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1、光缆用非金属加强材料玻璃纤维杆及相关标准一、弓I言近二十年来，随着通信技术的快速发展，光缆的应用领域日益扩大，环境要求也不断提高，光缆技术的发展不断上升到新的台阶，对缆用材料的质量要求和适用范围也随之提高，其中对光缆非金属加强材料玻璃纤维杆的要求也越来越高。光缆用非金属加强材料玻璃纤维杆，简称FRP,是用玻璃纤维加上树脂及各种添加剂热固化而成。由于光缆的制造、试验、运输、贮存和运用过程中要经受环境改变的考验,玻璃纤维杆必需经受得起这种考验，且不能影响光缆的性能，假如有影响，必需限制在允许的范围内，超出限度就会对光缆的牢靠性造成威逼。FRP具备什么指标才不致对光缆的牢靠性造成威逼，正是标准要解决
2、的问题，依据国家下达的安排，由中国电子科技集团公司第八探讨所负责编制了军用光缆非金属加强材料玻璃纤维杆规范，2012年4月完成了报批稿。针对行业标准制定较早性能参数较老以及上述问题，新制定的标准中与行业标准相比增加了耐水老化性能和与光缆填充膏进行相容性的试验等。光缆非金属加强材料玻璃纤维杆的特性对光缆性能的影响有许多，其各种特性之间也有相关性，因此要满意军用光缆的要求，其指标是一个综合优化的结果，其质量水平是一个综合平衡的结果，不能只以某一个特性参数来衡量。这一特点就确定了非金属加强材料玻璃纤维杆的大部分性能参数值要用范围来表示，而不是一个定值。二、调研与分析工作主办单位接受任务后，在项目论证
3、的基础上拟定了工作安排，邀请了部分有代表性厂家的专业技术人员参与编制组，并对国内多个相关厂家进行了调研，在此基础上起草了草案稿，历经编制组会、起草会、向全国28个相关的单位征求看法，然后经过预审会、军标委光电子专业工作组对送审稿进行审查并最终通过了军用电子元器件标准化委员会的综合审查，于2012年4月完成报批稿及相关报批材料。1、调研工作在编制组原有研制生产运用的基础上，收集分析了大量技术资料，先后调研了上海晓宝增加塑料公司、江苏通鼎光电股份有限公司、无锡市鸿昌通讯材料有限公司、富通集团有限公司、江苏永鼎股份有限公司、长飞光纤光缆有限公司、烽火科技股份有限公司、上海电缆探讨所、中国电子科技集团
4、公司其次十三所、中国电子科技集团公司第四十四所、江苏亨通光电股份有限公司、中天科技股份有限公司、浙江富春江光电科技股份有限公司等单位，了解有关光缆用非金属加强材料玻璃纤维杆的研制、生产和运用状况，为精确理解和编写标准技术指标和试验方法打下了基础。同时与总参第61探讨所的军标委工作组委员和中国电子技术标准化探讨所相关人员共同探讨了军用光缆用非金属加强材料玻璃纤维杆的相关要求。近几年来，随着通信技术的快速发展，光缆的应用领域日益扩大，环境要求也不断提高，对光缆用材料的质量要求也渐渐提高、适用范围也随之扩展。光缆用非金属加强材料玻璃纤维杆，即玻璃纤维增加塑料(G1.assFiberReinforce
5、dP1.astics,简称GFRP1以区分KFRP)是光缆行业广泛采纳的具有抗电磁干扰的非金属加强材料之一，其品种和性能也随着光缆的发展得到不断地改进和完善。调研工作为标准编写供应了感性相识和编制依据。2、分析工作光缆用非金属加强材料主要包括玻璃纤维杆(GIaSSfiberrods)和芳纶纱(AramidYarn,将由另一标准规定)。从材料运用角度来看，玻璃纤维杆是一种复合材料，它具有重量轻、强度高、耐腐蚀、电绝缘性能好、传热慢、热绝缘性好、耐瞬时超高温性能好以及简洁着色、抗电磁干扰等特性。它有其自身的特性（下文中叙述）。大量的探讨成果表明，不合适的玻璃纤维杆对光缆抗张强度及传输性能的长期稳定
6、性会产生较大危害。这种危害，在光缆的制造过程中和出厂检验时是难以发觉的，但在光缆敷设以后以及长期运用的过程中会渐渐显现出来。等到发觉光缆的性能劣化，已无法挽救了。因而要在光缆制造之前，依据正确恰当的标准来选择合适的、性能优良的玻璃纤维杆，显得极为重要。随着产品的性能要求不断增加，测试方法更趋合理，迫切须要制定一个更全面、技术指标更合理的检验标准，寻求一个各方能够接受的恰当的评价依据。大量的探讨、生产、运用实践为制定光缆非金属加强材料玻璃纤维杆的标准供应了很充分的技术依据，制定本规范不但是紧迫的，而且是可行的。三、有关技术问题的说明1、光缆用非金属加强材料玻璃纤维杆概述光缆用非金属加强材料玻璃纤
7、维杆，是用玻璃纤维加上树脂及各种添加剂热固化而成。由于光缆的制造、试验、运输、贮存和运用过程中要经受环境改变的考验，玻璃纤维杆必需经受得起这种考验，且不能影响光缆的性能。假如有影响，必需限制在允许的范围内，超出限度就会对光缆的牢靠性造成威逼。玻璃纤维杆具备什么指标才不致对光缆的牢靠性造成威逼，正是标准要解决的问题，针对这一问题，标准制定中与行业标准相比增加了耐水老化性能和与光缆填充育进行相容性的试验。光缆非金属加强材料玻璃纤维杆的特性对光缆性能的影响有许多，其各种特性之间也有相关性，因此要满意军用光缆的要求，其指标是一个综合优化的结果，其质量水平是一个综合平衡的结果，不能只以某一个特性参数来衡
8、量。这一特点就确定了非金属加强材料玻璃纤维杆的大部分性能参数值要用范围来表示，而不是一个定值。2、GFRP有哪些特性和关注点(1) GFRP优点A、质量轻强度高相对密度在2.0左右，只有碳素钢的1415,可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度(即强度除以密度)可以与高级合金钢相比。因此，在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他须要减轻自重的产品应用中，都具有卓越成效。通过采纳环氧树脂等热固化GFRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到100oMPa以上。B、耐腐蚀性能好GFRP是良好的耐腐材料，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的反抗实力。C、电性能好是优良的绝缘材
9、料，高频下仍能爱护良好介电性能。D、热性能良好GFRP热导率低，室温下为(1.25-1.67)kJ/(mhK),只有金属的1.1001.1000,是优良的绝热材料。E、可设计性好可以依据须要设计出各种尺寸结构产品，来满意运用要求，可以使产品有很好的整体性；可以充分选择材料来满意产品的性能。如：可以设计出耐腐的、产品某方向上有特殊高强度的、介电性好的，等等。F、工艺性优良可以敏捷地选择成型工艺；工艺简洁，可以一次成型，经济效益突出。(2) GFRP着重关注点不能要求一种GFRP来满意全部要求，GFRP应着重关注以下几点：A、弹性模量和抗张强度一般的玻璃纤维杆的弹性模量比木材大两倍，但比钢(E=2
10、.1106)(钢的弹性模量通常取190GPa,GFRP为50GPa)小3倍，因此在产品结构中常感到刚性不足，故军用光缆中要求其抗张强度应大于1200MPao这就要求采纳高模量的玻璃纤维来达到。B、长期耐温性一般的GFRP不能在高温下长期运用,通用型聚酯GFRP在50C。以上强度就起先下降，一般只在100C。以下运用；通用型环氧GFRP在60C。以上，强度有明显下降。通过选择耐高温的树脂，使长期工作温度在200G300C。是可能的。因而进行100C。下120h的高温弯曲性能试验是必要的。Cx老化现象老化现象是塑料的共同缺陷，在紫外线、热水、化学介质、机械应力等作用下简洁导致性能下降，但GFRP通
11、过选择玻璃纤维及树脂材料经高温工艺加工，比起一般塑料和金属来，是最耐腐蚀最耐老化的材料，因为GFRP是一种复合材料，它是增加塑料，能够经受-40b100C。的凹凸温试验。(3)综合特点光缆用非金属加强材料玻璃纤维杆制作成型时的一次性，也是区分于金属材料的另一个显著的特点。只要依据产品的设计，选择合适的原材料铺设方法和排列依次，就可以将玻璃纤维杆一次性地完成，避开了金属材料通常所须要的二次加工，从而可以大大降低产品生产过程的资源消耗，削减了人力和物力的奢侈。同时GFRP的比强度好，可以与高级合金钢相比，也是被军用光缆广泛采纳替代金属加强材料的一大优势。3、确定性能参数值的依据确定性能参数值的依据
12、如下：(1)光缆用非金属加强材料玻璃纤维杆的运用需求；(2)光缆用非金属加强材料玻璃纤维杆的制造和运用厂家的技术指标；(3)与光缆用非金属加强材料玻璃纤维杆相关的标准要求(主要是GJB1428B-2009光缆通用规范)；(4)已有光缆用非金属加强材料玻璃纤维杆的特性对光缆性能影响的探讨成果。4、规范相关内容的说明(1)外观玻璃纤维杆为外径匀称的圆杆，颜色应匀称一样，表面光滑且应无裂纹、无毛刺、无白色粉尘。(2)物理性能基本上是将物理机械性能及试验方法放在一起，不同的单列出来。(3)弯曲性能包括最小弯曲半径下绕圈,并重复弯曲3次；分别在100C。土2C。、-40C*2C。下的高、低温弯曲性能试验
13、。(4)试验方法的选择试验方法的选择关系到产品性能的可比性和可重复性，甚至关系到产品是否合格的问题，判定的依据不同，结果会有很大的区分。非金属加强材料玻璃纤维杆属特种复合产品，大部分特性均有相应国家标准规定的试验方法（大多是参照采纳ASTM标准制定，而这方面的国家军用标准则很少），事实上国内大多数厂家已采纳国标。本标准本着尽量采纳已有的标准方法的原则，有国军标的采纳国军标，无国军标的采纳国标，无国标的采纳行标。四、主要试验或验证分析报告的说明所附检验报告列出了2家有代表性厂家的检验报告，分别由上海晓宝增加塑料公司、无锡市鸿昌通讯材料有限公司供应，均是由国家认可的检测中心出具，具有肯定的权威性。
14、样品均选用了具有代表性的中间尺寸试样，直径为：2.05mm、2.3mm,各项指标检测结果均满意行业标准要求，其中关键指标抗张强度均大于1200MPa（行业标准要求是I100MPa）,弹性模量均大于50GPa,成为确定国军标要求的重要依据。五、与现行的法律、法规及国家标准、国家军用标准、行业标准的关系专利技术与现行的法律、法规无冲突。该规范与GJB1428B-2009光缆通用规范亲密相关,它是对GJB1428B中规定的光缆材料之一的详细细化，同时GJB1428B对光缆材料机械性能试验的要求在标准的相容性试验中也有所反映。该规范与YD/T1181.1-2002光缆用非金属加强件的特性第1部分玻璃纤
15、维增加塑料杆的关系是YD/T1181.1规定的光缆增加塑料杆要求是GJBXXXX军用光缆非金属加强材料玻璃纤维杆规范的一部分，而且相关指标有较大提高（如抗张强度），最主要的是GJBXXXX对相关指标对应的试验方法描述更为完整。六、结束语GJBXXXX军用光缆非金属加强材料玻璃纤维杆规范是依据目前为止关于光缆非金属加强材料玻璃纤维杆对光缆性能影响的探讨成果，综合了军用光缆对光缆非金属加强材料玻璃纤维杆的要求，在性能要求上较为全面。各项指标的确定既考虑到能满意军用，又兼顾性能价格比因素，因而该标准具有较强的通用性。同时依据目前光纤生产工艺水平、各研制生产厂家的生产运用实践阅历，提出了较全面的质量要求，可操作性较强。在确保光纤光缆牢靠性和生产效益方面的作用和生产效益更为显著。建议尽快按程序审定并报批发布实施，以期更早的发挥标准的效益。
