维杆是光纤中心的加强材料，属于通讯器材。而本申请的5g通信杆是通讯的辅助工具，也就是上面架5g设备的通讯杆，用途和工艺与该玄武岩纤维杆完全不一样。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种5g通信杆及其制备方法，该方法利用玄武岩纤维具有重量轻、力学性能佳、耐酸耐碱、抗紫外线性能强、绿色环保等优点，以玄武岩纤维为增强体与不饱和聚酯树脂相结合，采用拉挤缠绕工艺，制备出一款轻质高强耐腐蚀的5g通信杆，解决了传统5g通信杆(水泥杆、油木杆)的杆体自重大、强度低、耐腐蚀与耐候性差、废旧杆体环境亲和性差等缺点，更好的满足我国的5g通信技术对设备载体的要求；同时，发挥我国玄武岩资源优势，助力新材料产业高质量发展。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种5g通讯杆，它是这样制成的，利用玄武岩纤维通过配制好的树脂基体浸润后，经牵引机牵引进入拉挤缠绕装置中拉挤缠绕，在三段加热固化装置中固化成型，其中，玄武岩纤维体积比占5g通讯杆总体积的60％～70％，配制好的环氧树脂基体体积占5g通讯杆总体积的30％～40％；

4、所述玄武岩纤维是以玄武岩矿石作为原料，将其破碎、磨粉后加入熔窑中，在1450～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板制成的玄武岩纤维原丝，玄武岩纤维原丝经过浸润剂浸润后并股制成玄武岩无捻粗纱，纤维直径为17um，拉伸强度为2200mpa，弹性模量为85gpa；

5、所述配制好的树脂基体是将树脂、钙粉、固化剂、脱模剂、色糊按100:25:1:1.2：1的重量比放入搅拌机中，在1300～1400r/min搅拌速度下搅拌40分钟～50分钟后所得。

6、进一步地，所述玄武岩矿石是产自贵州六盘水地区。

7、进一步地，所述树脂是指江苏利德尔新材料科技有限公司购置的el-400树脂。

8、上述的一种5g通讯杆的制备方法，包括以下步骤：

9、(1)穿纱：将纱架上摆放好的玄武岩纤维按体积比所需股数抽出，经分纱板穿过进入浸胶槽；

10、(2)浸胶：将配制好的树脂基体送入浸胶槽，让经分纱板进入的玄武岩纤维表面被浸胶槽中树脂基体均匀包裹浸润；

11、(3)拉挤缠绕：浸胶后的玄武岩纵向纤维经牵引机牵引，进入集束器附着在芯棒模具表面，再进入双头缠绕装置用16股玄武岩环向纤维浸胶后进行缠绕，将纵向纤维紧紧包裹，再通过拉挤模具挤出，得到预成型5g通讯杆；

12、(4)加热固化：在牵引机的牵引下，拉挤缠绕后所得的预成型5g通讯杆进入三段加热固化装置模具中固化成型,得到成型5g通讯杆；

13、(5)切割：牵引出的杆体在牵引机的牵引下，进入切割机进行定长切割；

14、(6)表面喷涂：切割好的杆体经表面清洁后进行表面水性亮漆喷涂，然后自然表干，得到玄武岩纤维5g通讯杆成品。

15、进一步地，所述步骤(3)，牵引机牵引速度为22cm/min，缠绕器缠绕速度为10～12r/min。

16、进一步地，所述步骤(4)，其中加热第一段温度为100℃，加热第二段温度为120℃，加热第三段温度为150℃。

17、本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明有以下特点：

18、(1)安装、维护成本低。玄武岩纤维5g通信杆的质量约为木质杆的1/3，混凝土杆的1/10，可大幅度降低运输和施工安装成本，尤其是在人难以到达的山林和偏远地区。轻质还意味着安装速度加快和节省人力。该通讯杆是一种免维护或低维护结构，这对保障线路安全和降低输电线路的维护成本很有意义。

19、(2)环境适应性好。玄武岩纤维5g通信杆对酸、碱、盐及有机溶剂等腐蚀介质的耐腐蚀性能和耐候性能优良，因此特别适合沿海地区、内陆盐渍土地区以及工业区和酸雨多发地区等对混凝土和钢质杆塔有特殊防腐要求的环境，同时废旧杆体可自然降解，不会对生态环境产生破坏。

20、(3)电绝缘性能好。玄武岩纤维5g通信杆电气绝缘性能优良，可避免铁塔易出现的雷击事故发生，还可以设计减少导线与塔身间隙，使输电线路结构更为紧凑，可减少线路走廊宽度，这在土地资源稀缺的情况下尤其重要。

21、(4)防盗防损。玄武岩纤维5g通信杆经过对攀爬难易度、摇晃度、专项抱箍、暴力测试多类型的进行测试后，在强度上优于水泥杆，可以有效地防止塔材盗窃等人为破坏。

技术特征：

1.一种5g通讯杆，其特征在于：它是这样制成的，利用玄武岩纤维通过配制好的树脂基体浸润后，经牵引机牵引进入拉挤缠绕装置中拉挤缠绕，在三段加热固化装置中固化成型，其中，玄武岩纤维体积比占5g通讯杆总体积的60％～70％，配制好的环氧树脂基体体积占5g通讯杆总体积的30％～40％；

2.如权利要求1所述的一种5g通讯杆，其特征在于：所述玄武岩矿石是产自贵州六盘水地区。

3.如权利要求1所述的一种5g通讯杆，其特征在于：所述树脂是指江苏利德尔新材料科技有限公司购置的el-400树脂。

4.如权利要求1-3之一所述的一种5g通讯杆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的一种5g通讯杆的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)，牵引机牵引速度为22cm/min，缠绕器缠绕速度为10～12r/min。

6.如权利要求4所述的一种5g通讯杆的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)，其中加热第一段温度为100℃，加热第二段温度为120℃，加热第三段温度为150℃。

技术总结本发明公开了一种玄武岩纤维5G通信杆其由玄武岩纤维与配制好的树脂基体组成，其中玄武岩纤维体积占5G通讯杆总体积的60％～70％，配制好的环氧树脂基体体积占5G通讯杆总体积的30％～40％。该玄武岩纤维5G通信杆采用拉挤‑缠绕生产工艺，经过穿纱、浸胶、拉挤缠绕、加热固化、切割、表面喷涂等工序制作而得。本发明提供的玄武岩纤维5G通信杆为一款轻质高强耐腐蚀的5G通信杆，解决了传统5G通信杆(水泥杆、油木杆)的杆体自重大、强度低、耐腐蚀与耐候性差、废旧杆体环境亲和性差等缺点，更好的满足我国的5G通信技术对设备载体的要求，具有较好的市场前景，同时助力新材料产业高质量发展。技术研发人员：刘彤,彭朝,毛正华,王沁梅受保护的技术使用者：贵州大学技术研发日：技术公布日：2024/12/2