專利名稱：纖維強(qiáng)化的加載納米粒子的熱固性聚合物復(fù)合線材、線纜以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含增強(qiáng)的纖維和納米粒子的熱固性聚合物復(fù)合線材和涉及使用此類熱固性聚合物復(fù)合線材制備的線纜以及制備和使用該類聚合物復(fù)合線材和線纜的方法。
背景技術(shù)：
線纜絞合是這樣一種過程，其中單獨(dú)的線材通常以螺旋布置方式組合，以產(chǎn)生成品線纜。所得絞合線纜提供了比得自等量橫截面積的固體棒更大的柔性。絞合結(jié)構(gòu)也是有利的，因?yàn)榫€纜在處理、安裝使用過程中承受彎曲時(shí)，絞合線纜可維持其圓形的總橫截面形狀。此類絞合線纜用于多種應(yīng)用中，例如，起重線纜、航空線纜、水下海底線纜和系繩以及電能傳輸線纜。絞合的電能傳輸線纜通常由例如鋼、鋁或銅等可延展金屬制成。在一些情況下，例如裸露的架空電能傳輸線纜，絞合線材芯材由絞合線材導(dǎo)體層包圍。絞合線材芯材可包括由諸如鋼的第一材料制成的可延展金屬線材，并且外部動(dòng)力傳導(dǎo)層可包括由諸如鋁的另一種材料制成的可延展金屬線材。在一些情況下，絞合線芯材可以是預(yù)絞合的線纜，所述預(yù)絞合的線纜用作制造更大直徑的電能傳輸線纜的輸入材料。絞合的電能傳輸線纜通常可包括從少至七根單獨(dú)線材到更為通用的包含50根或更多的線材的構(gòu)造。在線纜絞合處理期間，可延展金屬線材受到的應(yīng)力超過金屬材料的屈服應(yīng)力但是低于極限或破壞應(yīng)力。這個(gè)應(yīng)力作用成使得當(dāng)金屬線材圍繞前一線材層的較小半徑或芯材線材螺旋纏繞時(shí)金屬線材塑性變形。近來引入的可用線纜使用由這樣的材料制作的復(fù)合線材制成，所述材料不易于塑性變形成新形狀并且可為易碎的。這種復(fù)合線材線纜的一個(gè)例子由包含纖維強(qiáng)化金屬基質(zhì)復(fù)合線材的金屬基質(zhì)復(fù)合線材線纜提供。這種金屬基質(zhì)復(fù)合線材是有吸引力的，因?yàn)槠湎鄬τ诳裳诱菇饘倬€材具有改善的機(jī)械性能，而可延展金屬線材在其應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)中主要為彈性的。一些包含纖維強(qiáng)化聚合物基質(zhì)復(fù)合線材的聚合物復(fù)合線材線纜也是本領(lǐng)域已知的，例如在美國專利N0.4，961，990; 5，126，167; 7，060，326; 7，093，416; 7，179，522; 7，438，971; 7, 683，262 ;以及 PCT國際公開N0.W097/00976中所公開的纖維強(qiáng)化聚合物基質(zhì)復(fù)合線材。

發(fā)明內(nèi)容
簡而言之，在一個(gè)方面，本發(fā)明公開了一種方法，其包括將多根基本上連續(xù)的纖維絕緣浸潰包含液態(tài)聚合物前體和中值直徑為一微米或更小(即，納米粒子)的基本上均勻地分散于整個(gè)液態(tài)聚合物前體的多個(gè)粒子的聚合物復(fù)合基質(zhì)，牽引絕緣浸潰聚合物復(fù)合基質(zhì)的纖維通過模具，使該聚合物復(fù)合基質(zhì)在該模具中至少部分地硬化以形成基本上連續(xù)的熱固性聚合物線絲條以及可任選地用抗腐蝕外皮包裹該基本上連續(xù)的復(fù)合線絲條。在某些示例性實(shí)施例中，所述多個(gè)粒子為納米粒子，其中值直徑不大于1，000nm、900nm、800nm、750nm、700nm、600nm、500nm、400nm、300nm、250nm、200nm、IOOnm 或甚至 50nm。在一些示例性實(shí)施例中，該多個(gè)粒子包括還具有芯材和與納米粒子芯材相聯(lián)的反應(yīng)性表面改性劑的反應(yīng)性表面改性的納米粒子。在某些示例性實(shí)施例中，該多個(gè)粒子的中值直徑不大于 I, 000nm、900nm、800nm、750nm、700nm、600nm、500nm、400nm、300nm、250nm、200nm、IOOnm或甚至50nm。在一些規(guī)定的實(shí)施例中，該粒子不超過聚合物復(fù)合基質(zhì)的40重量％。在一些上述的方面和實(shí)施例中，該多根基本上連續(xù)的纖維在基本上平行于所述基本上連續(xù)的復(fù)合線絲條的縱向軸線的方向上是基本上平行的。在一些特定的示例性實(shí)施例中，該多根基本上連續(xù)的纖維進(jìn)一步包括多個(gè)纖維表面，并且該多個(gè)粒子基本上不與該多個(gè)纖維表面接觸。在一些上述的實(shí)施例中，該抗腐蝕外皮包含至少一種輻射固化聚合物、熱固性聚合物、具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度至少為145°C的熱塑性聚合物、含氟聚合物、帶材或它們的組合。在任意上述的其他示例性實(shí)施例中，固化的液態(tài)聚合物前體具有的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為至少150°C。在一些示例性實(shí)施例中，該固化的液態(tài)聚合物前體包含環(huán)氧樹脂，并且該多個(gè)粒子包含0.5到40重量％的聚合物復(fù)合基質(zhì)。在某些示例性實(shí)施例中，該固化的液態(tài)聚合物前體包含乙烯基酯，并且該多個(gè)粒子包含0.5到40重量％的聚合物復(fù)合基質(zhì)。在任意上述的其他實(shí)例中，使聚合物復(fù)合基質(zhì)在模具中至少部分地硬化包括使液態(tài)聚合物前體交聯(lián)。在另外的示例性實(shí)施例中，該方法還包括將絕緣浸潰基質(zhì)的連續(xù)性纖維牽引通過預(yù)成型機(jī)并且壓實(shí)該纖維。在某些示例性實(shí)施例中，該方法還包括使聚合物復(fù)合基質(zhì)在模具中至少部分地硬化以形成復(fù)合線絲條之后將部分固化的液態(tài)聚合物前體后固化。在一些特定的示例性實(shí)施例中，相對于以規(guī)定的線速形成具有規(guī)定組合物但省略了多個(gè)粒子的復(fù)合線材所需的牽引力，以規(guī)定線速形成規(guī)定組合物的復(fù)合線絲條所需的牽引力減少了至少20%。在另一方面，本發(fā)明描述了根據(jù)任意前述方法而制備的熱固性聚合物復(fù)合線材。在另一個(gè)方面，本發(fā)明描述了一種熱固性聚合物復(fù)合線材，其包含嵌入在固化的聚合物復(fù)合基質(zhì)中并且形成基本上連續(xù)的絲條的多根基本上連續(xù)的纖維，該固化的聚合物復(fù)合基質(zhì)還包含通過固化液態(tài)聚合物前體而形成的聚合物和中值直徑為一微米或更小的(即，納米粒子)并且基本上均勻地分散于聚合物復(fù)合基質(zhì)的多個(gè)粒子；并且任選地包含包裹該基本上連續(xù)的絲條的抗腐蝕外皮。在一些示例性實(shí)施例中，該多個(gè)粒子包括還具有納米芯材和與納米粒子芯材相聯(lián)的并且與從液態(tài)固化的聚合物反應(yīng)的反應(yīng)性表面改性劑的表面改性的粒子。在某些示例性實(shí)施例中，所述多個(gè)粒子的中值直徑不大于1，000nm、900nm、800nm、750nm、700nm、600nm、500nm、400nm、300nm、250nm、200nm、IOOnm 或甚至 50nm。在一些上述熱固性聚合物復(fù)合線材的實(shí)施例中，該多根基本上連續(xù)的纖維在基本上平行于所述基本上連續(xù)的復(fù)合線絲條的縱向軸線的方向上是基本上平行的。在一些特定的示例性實(shí)施例中，該多根基本上連續(xù)的纖維進(jìn)一步包括多個(gè)纖維表面，并且該多個(gè)粒子(即，納米粒子)基本上不與該多個(gè)纖維表面接觸。在一些上述的實(shí)施例中，該抗腐蝕外皮包含至少一種輻射固化聚合物、熱固性聚合物、具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度至少為145°C的熱塑性聚合物、含氟聚合物、帶材或它們的組合。在任意上述的熱固性聚合物復(fù)合線材的實(shí)施例的其他示例性實(shí)施例中，該固化的聚合物復(fù)合基質(zhì)具有的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為至少150°C。在任意上述的熱固性聚合物復(fù)合線材的實(shí)施例的另外的示例性實(shí)施例中，通過將液態(tài)聚合物前體固化而形成的聚合物包含選自環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚酯樹脂、氰酸酯樹脂、酚醛樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂或它們的組合物的至少一種熱固性樹脂。在一些示例性實(shí)施例中，通過將液態(tài)聚合物前體固化而形成的聚合物包含不飽和的聚酯樹脂。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，該固化的聚合物復(fù)合基質(zhì)包含固化的(例如，交聯(lián)的)液態(tài)聚合物前體。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，該固化的聚合物復(fù)合基質(zhì)包含用酸酐固化的環(huán)氧樹脂。在一些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，該固化的聚合物復(fù)合基質(zhì)具有的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為至少150°C。在一些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，該固化的液態(tài)聚合物前體具有的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為至少150°C。在其他特定示例性實(shí)施例中，該固化的液態(tài)聚合物前體包含環(huán)氧樹脂，并且該多個(gè)粒子包含0.5到40重量％的聚合物復(fù)合基質(zhì)。在某些當(dāng)前優(yōu)選的示例性實(shí)施例中，該固化的液態(tài)聚合物前體包含乙烯基酯樹脂，并且該多個(gè)粒子包含0.5到40重量％的聚合物
復(fù)合基質(zhì)。在任意上述的聚合物復(fù)合線材的實(shí)施例的另外的示例性實(shí)施例中，多根連續(xù)的纖維包含選自芳綸纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維、金屬纖維、聚合物纖維、碳纖維或它們的組合中的至少一種纖維。在一些示例性實(shí)施例中，該多根連續(xù)的纖維包含至少66體積百分比的基本上連續(xù)的絲條。在任意上述的聚合物復(fù)合線材的實(shí)施例的另外的示例性實(shí)施例中，該多個(gè)粒子包含與粒子表面相關(guān)的至少一種表面改性劑。在一些示例性實(shí)施例中，多個(gè)粒子包含二氧化硅粒子、方解石粒子或它們的組合。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，多個(gè)粒子包含二氧化硅粒子，該二氧化硅粒子還包含共價(jià)地結(jié)合到二氧化硅粒子表面的至少一種表面改性劑。在其他當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，多個(gè)粒子包含方解石粒子，該方解石粒子還包含與方解石粒子表面離子結(jié)合的表面改性劑。在一些上述的實(shí)施例中，多個(gè)粒子的中值直徑優(yōu)選不大于400nm。在其他示例性實(shí)施例中，多個(gè)粒子的中值直徑優(yōu)選不大于250nm。在某些示例性實(shí)施例中，多個(gè)粒子的中值直徑優(yōu)選不大于lOOnm。在一些特定的示例性實(shí)施例中，基于數(shù)目而言，多個(gè)粒子的粒徑表現(xiàn)出多峰分布。在一些特定的示例性實(shí)施例中，聚合物復(fù)合基質(zhì)還包含中值直徑至少為I微米的多種填料粒子。在某些示例性實(shí)施例中，熱固性聚合物復(fù)合線材的橫截面直徑為約Imm至約2.54cm。在另一個(gè)方面，本發(fā)明描述了包含如上所述的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材的熱固性聚合物復(fù)合線纜。在一些示例性實(shí)施例中，該線纜為絞合線纜，其具有限定中心縱向軸線的芯材線、繞芯材線絞合的第一多根線材和繞第一多根線材絞合的第二多根線材。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，芯材線、第一多根線材或第二多根線材的至少一個(gè)包含如上所述的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材。在一些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，該芯材線為如上所述的熱固性聚合物復(fù)合線材。在另外的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，芯材線、第一多根線材和第二多根線材的每一個(gè)均選擇為如上所述的熱固性聚合物復(fù)合線材。在另外的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，在線纜中的多根線材的每一根均為熱固性聚合物復(fù)合線材。仍然在另一個(gè)方面，本發(fā)明描述了一種螺旋絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜，其包含如上所述的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材，該螺旋絞合的線纜具有包含限定中心縱向軸線的芯材線的芯材、在第一捻向上以相對于中心縱向軸線限定的第一捻角繞芯材螺旋絞合的并且具有第一捻距的第一多根線材以及在第二捻向上以相對于中心縱向軸線限定的第二捻角繞第一多根復(fù)合線材螺旋絞合的并且具有第二捻距的第二多根線材。在一些上述的絞合的線纜實(shí)施例中，芯材線選自熱固性聚合物復(fù)合線材、熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或可延展的金屬線材。在某些示例性實(shí)施例中，第一多根線材至少有一根選自熱固性聚合物復(fù)合線材、熱塑性聚合物復(fù)合線材或可延展的金屬線材。在一些特定的示例性實(shí)施例中，第二多根線材至少有一根選自熱固性聚合物復(fù)合線材、熱塑性聚合物復(fù)合線材或可延展的金屬線材。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，芯材線、第一多根線材或第二多根線材的至少一個(gè)包含如上所述的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，該芯材線為如上所述的熱固性聚合物復(fù)合線材。在另外的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，芯材線、第一多根線材和第二多根線材的每一個(gè)均選擇為如上所述的熱固性聚合物復(fù)合線材。在另外的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，在線纜中的多根線材的每一根均為熱固性聚合物復(fù)合線材。在一些特定的示例性實(shí)施例中，每種線材具有在基本上垂直于中心縱向軸線方向上的橫截面，并且每種線材的橫截面形狀選自圓形、橢圓形和梯形。在一些規(guī)定的示例性絞合線纜的實(shí)施例中，每種線材的橫截面形狀為圓形并且每種線材的直徑為約Imm至約
2.54cm。在另外的示例性絞合線纜的實(shí)施例中，第一多根復(fù)合線材和第二多根復(fù)合線材的每一根的絞捻系數(shù)為10至150。在一些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，第一捻向與第二捻向相同。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，第一捻角和第二捻角之間的相對差大于0°并且不大于約4°。在另外的示例性絞合線纜實(shí)施例中，該絞合線纜還包括沿第三捻向以相對于所述中心縱向軸線限定的第三捻角圍繞所述第二多根復(fù)合線材絞合更優(yōu)選地螺旋絞合的并且具有第三捻距的第三多根復(fù)合線材。在一些示例性實(shí)施例中，第三多根復(fù)合線材的每一根的絞捻系數(shù)為10至150。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，第三捻向與第二捻向相同。在一些規(guī)定的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，第三捻角和第二捻角之間的相對差大于0°并且不大于約4°。在另外的示例性絞合線纜實(shí)施例中，所述絞合線纜還包括沿第四捻向以相對于所述中心縱向軸線限定的第四捻角圍繞所述第三多根復(fù)合線材絞合更優(yōu)選地螺旋絞合的并且具有第四捻距的第四多根復(fù)合線材。在一些示例性實(shí)施例中，第四多根復(fù)合線材的每一根的絞捻系數(shù)為10至150。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，第四捻向與第三捻向相同。在一些規(guī)定的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，第四捻角和第三捻角之間的相對差大于0°并且不大于約4° ο在任意上述線纜實(shí)施例中，多根連續(xù)的纖維包含選自金屬纖維、聚合物纖維、碳纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維或它們的組合中的至少一種纖維。在一些示例性實(shí)施例中，所述至少一根纖維包括鈦、鎢、硼、形狀記憶合金、碳、石墨、碳化硅、芳族聚酰胺、聚對亞苯基-2，6-苯并雙噁唑、或它們的組合。在一些特定的示例性實(shí)施例中，至少一種纖維包含選自碳化硅、氧化鋁或硅鋁酸鹽的陶瓷纖維。在某些示例性實(shí)施例中，所述聚合物復(fù)合基質(zhì)包括選自以下項(xiàng)的(共)聚合物:環(huán)氧樹脂、酯、乙烯基酯、聚酰亞胺、聚酯、氰酸酯、酚醛樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、以及它們的組合。在上述絞合線纜實(shí)施例的一些規(guī)定的實(shí)例中，至少一種復(fù)合線材為纖維強(qiáng)化的金屬基質(zhì)復(fù)合線材，其還包含在金屬基質(zhì)中的至少一種連續(xù)的纖維，其中可任選地，至少一部分復(fù)合線材包裹所述至少一種纖維強(qiáng)化的金屬基質(zhì)復(fù)合線材。在某些示例性實(shí)施例中，所述至少一根連續(xù)的纖維包括選自如下各項(xiàng)的材料:陶瓷、玻璃、碳、碳化硅、硼、鐵、鋼、鐵合金、鎢、鈦、形狀記憶合金以及它們的組合。在一些特定的示例性實(shí)施例中，所述金屬基質(zhì)包括鋁、鋅、錫、鎂、它們的合金或其組合。在某些示例性的當(dāng)前優(yōu)選的示例性實(shí)施例中，所述金屬基質(zhì)包括鋁，并且所述至少一根連續(xù)的纖維包括陶瓷纖維。在一些規(guī)定的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例中，所述陶瓷纖維包括多晶α-Α1203。在任何上述的絞合線纜實(shí)施例中，該絞合線纜可還包含圍繞限定中心縱向軸線的芯材線而絞合的多根可延展的金屬線材。在一些示例性實(shí)施例中，該多根可延展的金屬線材的至少一部分沿第一捻向螺旋絞合。在某些示例性實(shí)施例中，所述多根可延展金屬線材的至少一部分沿與所述第一捻向相反的第二捻向螺旋絞合。在一些規(guī)定的實(shí)施例中，該多根可延展的金屬線材包裹限定中心縱向軸線的芯材線絞合在包裹復(fù)合線材的多個(gè)徑向?qū)又?。在某些特定的示例性?shí)施例中，每個(gè)徑向?qū)友嘏c鄰接的徑向?qū)拥姆较蛳喾吹姆较蚪g合。在上述的絞合線纜實(shí)施例的另外的實(shí)例中，可選擇每個(gè)可延展金屬線材以具有沿與所述中心縱向軸線基本上垂直的方向截取的橫截面，并且其中每個(gè)可延展線材的橫截面形狀選自圓形、橢圓形、梯形、S形和Z形。在一些示例性實(shí)施例中，該多根可延展的金屬線材包括選自如下的至少一種金屬:鐵、鋼、鋯、銅、錫、鎘、鋁、錳、鋅、鈷、鎳、鉻、鈦、鎢、釩、它們彼此的合金、它們與其他金屬的合金、它們的硅合金、以及上述各項(xiàng)的組合。在另外的示例性絞合線纜實(shí)施例中，在第一捻角和第二捻角之間的相對差被選擇為大于0°并且不大于約4°。在一些示例性實(shí)施例中，所述第一捻角和第二捻角之間的相對差不大于約0.5°。在某些示例性實(shí)施例中，第一捻距等于第二捻距。在另一方面，本發(fā)明描述了一種具有芯材和圍繞芯材的導(dǎo)體層的線纜，其中該芯材包含任意上述的絞合線纜。在一些示例性實(shí)施例中，該導(dǎo)體層包含多根絞合的導(dǎo)體線材。在另一個(gè)方面，本發(fā)明描述了一種用于電能傳輸?shù)纳鲜龅木€纜。在一些不例性實(shí)施例中，所述的線纜選自架空電能傳輸線纜、地下電能傳輸線纜和水下電能傳輸線纜。在某些示例性實(shí)施例中，該線纜為選自水下系繩或水下臍帶的水下電能傳輸線纜。在最終方面，本發(fā)明描述了一種使用上述的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材，任選地結(jié)合任何上述的非熱固性聚合物復(fù)合線材而制備絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜的方法。該方法包括圍繞限定中心縱向軸線的芯材線螺旋絞合第一多根線材，其中沿第一捻向以相對于中心縱向軸線限定的第一捻角而進(jìn)行第一多根線材的螺旋絞合；以及圍繞第一多根線材螺旋絞合第二多根線材，其中沿第一捻向以相對于中心縱向軸線限定的第二捻角而進(jìn)行第二多根線材的螺旋絞合。芯材線、第一多根線材或第二多根線材的至少一個(gè)包含至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材。在某些示例性實(shí)施例中，第一多根線材和/或第二多根線材包括多根熱塑性聚合物復(fù)合線材。在此類示例性實(shí)施例中，該方法可任選地包括將螺旋絞合的第一和第二多根線材加熱到足夠的溫度以在冷卻到25°C時(shí)將螺旋絞合的線材保持螺旋絞合的構(gòu)型?？扇芜x地，該方法包括用抗腐蝕外皮包裹該第一和第二多根線材。在使用上述的任意聚合物復(fù)合線材制備絞合線纜的方法的一些示例性實(shí)施例中，所述多個(gè)粒子包含進(jìn)一步具有納米粒子芯材和與納米粒子芯材相聯(lián)的并且與從液態(tài)固化的聚合物反應(yīng)的表面改性劑的表面改性粒子。在使用上述的任意聚合物復(fù)合線材制備絞合線纜的方法的一些示例性實(shí)施例中，在第一捻角和第二捻角之間的相對差大于0°并且不大于約4°。在某些示例性實(shí)施例中，使用上述的任意聚合物復(fù)合線材制備絞合線纜的方法還包括繞限定中心縱向軸線的芯材線絞合多根可延展的金屬線材。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中獲得多種意外的結(jié)果和優(yōu)點(diǎn)。在一些示例性實(shí)施例中，添加中值直徑為一微米或更小的均勻分散于整個(gè)聚合物復(fù)合基質(zhì)的多個(gè)粒子允許裝填在纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合線材中的碳纖維達(dá)到更高的體積比率，從而增加線材的壓縮強(qiáng)度、剪切模量、剛度和抗下垂性。添加中值直徑為一微米或更小的均勻分散于整個(gè)聚合物復(fù)合基質(zhì)的多個(gè)粒子已表現(xiàn)出可降低熱膨脹系數(shù)(CTE)和固化時(shí)的收縮率。例如，相對于不具有粒子的對照物，對于包括多個(gè)粒子的固化的纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合物，CTE減少25%并且線性收縮減少37%，該多個(gè)粒子的中值直徑為500nm或不太基本均勻地分散于整個(gè)聚合物復(fù)合基質(zhì)中。此類碳纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合線材用于高架電能傳輸線纜中是特別有吸引力的。另外，在一些情況下，可以以比常規(guī)的陶瓷纖維強(qiáng)化的金屬基質(zhì)復(fù)合線材低的成本制備碳纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合線材。此外，在某些示例性實(shí)施例中，包含在熱固性聚合物復(fù)合線材中的納米粒子增加了熱固性聚合物復(fù)合線材的撓曲強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度之一或此兩者，以及在一些示例性實(shí)施例中，增加了采用此熱固性聚合物復(fù)合線材的復(fù)合線纜的撓曲強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度之一或此兩者。這不僅提高了線材和/或線纜的性能，而且在處理、運(yùn)輸和安裝熱固性聚合物復(fù)合線材和采用此類線材的復(fù)合線纜中提供了明顯優(yōu)勢。另外，在一些示例性實(shí)施例中，該復(fù)合芯材的聚合物基質(zhì)由高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度環(huán)氧樹脂和使得該聚合物基質(zhì)在高溫下(例如，高到280°C)更穩(wěn)定的固化劑的獨(dú)特組合混合而成。此外，在一些示例性實(shí)施例中，與本領(lǐng)域已知的常規(guī)的熱塑性聚合物復(fù)合線材相比，在聚合物復(fù)合基質(zhì)中使用高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的環(huán)氧樹脂(例如，240 V、250 V、260 V的Tg值，或甚至更高的Tg)可獨(dú)特地提供改善的高溫性能。此獨(dú)特的高溫性能特性理想地適合于高電壓電能傳輸應(yīng)用。在其他示例性實(shí)施例中，該多個(gè)粒子包括還具有納米芯材和與納米粒子芯材相聯(lián)的并且與從液態(tài)固化的聚合物反應(yīng)的反應(yīng)性表面改性劑的表面改性的粒子。這些化學(xué)處理的粒子可特別好地分散于環(huán)氧樹脂液態(tài)聚合物前體基質(zhì)材料中并且通常需要較低的擠拉成形力以在復(fù)合線材制造過程期間將纖維牽引通過模具。這有利于在較高的纖維填充下制備熱固性聚合物復(fù)合線材，這是用于提高復(fù)合線材的強(qiáng)度和機(jī)械特性特別需要的。與沒有納米粒子的樹脂體系相比，這也可有利于在較高的擠拉成形線速度下或在較低的擠拉成形的牽弓I力下制備加載納米粒子的復(fù)合線材。因此，在一些示例性實(shí)施例中，相對于在相同的條件下但是在沒有中值直徑為一微米或更小的均勻地分散于整個(gè)液態(tài)聚合物前體的多個(gè)粒子的情況下用于形成相同的纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合線材所需的牽引力，用于形成熱固性聚合物復(fù)合線材所需的牽引力減少了至少30%。在一些實(shí)施例中，以大于基線速度至少20%的線速度形成纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合線材所需的牽引力小于在基本速度下和在沒有中值直徑為一微米或更小的均勻地分散于整個(gè)液態(tài)聚合物前體的多個(gè)粒子的情況下用于形成相同的纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合線材所需的牽引力。已匯總了本發(fā)明的示例性實(shí)施例的各個(gè)方面和優(yōu)點(diǎn)。上述發(fā)明內(nèi)容并非意圖描述本發(fā)明當(dāng)前的某些示例性實(shí)施例的每個(gè)例示實(shí)施例或每種實(shí)施方式。隨后的附圖和具體實(shí)施方式
將更具體地舉例說明使用本文所公開的原理的某些優(yōu)選實(shí)施例。


圖1A為本發(fā)明的示例性熱固性聚合物復(fù)合線材的透視圖。圖1B為根據(jù)本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例采用熱固性聚合物復(fù)合線材的示例性絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜的透視圖。圖1C為根據(jù)本發(fā)明的某些其他示例性實(shí)施例采用熱固性聚合物復(fù)合線材的示例性絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜的透視圖。圖2A-2I為根據(jù)本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例采用熱固性聚合物復(fù)合線材的多種示例性絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜的剖面端視圖。圖3A-3B為根據(jù)本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例采用熱固性聚合物復(fù)合線材和任選的可延展的金屬線材的多種示例性絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜的剖面端視圖。圖4A根據(jù)本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例示出了用于形成熱固性聚合物復(fù)合線材的示例性擠拉成型方法。圖4B根據(jù)本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例示出了用于形成采用熱固性聚合物復(fù)合線材和任選的可延展的金屬線材的螺旋絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜的示例性線材絞合方法。圖5A為含有中值直徑為一微米或更小的基本上均勻地分散于整個(gè)聚合物復(fù)合基質(zhì)的多個(gè)粒子的示例性擠拉成形的熱固性聚合物復(fù)合條的掃描電子顯微(SEM)圖像。圖5B為圖5A的示例性擠拉成形的熱固性聚合物復(fù)合條的更高放大率的SHM圖像。圖5C為含有中值直徑為一微米或更小的基本上均勻地分散于整個(gè)聚合物復(fù)合基質(zhì)的多個(gè)粒子的另一個(gè)示例性擠拉成形的熱固性聚合物復(fù)合條的SEM圖像。圖為圖5C的示例性擠拉成形的熱固性聚合物復(fù)合條的更高放大率的SHM圖像。附圖中類似的附圖標(biāo)號(hào)表示類似的元件。本文的附圖未按比例繪制，在附圖中，設(shè)定熱固性聚合物復(fù)合線材和線纜的所有部件的尺寸以強(qiáng)調(diào)所選的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式術(shù)語表在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中采用的某些術(shù)語大部分是人們所熟知的，但可能仍然需要作一些解釋。應(yīng)當(dāng)理解如在整個(gè)專利申請中所用:
術(shù)語“納米粒子”是指一個(gè)粒子(或多個(gè)粒子)，其中值直徑為一微米(1，OOOnm)或更小、更優(yōu)選為900nm或更小、甚至更優(yōu)選為800nm或更小、750nm或更小、700nm或更小、600nm或更小、500nm或更小、400nm或更小、300nm或更小、250nm或更小、200nm或更小、150nm或更小、IOOnm或更小、75nm或更小、或甚至50nm或更小。術(shù)語“納米粒子芯材”是指外表面被官能化的表面經(jīng)過處理的納米粒子的內(nèi)部固體部分。術(shù)語“凝聚的”是描述初級(jí)粒子通常通過電荷或極性保持在一起的弱締合。例如，凝聚納米粒子在液體中分散時(shí)所遇到的剪切力通常可將凝聚納米粒子分解成更小的實(shí)體。術(shù)語“聚集的”和“聚集體”是描述初級(jí)粒子通常通過(例如)殘基化學(xué)處理、共價(jià)化學(xué)鍵或離子化學(xué)鍵連接在一起的強(qiáng)締合。聚集體進(jìn)一步分散成為較小的個(gè)體是很難實(shí)現(xiàn)的。通常，通過(例如)聚集納米粒子在液體中分散時(shí)所遇到的剪切力不會(huì)將聚集粒子分解成更小的實(shí)體。術(shù)語“(共)聚物”是指均聚物或共聚物。術(shù)語“(甲基)丙烯”酸酯是指丙烯酸酯-或甲基丙烯酸酯官能化合物。術(shù)語“熱固性聚合物”是指一種(共)聚物，其能夠經(jīng)受化學(xué)反應(yīng)(例如，聚合反應(yīng))以通過加熱或適合的光化輻射(例如，暴露于紫外線、可見光、紅外線和/或電子束(e-射線)輻射)而不可逆地固化，從而形成不熔化的、不溶解的、優(yōu)選交聯(lián)的固態(tài)或半固態(tài)(共)聚物基質(zhì)。術(shù)語“液態(tài)聚合物前體”、“未固化的液態(tài)聚合物前體”、“熱固性液態(tài)聚合物前體”或“液態(tài)聚合物材料”全部是指化學(xué)反應(yīng)性熱固性樹脂和初始呈現(xiàn)為粘性的或粘彈性的液態(tài)并且能夠化學(xué)反應(yīng)(例如，固化、聚合、交聯(lián)等)以形成(共)聚物基質(zhì)的任何可選的反應(yīng)性稀釋劑(例如，單體、低聚物、預(yù)聚物等)。 術(shù)語“液態(tài)聚合物前體體系”、“液態(tài)聚合物體系”或“熱固性液態(tài)聚合物材料”全部是指納米粒子(其可以是表面改性的)、液態(tài)聚合物前體和任何另外的組分(例如，溶劑、分散劑、硬化劑、固化劑、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、交聯(lián)劑、增韌劑和填充劑(例如，粘土 ))的組合。術(shù)語“熱固性”是指一種液態(tài)聚合物前體體系，其至少部分地經(jīng)受不可逆的固化過程以將可熔化的可溶解的產(chǎn)品改變成不能通過流動(dòng)而輕易模制的很難處理的、優(yōu)選交聯(lián)的固態(tài)或半固態(tài)形式。術(shù)語“陶瓷”指的是玻璃、晶體陶瓷、玻璃陶瓷、以及它們的組合。術(shù)語“多晶”指的是主要具有多個(gè)結(jié)晶粒子的材料，其中粒子的尺寸小于粒子所在的纖維的直徑。術(shù)語“彎曲”在用于指線材的變形時(shí)包括二維和/或三維彎曲變形，例如在絞合期間使線材螺旋地彎曲。當(dāng)涉及具有彎曲變形的線材時(shí)，這不排除線材還具有由于拉伸力和/或扭轉(zhuǎn)力產(chǎn)生的變形的可能性?！帮@著的彈性彎曲”變形指的是線材彎曲成曲率半徑直到線材半徑的10，000倍時(shí)發(fā)生的彎曲變形。當(dāng)應(yīng)用于圓形橫截面的線材時(shí)，這個(gè)顯著的彈性彎曲變形將在線材的外纖維處賦予至少0.01%的應(yīng)變。術(shù)語“可延展”在用于指線材的變形時(shí)，意指線材在承受彎曲或張力負(fù)載而不斷裂或破損期間將實(shí)質(zhì)上承受塑性變形。
術(shù)語“易碎”在用于指線材的變形時(shí)，意指線材在承受彎曲或張力負(fù)載而具有最低限度的塑性變形期間將斷裂。術(shù)語“線材”是指成型為單絲或股線的物質(zhì)(例如，就可延展的金屬線材而言的金屬)。術(shù)語“復(fù)合線材”是指由成分或形式不同的材料的組合形成的線材，這些材料結(jié)合
在一起。術(shù)語“聚合物復(fù)合線材”是指包含結(jié)合到包括一個(gè)或多個(gè)(共)聚合物相的一種或多種增強(qiáng)材料的復(fù)合線材，該(共)聚合物相可包含熱固性(共)聚合物或高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度熱塑性(共)聚合物。術(shù)語“熱塑性聚合物復(fù)合線材”是指這樣的復(fù)合線材，其包括一種或多種結(jié)合到包括一個(gè)或多個(gè)熱塑性共聚合物相的基質(zhì)中的強(qiáng)化纖維材料，并且其表現(xiàn)可延展行為。術(shù)語“熱固性聚合物復(fù)合線材”是指包括結(jié)合到衍生自熱固性液態(tài)(共)聚合物前體體系的固化基質(zhì)的一種或多種纖維材料的復(fù)合線材，該熱固性液態(tài)(共)聚合物前體體系包含基本上均勻地分散于未固化的液態(tài)聚合物前體體系中的納米粒子。術(shù)語“陶瓷聚合物復(fù)合線材”是指這樣的復(fù)合線材，其包括一種或多種結(jié)合到包括一個(gè)或多個(gè)(共)聚合物相的基質(zhì)中的強(qiáng)化陶瓷纖維材料。術(shù)語“金屬基質(zhì)復(fù)合線材”是指這樣的復(fù)合線材，其包括一種或多種結(jié)合到包括一個(gè)或多個(gè)金屬相的基質(zhì)中的強(qiáng)化纖維材料，并且其具有非延展行為且為易碎的。術(shù)語“卷纜”和“絞合”可以互換使用，“卷纜的”和“絞合的”也可以互換使用。術(shù)語“捻制”是指線材在螺旋絞合線纜的絞合層中被纏繞成螺旋的方式。術(shù)語“捻向”涉及線材股線在螺旋絞合層中的絞合方向。為了確定螺旋絞合層的捻向，當(dāng)線纜離開觀察者時(shí)觀察者看螺旋絞合線材層的表面。如果當(dāng)股線離開觀察者時(shí)線材股線呈現(xiàn)為沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，那么線纜被稱為具有“右手捻制”。如果當(dāng)股線離開觀察者時(shí)線材股線呈現(xiàn)為沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，那么線纜被稱為具有“左手捻制”。術(shù)語“中心軸線”和“中心縱向軸線”可互換地用來表示徑向地定位在多層螺旋絞合線纜的中心處的共同縱向軸線。術(shù)語“捻角”是指由螺旋絞合線材相對于螺旋絞合線纜的中心縱向軸線形成的角度。術(shù)語“相交角度”指的是螺旋絞合線材線纜的相鄰線材層的捻角之間的相對(絕對)差。術(shù)語“捻距”涉及螺旋絞合層中的單個(gè)線材圍繞螺旋絞合線纜的中心縱向軸線完成一個(gè)完全螺旋回轉(zhuǎn)的螺旋絞合線纜長度。術(shù)語“連續(xù)的纖維”指的是當(dāng)與平均纖維直徑相比長度相對無限大的纖維。通常，這意味著纖維的縱橫比(即，纖維的長度與纖維平均直徑的比)為至少IXlO5 (在某些實(shí)施例中，為至少1X106，或者甚至為至少1X107)。通常，這種纖維具有大約至少約15cm到至少幾米的長度，并且甚至可以具有大約幾千米或者更長的長度。現(xiàn)在將具體參照附圖描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。本發(fā)明的示例性實(shí)施例可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行多種修改和更改。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)限于以下所述的示例性實(shí)施例，但應(yīng)受權(quán)利要求書及其任何等同物中示出的限制的控制。熱固性聚合物復(fù)合線材在熱固性聚合物復(fù)合線材的示例性實(shí)施例中，本發(fā)明描述了一種熱固性聚合物復(fù)合線材，其包含嵌入在固化的聚合物復(fù)合基質(zhì)中并且形成基本上連續(xù)的絲條的多根基本上連續(xù)的纖維，該固化的聚合物復(fù)合基質(zhì)還包含通過固化液態(tài)聚合物前體而形成的聚合物和中值直徑為一微米或更小的(即，納米粒子)并且基本上均勻地分散于聚合物復(fù)合基質(zhì)的多個(gè)粒子以及任選地，包裹該基本上連續(xù)的絲條的抗腐蝕外皮(如下文中進(jìn)一步所述)。在此熱固性聚合物復(fù)合線材的一些示例性實(shí)施例中，該多個(gè)粒子包括表面改性粒子，該表面改性粒子還包含納米粒子芯材和與納米粒子芯材相聯(lián)的和在固化期間與液態(tài)聚合物前體反應(yīng)的反應(yīng)性表面改性劑。在某些上述熱固性聚合物復(fù)合線材的實(shí)施例中，該多根基本上連續(xù)的纖維在基本上平行于所述基本上連續(xù)的熱固性聚合物復(fù)合線材的縱向軸線的方向上是基本上平行的。在一些特定的示例性實(shí)施例中，該多根基本上連續(xù)的纖維進(jìn)一步包括多個(gè)纖維表面，并且該多個(gè)粒子基本上不與該多個(gè)纖維表面接觸。雖然本發(fā)明可用任何合適的熱固性聚合物復(fù)合線材來實(shí)施，但在某些示例性實(shí)施例中，各個(gè)熱固性聚合物復(fù)合線材選擇為纖維強(qiáng)化熱固性聚合物復(fù)合線材，所述纖維強(qiáng)化熱固性聚合物復(fù)合線材在熱固性聚合物基質(zhì)中包含連續(xù)的纖維絲束或連續(xù)單絲纖維中的至少一種。在一些實(shí)施例中，熱固性聚合物復(fù)合線材中至少85% (在一些實(shí)施例中，為至少90%，或者甚到至少95%)的纖維都是連續(xù)的。在一些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，熱固性聚合物復(fù)合線材的失效拉伸應(yīng)變優(yōu)選為至少0.4%，更優(yōu)選地為至少0.7%?，F(xiàn)在參見附圖，示例性的熱固性聚合物復(fù)合線材2示出在圖1A中。聚合物復(fù)合線材2包含纖維I和含有良好分散的(即，基本上非團(tuán)聚的)納米粒子3的固化的液態(tài)聚合物前體5。通常，所有的纖維I沿線材的長度方向?qū)R。除了示出在圖1A中的示例性的圓形橫截面(即，圓柱形線纜)，可通過恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)線材成型模具而制備任何已知的或所需的橫截面，如將在下文中進(jìn)一步所述。聚合物見合基質(zhì)在一些規(guī)定的示例性的實(shí)施例中，熱固性聚合物復(fù)合線材的聚合物復(fù)合基質(zhì)包含選自環(huán)氧樹脂、乙烯基酯、聚酰亞胺、聚酯、氰酸酯、酚醛樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、(甲基)丙烯酸酯樹脂以及它們的組合的高溫?zé)峁绦?共)聚物。當(dāng)前優(yōu)選的高溫?zé)峁绦?共)聚物包括高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)環(huán)氧樹脂，例如，Tg為至少約250°C、255°C、26(TC，或甚至更高Tg的環(huán)氧樹脂。在一些規(guī)定的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，該固化的聚合物復(fù)合基質(zhì)包含用酸酐固化的環(huán)氧樹脂。可任選地包括在聚合物復(fù)合基質(zhì)中的其他材料為環(huán)氧氯丙烷的羥基封端的液態(tài)聚合物(例如，HTE，其得自俄亥俄州埃文湖的本.弗.古德里奇公司(BF GoodrichCompany, Avon Lake, OH))以及其他耐高溫聚合物,例如,聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)和聚酰亞胺(PI)。在某些示例性的實(shí)施例中，熱固性聚合物復(fù)合線材的聚合物基質(zhì)和/或任選的抗腐蝕外皮可任選地包含選自(甲基)丙烯酸酯、聚酯、氰酸酯、聚醚醚酮(PEEK)和它們的組合的熱塑性(共)聚物。優(yōu)選耐高溫的(即，高Tg)熱塑性(共)聚物，例如，Tg為至少140°C、145°C、150°C，或甚至更高的Tg的熱塑性(共)聚物。一種適合的耐高溫?zé)崴苄?共)聚物為PEEK，其 Tg 為約 145°C。在一些示例性實(shí)施例中，所述聚合物復(fù)合基質(zhì)可另外包括一種或多種熱塑性含氟聚合物。適合的熱塑性含氟聚合物包括全氟烷氧基共聚物(PFA)、氟化乙丙共聚物(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)均聚物和共聚物、聚氟乙烯(PVF)、四氟乙烯聚合物(TFV)。適合的熱塑性含氟聚合物可為以商品名DYNEON THV FLUOROPLASTICS、DYNEONETFE FLUOROPLASTICS、DYNEON FEP FLUOROPLASTICS、DYNEON PFA FLUOROPLASTICS 和DYNEON PVDF FLUOROPLASTICS(全部可得自明尼蘇達(dá)州 3M 公司(3M Company, St.Paul, MN))銷售的那些。液態(tài)聚合物前體在另外的示例性實(shí)施例中，將包含分散于液態(tài)聚合物前體中的多個(gè)納米粒子的液態(tài)聚合物前體體系固化而獲得聚合物復(fù)合基質(zhì)。固化的液態(tài)聚合物前體體系形成至少部分固化的聚合物復(fù)合基質(zhì)。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，該固化的聚合物復(fù)合基質(zhì)包含交聯(lián)的液態(tài)聚合物前體。一般來講，任何已知的液態(tài)聚合物前體可用于實(shí)施本發(fā)明的多種實(shí)施例。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，優(yōu)選可固化液態(tài)聚合物前體。一般來講，可使用與擠拉成型方法相容的任何已知的可固化液態(tài)聚合物前體，包括(例如)環(huán)氧樹脂液態(tài)聚合物前體、不飽和的聚酯液態(tài)聚合物前體以及乙烯基酯液態(tài)聚合物前體。在一些示例性實(shí)施例中，液態(tài)聚合物前體具有的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為至少約150°C，更優(yōu)選為至少約160°C、170°C、180°C、190°C、200 °C >210 °C >220 °C >230 V 或甚至 240 V。因此，在一些示例性實(shí)施例中，將液態(tài)聚合物前體固化而形成的聚合物包含環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚酯樹脂、氰酸酯樹脂、酚醛樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、(甲基)丙烯酸酯樹脂或它們的組合物的至少一種。在某些示例性實(shí)施例中，通過將液態(tài)聚合物前體固化而形成的聚合物包含不飽和的聚酯樹脂。在其他示例性實(shí)施例中，該固化的液態(tài)聚合物前體包含乙烯基酯，并且該多個(gè)粒子包含5到40重量％的聚合物復(fù)合基質(zhì)。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，該固化的液態(tài)聚合物前體包含環(huán)氧樹脂。在一些規(guī)定的當(dāng)前優(yōu)選的示例性實(shí)施例中，該固化的液態(tài)聚合物前體包含環(huán)氧樹脂，并且該多個(gè)粒子包含0.5到40重量％的聚合物復(fù)合基質(zhì)。環(huán)氧樹脂液態(tài)聚合物前體在本領(lǐng)域中是熟知的并且包含含有一個(gè)或多個(gè)環(huán)氧基團(tuán)的化合物或化合物的混合物。此類化合物可以是飽和或不飽和的、脂肪族的、脂環(huán)族的、芳族的或雜環(huán)的，或可以包括它們的組合。在一些實(shí)施例中，優(yōu)選的是包含不止一個(gè)環(huán)氧基團(tuán)的化合物(即，聚環(huán)氧化合物)?？墒褂玫木郗h(huán)氧化合物包括(例如)脂肪族的和芳族的聚環(huán)氧化合物。芳族的聚環(huán)氧化合物可優(yōu)選用于一些耐高溫的應(yīng)用中，并且脂肪族的聚環(huán)氧化合物由于其低氯化物含量可優(yōu)選用于一些電能傳輸應(yīng)用中。芳族聚環(huán)氧化合物是包含至少一個(gè)芳環(huán)結(jié)構(gòu)(例如，苯環(huán))和不止一個(gè)環(huán)氧基團(tuán)的化合物。示例性芳族聚環(huán)氧化合物包括多元酚的聚縮水甘油醚(例如，雙酚A衍生物液態(tài)聚合物前體、環(huán)氧甲酚-酚醛液態(tài)聚合物前體、雙酚F衍生物液態(tài)聚合物前體、環(huán)氧酚-酚醛液態(tài)聚合物前體)、芳香羧酸的縮水甘油酯和芳香胺的縮水甘油胺。示例性的環(huán)氧液態(tài)聚合物前體包括基于雙酚A和雙酚F的那些，例如，以商品名EPON 得自德克薩斯休斯頓的美國瀚森特種化學(xué)公司(Hexion SpecialtyChemicals, Inc., Houston, Texas)的那些。特別是當(dāng)前優(yōu)選的環(huán)氧樹脂前體包括具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的低粘度環(huán)氧樹脂，例如，可使用具有Lindride LS-252V (甲基納迪克酸酐)的Lindoxyl90 (3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯)。還可使用Lindride252V和Lindride25K (甲基納迪克酸酐)的共混物。Lindoxyl90、Lindride25K和Lindride LS-252V均得自南卡羅來納州哥倫比亞的林道化學(xué)品公司(Lindau Chemicals (Columbia, SC))。在一些示例性實(shí)施例中，可固化液態(tài)聚合物前體可以是烯鍵式不飽和可固化液態(tài)聚合物前體。例如，在一些實(shí)施例中，可使用不飽和聚酯液態(tài)聚合物前體。在一些實(shí)施例中，不飽和聚酯液態(tài)聚合物前體為一種或多種羧酸或其衍生物(例如，酸酐和酯)與一種或多種醇(例如，多元醇)的縮合產(chǎn)物。在其他實(shí)施例中，可使用乙烯基酯液態(tài)聚合物前體。如本文所用，術(shù)語“乙烯基酯樹脂”是指環(huán)氧液態(tài)聚合物前體與烯鍵式不飽和單羧酸的反應(yīng)產(chǎn)物。示例性的環(huán)氧液態(tài)聚合物前體包含雙酚A 二縮水甘油醚(例如EP0N828，可得自美國瀚森特種化學(xué)公司(HexionSpecialty Chemicals, Inc., Houston, Texas))。示例性一羧酸包括丙烯酸和甲基丙烯酸。盡管該反應(yīng)產(chǎn)物為丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，但術(shù)語“乙烯基酯”在凝膠涂層工業(yè)始終使用。(參見，例如 Handbook of Thermoset Plastics (Second Edition), William AndrewPublishing, Pagel22 (1998)(“熱固塑料手冊”(第二版)，William Andrew Publishing 出版，第122頁，1998年))。在其他實(shí)施例中，可使用(甲基)丙烯酸酯液態(tài)聚合物前體，包含例如脲烷(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(多官能)(甲基)丙烯酸酯以及環(huán)氧基(多官能)(甲基)丙烯酸酯。如本文所用，術(shù)語“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯，S卩，(甲基)丙烯酸乙酯是指丙烯酸乙酯和/或甲基丙烯酸乙酯。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的液態(tài)聚合物前體體系還包含任意數(shù)量的熟知的添加齊U。示例性的添加劑包括硬化劑、固化劑、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、交聯(lián)劑、增韌劑和填充劑(例如，粘土)。通常，可使用平均粒度為至少I微米(例如，至少2微米或甚至到至少5微米)的大的填充劑。納米粒子和表面改件的納米粒子在本發(fā)明的全部示例性實(shí)施例中，液態(tài)聚合物前體體系(液態(tài)聚合物體系或熱固性液態(tài)聚合物材料)包含多個(gè)納米粒子，該納米粒子可包括如在下文中進(jìn)一步所述的表面改性的納米粒子。粒度和粒度分布在某些示例性實(shí)施例中，所述多個(gè)納米粒子的中值直徑不大于1000nm、900nm、800nm、750nm、700nm、600nm、500nm、400nm、300nm、250nm、200nm、150nm、IOOnm 或甚至 50nm。在一些示例性的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，該多個(gè)納米粒子的中值直徑不大于250nm。在其他示例性的實(shí)施例中，該多個(gè)納米粒子的中值直徑不大于lOOnm。在一些特定的示例性實(shí)施例中，聚合物復(fù)合基質(zhì)還包含中值直徑至少為I微米的多種填料粒子。在一些實(shí)施例中，選擇納米粒子來實(shí)現(xiàn)多峰粒度分布。通常，多峰分布是具有兩種或更多種模式的分布，即，雙峰分布具有兩種模式，而三峰分布具有三種模式。
在一些實(shí)施例中，表面改性納米粒子的多峰分布具有第一模式(根據(jù)TEM確定)，所述第一模式具有50納米(nm)至250納米(包括端值)的數(shù)均粒度。在一些實(shí)施例中，第一模式的平均粒度為至少50nm、至少60nm或甚至到至少70nm。在一些實(shí)施例中，第一模式(Dl)的平均粒度不大于150nm,例如,不大于IOOnm,或甚至不大于80nm。在一些實(shí)施例中，表面改性的納米粒子的多峰分布具有第二模式。第二模式下的納米粒子的數(shù)均直徑小于第一模式中的納米粒子的平均直徑。在一些實(shí)施例中，第二模式的平均粒度(D2)不大于50nm,例如,不大于30nm,不大于20nm,不大于15nm,或甚至不大于10nm。在一些實(shí)施例中，D2為至少3nm,例如至少5nm,例如至少IOnm,或甚至到至少20nm。在一些實(shí)施例中，D2介于3nm和IOnm之間(包括端值)。在一些實(shí)施例中，D2介于20nm和50nm之間(包括端值)。納米粒子在一些實(shí)施例中，多個(gè)納米粒子包括二氧化硅納米粒子。如本文所用，術(shù)語“二氧化硅納米粒子”是指具有納米粒子芯材和二氧化硅表面的納米粒子。這包括基本上完全是二氧化硅的納米粒子芯材，和包括具有二氧化硅表面的其它無機(jī)(例如，金屬氧化物)或有機(jī)芯材的納米粒子芯材。在一些實(shí)施例中，納米粒子芯材包含金屬氧化物?？梢允褂萌魏我阎慕饘傺趸?。示例性金屬氧化物包括:二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、氧化釩、氧化鉻、氧化銻、氧化錫、氧化鋅、二氧化鈰以及它們的混合物。在一些實(shí)施例中，納米粒子芯材包含非金屬氧化物。市售的二氧化硅包括可得自伊利諾斯州內(nèi)珀維爾的納爾科化學(xué)公司(NalcoChemical Company(Naperville, Illinois))(例如，NALC01040、1042、1050、1060、2326、2327和2329);德克薩斯州休斯頓的尼桑化學(xué)美國公司(Nissan Chemical AmericaCompany, (Houston, Texas))(例如，SNOffTEX-ZL, SNOffTEX-OL, SNOffTEX-YL, SNOffTEX-O,SN0WTEX-N、SNOffTEX-C, SN0WTEX-20L、SN0WTEX-40 和 SN0WTEX-50);以及日本的豐田自動(dòng)車公司(Admatechs C0.，Ltd.，Japan)(例如，SX009-MIE、SX009-MIF、SC1050-MJM 和SC1050-MLV)的那些。表面改件納米粒子一般來講，“表面改性的納米粒子”包含附接到納米粒子芯材表面的表面處理劑。在一些實(shí)施例中，納米粒子芯材基本上是球形的。在一些實(shí)施例中，納米粒子芯材的原生粒度相對均勻。在一些實(shí)施例中，納米粒子芯材具有窄的粒度分布。在一些實(shí)施例中，納米粒子芯材基本上是全部縮合的。在一些實(shí)施例中，納米粒子芯材是無定形的。在一些實(shí)施例中，納米粒子芯材是各向同性的。在一些實(shí)施例中，納米粒子芯材是至少部分地為結(jié)晶的。在一些實(shí)施例中，納米粒子芯材基本上是結(jié)晶的。在一些實(shí)施例中，粒子基本上為非團(tuán)聚的。在一些實(shí)施例中，與(例如)氣相二氧化硅或熱解二氧化硅相反，粒子基本上為非聚集的。表面處理劑通常，二氧化硅納米粒子的表面處理劑是具有第一官能團(tuán)的有機(jī)物質(zhì)，所述第一官能團(tuán)能夠共價(jià)地化學(xué)附接于納米粒子的表面，其中，所附接的表面處理劑改變納米粒子的一種或多種特性。在一些實(shí)施例中，表面處理劑具有不超過三個(gè)用于與納米粒子芯材附連的官能團(tuán)。在一些實(shí)施例中，表面處理劑具有低分子量，如小于1000克/摩爾的重均分子量。在一些實(shí)施例中，表面改性的納米粒子具有活性。即，用于對本發(fā)明的納米粒子進(jìn)行表面改性的表面處理劑中的至少一種可包含第二官能團(tuán)，該第二官能團(tuán)能夠與液態(tài)聚合物前體體系的一種或多種可固化液態(tài)聚合物前體和/或一種或多種反應(yīng)性稀釋劑進(jìn)行反應(yīng)。為了清楚起見，即使納米粒子為反應(yīng)性表面改性的納米粒子，可將它們視為液態(tài)聚合物前體體系的成分。適合隨納米二氧化硅納米顆粒一起使用的一類反應(yīng)性表面處理劑包括堿性官能化娃燒，例如，氣丙基娃燒。表面處理劑常常包括不止一個(gè)能夠附接至納米粒子表面的第一官能團(tuán)。例如，烷氧基是通用的第一官能團(tuán)，其能夠與二氧化硅納米粒子表面上的游離硅醇基反應(yīng)，從而在表面處理劑和二氧化硅表面之間形成共價(jià)鍵。具有多種烷氧基的表面處理劑的例子包括三燒氧基燒基娃燒(例如，3- ( 二甲氧基甲娃燒基)丙基甲基丙稀酸酷)和二燒氧基芳基娃燒(例如，二甲氧基苯基娃燒)。在一些實(shí)施例中，納米粒子包含方解石納米粒子。方解石是碳酸鈣的晶體形式并且通常形成菱形晶體。在一些實(shí)施例中，至少70% (如至少75%)的方解石納米粒子芯材具有小于400nm的平均粒度。在一些實(shí)施例中，至少90%，在一些實(shí)施例中，至少95%，或甚至到至少98%的方解石納米粒子芯材具有小于400nm的平均粒度。通常，用于方解石納米粒子的表面處理劑為包括至少結(jié)合基團(tuán)和增容鏈段的表面改性劑:增容鏈段-結(jié)合基團(tuán)；其中“增容鏈段”指表面改性劑的增容鏈段。選擇增容鏈段以用于提高方解石納米粒子與可固化液態(tài)聚合物前體的相容性。一般來講，增容基團(tuán)的選擇取決于多種因素，包括可固化液態(tài)聚合物前體的性質(zhì)、納米粒子的濃度、和所需的相容程度。對于環(huán)氧液態(tài)聚合物前體體系，可用的增容劑包括聚環(huán)氧烷，例如聚環(huán)氧丙烷、聚環(huán)氧乙烷以及它們的組合。結(jié)合基團(tuán)鍵合至方解石，將表面改性劑連接到方解石納米粒子芯材。與多種基于二氧化硅的納米粒子體系(其中表面改性劑共價(jià)鍵合至二氧化硅)不同，本發(fā)明的表面改性劑為離子鍵合至(如連接到)方解石。為了在加工組合物的過程中保持表面改性劑與方解石納米粒子芯材在一起，可能有利的是選擇對方解石具有高結(jié)合能的結(jié)合基團(tuán)?？墒褂妹芏确汉碚撚?jì)算來預(yù)測鍵能。在一些實(shí)施例中，所計(jì)算的鍵能可以為至少0.6電子伏，如至少0.7電子伏。通常，結(jié)合能越大，結(jié)合基團(tuán)將保持與粒子表面離子連接的可能性越大。在一些實(shí)施例中，至少0.8電子伏，例如至少0.9電子伏，或甚至到至少0.95電子伏的結(jié)合能可為有效的。在一些實(shí)施例中，結(jié)合基團(tuán)包含膦酸和/或磺酸。在一些實(shí)施例中，表面改性劑還包含反應(yīng)性基團(tuán)，即能夠與可固化液態(tài)聚合物前體(如在固化處理中)反應(yīng)的基團(tuán)。這會(huì)導(dǎo)致納米方解石粒子牢固鍵合至固化的液態(tài)聚合物前體基質(zhì)中，并且可導(dǎo)致所得固化的納米復(fù)合材料的物理特性的改善。一般來講，基于可固化液態(tài)聚合物前體選擇反應(yīng)性基團(tuán)。在一些實(shí)施例中，反應(yīng)性基團(tuán)可以位于增容鏈段的末端。適合與納米方解石顆粒一起使用的一類反應(yīng)性表面處理劑包括具有結(jié)合基團(tuán)的氨基官能化化合物，并且該結(jié)合基團(tuán)包含膦酸和/或磺酸。
在一些實(shí)施例中，存在連接增容鏈段與結(jié)合基團(tuán)的連接基團(tuán):增容鏈段-連接基團(tuán)-結(jié)合基團(tuán)。例如，在一些實(shí)施例中，表面改性劑包括聚醚胺。示例性的聚醚胺包括以商品名JEFFAMINE 得自德克薩斯州伍德蘭茲的亨斯邁公司(HuntsmanCorporation, TheWoodlands, Texas)的那些。聚醚起到增容鏈段的作用，而胺為連接增容鏈段與結(jié)合基團(tuán)的連接基團(tuán)。在一些實(shí)施例中，表面改性劑包括兩性離子，即帶有為零的凈電荷，但能夠在不同的原子上帶有形式上的正電荷和負(fù)電荷的化合物。在一些實(shí)施例中，形式負(fù)電荷由結(jié)合基團(tuán)攜帶。在一些實(shí)施例中，形式正電荷在胺(例如胺連接基團(tuán))的氮原子上攜帶。在這樣的實(shí)施例中，胺可以起到連接基團(tuán)和反應(yīng)性基團(tuán)兩者的作用。任選的添加劑液態(tài)聚合物前體可任選地包括一種或多種添加劑。在一些實(shí)施例中，包括(例如)溶劑、分散劑、硬化劑、固化劑、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、交聯(lián)劑、增韌劑和填充劑(如，粘土)的可選的添加劑可有利地用作液態(tài)聚合物前體體系的組分。當(dāng)前優(yōu)選的添加劑包括如下所述的反應(yīng)性稀釋劑。反應(yīng)性稀釋劑在一些實(shí)施例中，根據(jù)對液態(tài)聚合物前體的選擇，液態(tài)聚合物前體體系還可包括反應(yīng)性稀釋劑。示例性活性稀釋劑包含苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、二乙烯基苯、氰尿酸三烯丙酯、甲基丙烯酸甲酯、鄰苯二甲酸二烯丙基酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥乙酯、以及其他單官能和多官能(甲基)丙烯酸酯。用于環(huán)氧液態(tài)聚合物前體的反應(yīng)性稀釋劑包括單官能和多官能的脂族和芳族、縮水甘油基包括(例如)可以商品名HELOXY得自俄亥俄州哥倫布的瀚森特種化學(xué)公司(HexionSpecialty Chemicals, Columbus, Ohi0.)的那些中的一些。示例性的反應(yīng)性稀釋劑包括(例如)三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、1，4- 丁二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、正丁基縮水甘油醚、2-乙基己基縮水甘油基醚、對叔丁基苯基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚和環(huán)己烷二甲醇二縮水甘油醚。強(qiáng)化纖維在本發(fā)明的所有示例性實(shí)施例中，熱固性聚合物復(fù)合線材包含在將上述的液態(tài)聚合物前體體系固化所形成的熱固性聚合物基質(zhì)中的至少一種連續(xù)的纖維。通常，可使用適合用在纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合線材中的任何纖維。在一些示例性實(shí)施例中，所述至少一種連續(xù)的纖維包括金屬、聚合物、陶瓷、玻璃、碳、以及它們的組合。示例性的纖維包括碳(例如，石墨)纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維、碳化硅纖維、聚酰亞胺纖維、聚酰胺纖維或聚乙烯纖維。在其他實(shí)施例中，纖維可包含鈦、鎢、硼、形狀記憶合金、石墨、碳化硅、硼、芳族聚酰胺、聚對亞苯基-2，6-苯并雙噁唑、或它們的組合。也可使用材料或纖維的組合。通常，纖維的形式并非特別受限。示例性的纖維形式包括單獨(dú)的連續(xù)性纖維的單向陣列、紗線、粗紗和編織構(gòu)造。還可包括織造和非織造墊。在一些示例性實(shí)施例中，多種連續(xù)性纖維包含至少60、更優(yōu)選為至少62、甚至更優(yōu)選為至少64、最優(yōu)選為至少66體積百分比的基本上連續(xù)的熱固性聚合物復(fù)合線絲條。熱固性聚合物復(fù)合線纜
在示例性實(shí)施例中，本發(fā)明描述了包含如上所述的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材的熱固性聚合物復(fù)合線纜。在一些示例性實(shí)施例中，線纜為絞合線纜，其包含限定中心縱向軸線的線芯材、圍繞所述芯材絞合的第一多根線材以及圍繞第一多根線材絞合的第二多根線材。在某些示例性實(shí)施例中，線纜包括由上述的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材組成的芯材。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，芯材線、第一多根線材或第二多根線材的至少一個(gè)包含如上所述的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材。在一些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，該芯材線為如上所述的熱固性聚合物復(fù)合線材。在另外的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，芯材線、第一多根線材和第二多根線材的每一個(gè)均選擇為如上所述的熱固性聚合物復(fù)合線材。在另外的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，在線纜中的多根線材的每一根均為熱固性聚合物復(fù)合線材。在另外的示例性實(shí)施例中，本發(fā)明描述了 一種螺旋絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜，其包含如上所述的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材，該螺旋絞合的線纜包含限定中心縱向軸線的芯材線、在第一搶向上以相對于中心縱向軸線限定的第一搶角繞芯材線螺旋絞合的并且具有第一捻距的第一多根線材以及在第二捻向上以相對于中心縱向軸線限定的第二捻角繞第一多根線材螺旋絞合的并且具有第二捻距的第二多根線材。在一些上述的絞合的線纜實(shí)施例中，芯材線選自熱固性聚合物復(fù)合線材、熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或可延展的金屬線材。在某些示例性實(shí)施例中，第一多根線材至少有一根選自熱固性聚合物復(fù)合線材、熱塑性聚合物復(fù)合線材或可延展的金屬線材。在一些特定的示例性實(shí)施例中，第二多根線材至少有一根選自熱固性聚合物復(fù)合線材、熱塑性聚合物復(fù)合線材或可延展的金屬線材。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，芯材線、第一多根線材或第二多根線材的至少一個(gè)包含如上所述的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，該芯材線為如上所述的熱固性聚合物復(fù)合線材。在另外的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，芯材線、第一多根線材和第二多根線材的每一個(gè)均選擇為如上所述的熱固性聚合物復(fù)合線材。在另外的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，在線纜中的多根線材的每一根均為熱固性聚合物復(fù)合線材。
_0] 絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜再次參見附圖，圖1B根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例示出了包含上述的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材的示例性絞合的(可為所示的螺旋絞合)熱固性聚合物復(fù)合線纜10的透視圖。如圖所示，絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜10包括具有限定中心縱向軸線的單個(gè)絲條芯材線2 (例如，可包含所示的一種或多種熱固性聚合物復(fù)合線材和/或一種或多種熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展的金屬線材)的芯材、包含沿第一捻向(所示為順時(shí)針方向，對應(yīng)于右手捻制)繞芯材線2絞合的第一多根線材2’(例如，其可包含所示的一種或多種熱固性聚合物復(fù)合線材和/或一種或多種熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展的金屬線材)的第一層20以及包含沿第一捻向繞第一多根線材2’絞合的第二多根線材2’’(例如，其可包含所示的一種或多種熱固性聚合物復(fù)合線材和/或一種或多種熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展的金屬線材)的第二層22。如進(jìn)一步由圖1B所示，可任選地，包含第三多根線材2’’’(例如，其可包含所示的一種或多種熱固性聚合物復(fù)合線材和/或一種或多種熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展的金屬線材)的第三層24可沿第一捻向繞第二多根線材2’ ’絞合以形成聚合物復(fù)合線纜10。在其他示例性實(shí)施例中，可任選的線材的第四層(未示出)或甚至更多的另外的層(未示出在附圖中，但是其可包含一種或多種熱固性聚合物復(fù)合線材、熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展的金屬線材)可沿第一捻向繞第三多根線材2’’’絞合。在一些示例性實(shí)施例中，芯材線2是如在圖1B中所示的單個(gè)熱固性聚合物復(fù)合線材，但在其他實(shí)施例中，芯材線2可以是單個(gè)熱塑性聚合物復(fù)合線材、單個(gè)金屬基質(zhì)復(fù)合線材或單個(gè)可延展的金屬線材。在某些實(shí)施例中，在第一層(20)、第二層(22)、第三層(24)、第四層或更高層中的所有線材(2、2’、2’ ’、2’ ’ ’;可包含(例如)一種或多種熱固性聚合物復(fù)合線材、熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展的金屬線材)可在每層中和/或相鄰層之間選擇為相同的或不同的。在本發(fā)明的另外的示例性的實(shí)施例中，熱固性聚合物復(fù)合線材(例如，2’、2’ ’、2’ ’ ’等)的兩個(gè)或更多種絞合層(例如，20、22、24等)可繞限定中心縱向軸線的單個(gè)中心熱固性聚合物復(fù)合線材2絞合(在一些實(shí)施例中螺旋絞合)使得熱固性聚合物復(fù)合線材的每個(gè)連續(xù)層沿與熱固性聚合物復(fù)合線材的每個(gè)前層相同的捻向卷繞。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然圖1B中針對每層(20、22和24)示出為右手捻制，但左手捻制可作為另外一種選擇用于每層(20、22,24等)，如針對圖1C示出的示例性絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜所示。圖1C根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可供選擇的示例性實(shí)施例示出了包含至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材的絞合的(可為所示的螺旋絞合)熱固性聚合物復(fù)合線纜10’的透視圖。如圖所示，絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜10’包括具有限定中心縱向軸線的芯材線2(例如，可以是所示的熱固性聚合物復(fù)合線材和/或一種或多種熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或可延展的金屬線材)的芯材、包含沿第一捻向(所示為反時(shí)針方向，對應(yīng)于左手捻制)繞芯材線2絞合的第一多根線材2’的第一層20、包含沿與第一捻向相反的第二捻向繞第一多根線材2’絞合的第二多根線材2’’(例如，其可包含所示的一種或多種熱固性聚合物復(fù)合線材和/或一種或多種熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展的金屬線材)的第二層23以及包含沿第一捻向繞第二多根線材2’’絞合的第三多根線材2’’’(例如，其可包含所示的一種或多種熱固性聚合物復(fù)合線材和/或一種或多種熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或可延展的金屬線材)以形成聚合物復(fù)合線纜10’的第三層24。在其他示例性實(shí)施例中，可任選的線材的第四層(未示出在附圖中，但是其可包含熱固性聚合物復(fù)合線材、熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或可延展的金屬線材)可沿第二捻向繞第三多根線材2’’’絞合。在本發(fā)明的示例性的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，熱固性聚合物復(fù)合線材(如，2’和2’ ’)和其他線材(如，2’ ’ ’，其可(例如)包含熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展的金屬線材)的兩個(gè)或更多種交替的絞合層可繞限定中心縱向軸線的芯材線2螺旋卷繞使得線材的每個(gè)連續(xù)的層沿與線材的每個(gè)前層相同的捻向卷繞，如圖1B所示。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然圖1C中針對層23示出為左手捻制，并且針對層20和24示出為右手捻制，但右手捻制可作為另外一種選擇用于層23，并且左手捻制可作為另外一種選擇用于層20、24等。優(yōu)選地，在任何上述的實(shí)施例中，芯材線2選擇為單個(gè)熱固性聚合物復(fù)合線材，而在其他實(shí)施例中，芯材線2可以是單個(gè)非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展的金屬線材。在上述示例性螺旋絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜的實(shí)施例中，第一捻向優(yōu)選與第二捻向相同，第三捻向優(yōu)選與第二捻向相同，第四捻向可與第三捻向相同，并且通常任何外層捻向優(yōu)選與相鄰內(nèi)層捻向相同。然而，在其他示例性實(shí)施例中，第一捻向可與第二捻向相反，第三捻向可與第二捻向相反，第四捻向可與第三捻向相反，并且通常任何外層捻向可與相鄰內(nèi)層搶向相反。在任何上述示例性實(shí)施例的某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，第一捻角和第二捻角之間的相對差優(yōu)選大于0°并且不大于約4°，第三捻角和第二捻角之間的相對差優(yōu)選大于0°并且不大于約4°，第四捻角和第三捻角之間的相對差優(yōu)選大于0°并且不大于約4°，并且通常任何內(nèi)層捻角和相鄰?fù)鈱幽斫侵g的相對差優(yōu)選大于0°并且不大于約4°，更優(yōu)選不大于3°，最優(yōu)選不大于0.5°。在其他當(dāng)前優(yōu)選的示例性實(shí)施例中，為以下中的一個(gè)或多個(gè):第一捻距優(yōu)選小于或等于第二捻距，第二捻距優(yōu)選小于或等于第三捻距，第四捻距優(yōu)選小于或等于緊后續(xù)的捻距，和/或各個(gè)后續(xù)捻距優(yōu)選小于或等于之前緊接著的捻距。在其它實(shí)施例中，為以下中的一個(gè)或多個(gè):所述第一捻距等于所述第二捻距，所述第二捻距等于所述第三捻距，和所述第三捻距等于所述第四捻距。在一些示例性實(shí)施例中，優(yōu)選的是使用平行捻，這是現(xiàn)有技術(shù)中公知的。在另外的示例性實(shí)施例中(參見，例如下文中進(jìn)一步所述的圖3A和3B)，絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜可還包括繞第三多根線材2’ ’ ’(例如，其可包含一種或多種熱固性聚合物復(fù)合線材、熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展的金屬線材)絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的線材(例如，其可包含一種或多種熱固性聚合物復(fù)合線材、熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展`的金屬線材)的另外的(如，后續(xù)的)層(如，第四、第五或另外的后續(xù)的層)。螺旋絞合優(yōu)選沿第一捻向以相對于通用縱向軸線而限定的捻角(在圖中未示出)而進(jìn)行，其中在每個(gè)層中的線材具有特有的捻角(在圖中未示出)，而且其中在第三捻角和第四或后續(xù)捻角之間的相對差大于0°并且不大于約4°。采用絞合線材的四個(gè)或更多種層的實(shí)施例可利用在每個(gè)層中的一種或多種(或甚至全部)熱固性聚合物復(fù)合線材。此類絞合線材通常的橫截面尺寸(例如，針對具有圓形橫截面的線材的直徑)為約0.5mm至約40mmo在圖2A-2I的剖視圖中還示出了包括至少一種上述的熱固性聚合物復(fù)合線材的絞合的(優(yōu)選螺旋絞合)復(fù)合線纜的多種構(gòu)形。這些示例性實(shí)施例目的僅為了進(jìn)行例示 ’另外的構(gòu)型也在本公開的范圍內(nèi)。在圖2A-2I的每個(gè)所示的實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)理解的是被選擇以包含至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材的線材(如，2、2’、2’ ’、2’ ’ ’)可包括沿捻向(未示出)繞限定中心縱向軸線(未示出)的芯材線2 (例如，其可包含至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材、熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展的金屬線材)而絞合的任何數(shù)量的(或沒有)熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展的金屬線材。這種捻向可為順時(shí)針(右手捻制)或逆時(shí)針(左手捻制)。此外，這種捻向可對于各個(gè)后層絞合線材而言為相同的，如圖1B-1C中所示，或在各個(gè)后層絞合線材中交替為相反捻向(圖中未示出)。還應(yīng)當(dāng)理解，絞合線材的各層都具有捻距(圖2A-2I中未示出)，并且各個(gè)線材層的捻距可以是不同的，或者優(yōu)選地可以具有相同的捻距。圖2A示出了示例性絞合的(優(yōu)選螺旋絞合)復(fù)合線纜10’’的剖視圖，該復(fù)合線纜包含限定中心縱向軸線的芯材線2(示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以是熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)、繞芯材線2絞合的(優(yōu)選螺旋絞合)多根線材2’(示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以是熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)以及繞第一多根線材2’絞合的(優(yōu)選螺旋絞合)第二多根線材2” (示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以是熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)。任選的抗腐蝕外皮9 (在下文中進(jìn)一步所述)包裹所述多根線材。圖2B示出了如圖1A中所示的另一個(gè)示例性絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的復(fù)合線纜10’’’的剖視圖，該線纜包含限定中心縱向軸線的芯材線2 (示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)、繞芯材線2絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的第一多根線材2’(示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)、繞第一多根線材2’絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的第二多根線材2’ ’(示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)以及繞第二多根線材2’’絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的第三多根線材2’’’(示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)。任選的抗腐蝕外皮9(在下文中進(jìn)一步所述)包裹所述多根線材。圖2C示出了如圖中所示的另一個(gè)示例性絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的復(fù)合線纜11的剖視圖，該復(fù)合線纜包括限定中心縱向軸線的芯材線2 (示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)、繞芯材線2絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的第一多根線材2’(示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)、繞第一多根線材2’絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的第二多根線材2’’(示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)、繞第二多根線材2’’絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的第三多根線材2’’’(示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)以及繞第三多根線材2’’’絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的第四多根線材16 (示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)。任選的抗腐蝕外皮9、9’、9’ ’ (下文中進(jìn)一步所述)通過包裹每個(gè)單獨(dú)的線材而包裹所述多根線材。圖2D示出了絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的復(fù)合線纜11’的示例性可選擇的構(gòu)形的剖視圖，該復(fù)合線纜包含限定中心縱向軸線的芯材線2 (示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)、繞芯材線2絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的第一多根線材2’(示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)、繞第一多根線材2’絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的第二多根線材2” (示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)以及繞第二多根線材2’’絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的第三多根線材2’’’(示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)。任選的抗腐蝕外皮9、9’、9’’(下文中進(jìn)一步所述)通過包裹每個(gè)單獨(dú)的線材而包裹所述多根線材。另外，任選的鎧裝元件15 (其也可以是絕緣的和/或抗腐蝕的)包裹整個(gè)所述的多根線材。也可包括任選的抗腐蝕的和/或絕緣的填充劑材料13以填充在線材之間的任何空隙中。圖2E示出了螺旋絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜11’’的另一個(gè)示例性可選擇的構(gòu)形的剖視圖，該復(fù)合線纜包含限定中心縱向軸線的芯材線2 (示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)、繞芯材線2絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的第一多根線材2’(示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)、繞第一多根線材2’絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的第二多根線材2’ ’(示為熱固性聚合物復(fù)合線材，但其或者可以為非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材)。也可包括任選的抗腐蝕的和/或絕緣的填充劑材料13以填充在線材之間的任何空隙中。在全部當(dāng)前公開的實(shí)施例中，芯材線、第一多根線材或第二多根線材的至少一種包含如上所述的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材。在某些上述的示例性實(shí)施例中，至少芯材線2可被選擇為熱固性聚合物復(fù)合線材。然而，雖然圖2A-2E均示出了限定中心縱向軸線(未示出)的芯材線2并且該芯材線為熱固性聚合物復(fù)合線材，但是另外應(yīng)當(dāng)理解芯材線2或者可以是熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或金屬線材。在圖2A-2I所示的另外的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，芯材線、第一多根線材和第二多根線材的每一個(gè)均選擇為如上所述的熱固性聚合物復(fù)合線材。在另外的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，在線纜中的多根線材的每一根均為熱固性聚合物復(fù)合線材。此外，還應(yīng)當(dāng)理解，在任何上述實(shí)施例中，各個(gè)線材沿與所述中心縱向軸線基本上垂直的方向截取的橫截面形狀通常可為圓形、橢圓形或梯形。在某些示例性實(shí)施例中，每個(gè)線材都具有大致圓形的橫截面形狀，并且每個(gè)聚合物復(fù)合線材的直徑都為至少約0.1mm，更優(yōu)選地為至少0.5mm ;還更優(yōu)選地為至少Imm,還更優(yōu)選地為至少2mm,最優(yōu)選地為至少3_ ；并且至多為約15mm,更優(yōu)選地為至多IOmm,還更優(yōu)選地為至多5mm,甚至更優(yōu)選地為至多4mm,最優(yōu)選地為至多3mm。在其他示例性實(shí)施例中，每個(gè)熱塑性聚合物復(fù)合線材的直徑可為小于Imm,或大于5mm。通常，具有總體上呈圓形的橫截面形狀的芯材線的平均直徑的范圍為約0.1mm至約2.54cm。在一些實(shí)施例中，所需的芯材線的平均橫截面直徑為至少約0.1mm、至少0.5mm、至少1mm、至少2mm、至少3mm、至少4mm、或甚至最多為約5mm。在其他實(shí)施例中，單個(gè)中心線材的平均直徑小于約0.5mm,小于Imm,小于3mm,小于5mm,小于IOmm,小于15mm,小于20mm或小于約25mm。在圖2A-2F中未示出的另外的示例性實(shí)施例中，絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜可包括圍繞限定中心縱向軸線的芯材線的超過三個(gè)的線材絞合層。在某些示例性實(shí)施例中，在絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜的各層中的各個(gè)線材可具有相同構(gòu)造(優(yōu)選熱固性聚合物復(fù)合線材)和形狀；然而，這不是獲得本文所述的有益效果所要求的。本發(fā)明的示例性實(shí)施例優(yōu)選提供非常長的絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜。還優(yōu)選地是，絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜本身內(nèi)的復(fù)合線材在絞合復(fù)合線纜的整個(gè)長度上是連續(xù)的。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，熱固性聚合物復(fù)合線材為基本上連續(xù)的，并為至少150米長。更優(yōu)選地，熱固性聚合物復(fù)合線材在絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜中為連續(xù)的并為至少250米長，更優(yōu)選地為至少500米長，還更優(yōu)選地為至少750米長，并且最優(yōu)選地為至少1000米長。任選的抗腐蝕外皮如上所述，抗腐蝕外皮或帶材(圖2C-2D中為9、9’、9’’)可繞在熱固性聚合物復(fù)合線纜中的每個(gè)單獨(dú)的線材或繞在線纜中的每個(gè)單獨(dú)的熱固性聚合物復(fù)合線材而施用。因此，在一些示例性實(shí)施例中，抗腐蝕外皮包裹至少一根熱固性聚合物復(fù)合線材。針對包含碳纖維的熱固性聚合物復(fù)合線材，尤其是在采用金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展的金屬線材的熱固性聚合物復(fù)合線纜構(gòu)造中優(yōu)選包裹熱固性聚合物復(fù)合線材的抗腐蝕外皮。盡管不打算受任何具體理論的束縛，我們相信采用包裹熱固性聚合物復(fù)合線材的抗腐蝕外皮可防止或減少能導(dǎo)致腐蝕用于熱固性聚合物復(fù)合線纜中的線材的不可取的電化學(xué)反應(yīng)。在下文中進(jìn)一步所述的某些示例性實(shí)施例中，抗腐蝕外皮包含至少一種輻射固化聚合物、熱固性聚合物、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為至少145°C的熱塑性聚合物或含氟聚合物、帶材、纖維材料(例如，纖維玻璃墊或粗紗)或它們的組合(參見，例如，圖2G中的9、20、22和24 ；圖2H中的9和20)。在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，抗腐蝕外皮也可以是絕緣的(即，電絕緣的和/或熱絕緣的和/或聲音絕緣的)。在一些特定的示例性實(shí)施例中，熱固性聚合物復(fù)合線纜可還包括任選的鎧裝元件(參見，例如圖2D中的15)以提高熱固性聚合物復(fù)合線纜的抗擠壓或抗刺穿性能。任選的銷裝元件15也可以是絕緣的和/或抗腐蝕的。在多種示例性實(shí)施例中，抗腐蝕外皮可包裹各個(gè)單獨(dú)的熱固性聚合物復(fù)合線材(參見,例如圖2C-2D中的9、9’和9’’)、可包裹形成層(參見，例如圖2B中的9)的多種熱固性聚合物復(fù)合線材、可包裹形成芯材(參見，例如圖2A-2B中的9)的全部多種熱固性聚合物復(fù)合線材或包裹上述全部(參見，例如，圖2D中的9’、9’’和結(jié)合的抗腐蝕外皮和鎧裝層15)。在其他示例性實(shí)施例中，可繞僅含有熱固性聚合物復(fù)合線材的線纜芯材或在僅含有熱固性聚合物復(fù)合線材的任何適合的層和線材的相鄰的層之間任選地按所需施用抗腐蝕外皮或帶材。因此在一些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，抗腐蝕外皮(9、9’、9’ ’和9’ ’ ’ ’)提供了包裹基礎(chǔ)線芯材線纜(參見，例如圖2A-2B中的10”和10’’’，圖2D-2E中的11，和11”，圖2F-2I中的10’ ’、10’ ’ ’和10’ ’ ’ ’以及圖3A中的10’ ’ ’)的保護(hù)層。例如，該保護(hù)外層可提高抗刺穿性能、抗腐蝕性能、耐極高溫和極低溫性能、抗摩擦性能等。返回附圖，圖2F是示例性絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜10’’的側(cè)視圖，并且抗腐蝕外皮9繞絞合的熱固性聚合物復(fù)合線材2’ ’的外層22而施用。如在圖2G中的剖視圖中更清晰地所示，抗腐蝕外皮9可以是在覆蓋熱固性聚合物復(fù)合線材2、2’和2’ ’的一個(gè)或多個(gè)層的背襯20上有粘合劑層22的帶材。用于粘合劑層22的合適的粘合劑包括，例如，(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物基粘合劑、聚(α -烯烴)粘合劑、嵌段共聚物基粘合劑、天然橡膠基粘合劑、有機(jī)硅基粘合劑以及熱熔粘合劑。在某些實(shí)施例中，壓敏粘合劑可以是優(yōu)選的。用于背襯20 (不論隨或不隨粘合劑層22 —起使用)的合適的材料包括聚合物膜，其包括聚酯；聚酰亞胺；含氟聚合物膜(包括具有完全和部分氟化的(共)聚物的那些)、玻璃強(qiáng)化的背襯；以及它們的組合；前提條件是帶材的強(qiáng)度足以保持彈性彎曲變形并且能夠通過其本身保持其纏繞構(gòu)造，或者在需要時(shí)受到足夠的約束?；蛘撸鐖D2H所示，該帶材可僅包括背襯20，該背襯不具有覆蓋熱固性聚合物復(fù)合線材2、2’和2’’的一個(gè)或多個(gè)層的粘合劑。帶材起到抗腐蝕外皮9的作用并且也可起到包裹構(gòu)成絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜10’’’的絞合的復(fù)合線材2、2’和2’’的電絕緣層的作用。圖21示出了絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜10’’’’的另一個(gè)示例性實(shí)施例，該復(fù)合線纜具有按絞合布置方式施用到線材(如，2、2’和2’’)的粘結(jié)劑24形式的抗腐蝕外皮。在某些實(shí)施例中，粘結(jié)劑24也可起到包裹絞合線材的電絕緣外皮的作用?？扇芜x地繞各個(gè)單獨(dú)的線材或在熱固性復(fù)合線材的任何合適的層和其他線材(例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和/或可延展的金屬線材)之間按所需施用粘結(jié)劑24。合適的粘結(jié)劑24 (在一些示例性實(shí)施例中其可用作絕緣填料，如圖21所示)包括壓敏粘合劑組合物，所述壓敏粘合劑組合物包含衍生自含有6至20個(gè)碳原子的單體的一種或多種聚(α-烯烴)均聚物、共聚物、三元共聚物、和四元共聚物，以及光敏交聯(lián)劑，如美國專利N0.5，112，882 (Babu等人)所描述。這些材料的福射固化提供粘合劑膜，所述粘合劑膜具有剝離性能和剪切粘合劑性能的有利平衡。或者，粘結(jié)劑24可以包括熱固性材料，包括(但不限于)環(huán)氧樹脂。對于一些粘結(jié)齊U，優(yōu)選的是在線材離開如下文中進(jìn)一步所述的卷纜機(jī)時(shí)，將粘結(jié)劑24擠壓或以其他方式涂敷在非絕緣絞合電纜10’’’’上。或者，粘結(jié)劑24可以以供應(yīng)為傳送條帶的粘合劑的形式進(jìn)行應(yīng)用。在這種情況下，粘結(jié)劑24涂敷到傳送或釋放片材(未示出)上。所述剝離片材圍繞絞合復(fù)合線纜10’’’’的復(fù)合線材纏繞。然后去除背襯，留下粘合劑層作為粘結(jié)劑24。此外，針對熱固性聚合物復(fù)合線纜的預(yù)期應(yīng)用可提出某些抗腐蝕外皮材料更適合于該應(yīng)用。例如，如圖2G-2I所示，當(dāng)熱固性聚合物復(fù)合線纜用作水下的或地下電能傳輸線纜時(shí)，可有利地選擇粘結(jié)劑24或不具有粘合劑22的帶材20以不會(huì)不利地影響線纜在該應(yīng)用中承受的溫度、深度和其他條件下的電能傳輸特性。另外，當(dāng)粘合劑帶材20用作抗腐蝕外皮9時(shí)，粘合劑22和背襯均應(yīng)選擇為適合該預(yù)期應(yīng)用。返回附圖，在某些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，抗腐蝕外皮9為優(yōu)選被纏繞的帶材(其可以是包含涂覆在背襯20上的粘合劑22的粘合劑帶材或只是背襯20)使得各個(gè)連續(xù)的包裹物重疊或至少鄰接先前的包裹物而沒有間隙，如圖2F所示。在一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例(未示出)中，帶材纏繞成使得各個(gè)包裹物與之前的包裹物重疊帶材寬度的大約1/3至1/2?；蛘?，在一些實(shí)施例中(如，其中抗腐蝕和/或絕緣鎧裝元件15包裹包含在熱固性聚合物復(fù)合線纜中的全部線材的那些)，連續(xù)的包裹物是可隔開的以在每個(gè)包裹物之間留出間隙。使用本領(lǐng)域已知的通用的帶材纏繞裝置可將抗腐蝕外皮9(如，粘合劑涂覆帶材或不含粘合劑的背襯)施用到絞合的線纜。合適的條帶機(jī)包括得自新澤西州帕特森市的華生國際機(jī)械公司(Watson Machinery International, of Patterson, NJ)的那些，例如型號(hào)為CT-300的同心條帶頭。條帶外包裹物工位通常位于線纜絞合設(shè)備的出口處，并且在線纜10被纏繞到卷線軸上之前應(yīng)用于螺旋絞合復(fù)合線材。也可選擇抗腐蝕外皮9以保持彈性變形的復(fù)合線材(如果此類線材包括在絞合線纜10’ ’、10’ ’ ’或10’ ’ ’ ’中)的絞合結(jié)構(gòu)。再次回到附圖，在一些示例性實(shí)施例中，熱固性聚合物復(fù)合線纜可有利地用作芯材線纜以構(gòu)造更大直徑的線纜，例如，電能傳輸線纜90。因此，如圖3A所示，絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜90可包含繞帶材纏繞的外皮(9)絞合的第一多根可延展的金屬線材28，并且該外皮包裹形成熱固性聚合物復(fù)合線芯材10’’’的多種熱固性聚合物復(fù)合線材(2，2’，2’ ’)。第二多根可延展的金屬線材28’被示為繞第一多根可延展金屬線材28絞合。帶材被示為繞熱固性聚合物復(fù)合線芯材10’’’纏繞的背襯20 (但或者可以是在背襯20上的粘合劑22)，該熱固性聚合物復(fù)合線芯材包括限定中心縱向軸線的單個(gè)熱固性聚合物復(fù)合線材2、包含可沿第一捻向繞該單個(gè)熱固性聚合物復(fù)合線材2絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的第一多根熱固性聚合物復(fù)合線材2’的第一層以及包含可沿第一捻向繞第一多根熱固性聚合物復(fù)合線材2’絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的第二多根熱固性聚合物復(fù)合線材2’’的第二層。帶材20形成任選地電絕緣的抗腐蝕外皮9，該抗腐蝕外皮包裹包含芯材(10’ ’ ’)的多根熱固性聚合物復(fù)合線材(如，2、2’、2’ ’)。任選地，也可以是抗腐蝕的和/或電絕緣的鎧裝元件15包裹多根復(fù)合線材(如，2、2’、2’ ’)和多根可延展的金屬線材(如，28和28’ ’)。在某些示例性實(shí)施例中，抗腐蝕外皮不會(huì)明顯地增加熱固性聚合物復(fù)合線纜的總直徑。優(yōu)選地，抗腐蝕外皮的厚度不大于熱固性聚合物復(fù)合線纜或其包裹的芯材的外部直徑的10%、更優(yōu)選不大于5%、和最優(yōu)選不大于2%或甚至1%;以及為熱固性聚合物復(fù)合線纜或其包裹的芯材的外部直徑的至少0.1%、更優(yōu)選至少0.2%、甚至更優(yōu)選至少0.3%或甚至0.5%。在圖3B所示的另一個(gè)可選擇的示例性實(shí)施例中，熱固性聚合物復(fù)合線纜100可包括含有繞具有多種單獨(dú)絕緣的線材(1、5)的芯材絞合的多根單獨(dú)絕緣的熱固性聚合物復(fù)合線材(2’’、2’’’)的一個(gè)或多個(gè)層，以及包裹全部多種熱固性聚合物復(fù)合線材(2’’、2’’’)的任選的另外的(或可選的)抗腐蝕鎧裝外皮15。因此，如圖3B所示，絕緣的熱固性聚合物復(fù)合線纜100包括限定中心縱向軸線的單個(gè)芯材線I (示為可延展的金屬線材，但其或者可以是熱固性聚合物復(fù)合線材、熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材或如下文進(jìn)一步所述的光學(xué)纖維)。至少第一線材層包裹單個(gè)芯材線1，其示為包括下述的第一多根可延展的金屬線材5 (其可優(yōu)選為絞合的，更優(yōu)選繞單個(gè)芯材線I沿第一捻向螺旋絞合)。包含第一多根熱固性聚合物復(fù)合線材2’ ’(其可任選為絞合的，更優(yōu)選繞單個(gè)芯材線I沿第一捻向螺旋絞合)的第二線材層被示為包裹第一多根可延展的金屬線材5。包含第二多根熱固性聚合物復(fù)合線材2’’’(其可任選為絞合的，更優(yōu)選繞第一多根熱固性聚合物復(fù)合線材2’’沿第一捻向螺旋絞合)的第三線材層被示為包裹第一多根熱固性聚合物復(fù)合線材2’’。任選的鎧裝元件15 (其可以是抗腐蝕的和/或絕緣的)被示為包裹全部的熱固性聚合物復(fù)合線材(2’’、2’’’)，并且另外的任選的絕緣外皮(9、9’、9’’、9’’’)被示為包裹各個(gè)單獨(dú)的線材(1、5、2’’、2’’’)。另外，圖3B示出了使用任選的絕緣填料11 (其可為上述的粘結(jié)劑，或可為絕緣材料，如非導(dǎo)電固體或液體)基本上填充各個(gè)線材(1、5、2’’、2’’’)與包裹所述多根線材整體的任選的鎧裝元件15之間留下的任何空隙。 在一些示例性實(shí)施例中，抗腐蝕外皮包含聚合物材料，優(yōu)選包含玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為至少約100°c、更優(yōu)選為至少約120°C、130°C、145°C或甚至150°C或更高的熱塑性聚合物。優(yōu)選地，熱塑性聚合物材料選自高密度聚烯烴(例如高密度聚乙烯)、中密度聚烯烴(例如中密度聚乙烯)、和/或當(dāng)前優(yōu)選的熱塑性含氟聚合物的熱塑性聚合物材料。合適的熱塑性含氟聚合物包括氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、四氟乙烯聚合物(TFV)。特別適合的熱塑性含氟聚合物為以商品名DYNEON THVFLU0R0PLASTICS,DYNEON ETFE FLU0R0PLASTICS,DYNEON FEP FLUOROPLASTICS,DYNEON PFAFLU0R0PLASTICS和DYNEON PVDF FLUOROPLAST I CS (全部可得自明尼蘇達(dá)州圣保羅的3M公司(3M Company, St.Paul, MN))銷售的那些。如上所述，在一些示例性實(shí)施例中，抗腐蝕外皮15可還包含優(yōu)選用作強(qiáng)度元件的鎧裝元件。在其他示例性實(shí)施例中，所述鎧裝和/或強(qiáng)度元件包括包裹芯材線纜并在總體上圓柱形層布置中的多個(gè)線材。優(yōu)選地，將線材選擇為熱固性聚合物復(fù)合線材，但是可另外包括非熱固性聚合物復(fù)合線材，例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材、可延展金屬線材和它們的組合。用于制備熱固性聚合物復(fù)合線纜的可選的另外的線材如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的熱固性聚合物復(fù)合線纜的每個(gè)實(shí)施例中，線纜包括根據(jù)上述說明的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材。在某些示例性的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，各個(gè)線材(如，2、2’、2’’、2’’’等)被選擇為上述的熱固性聚合物復(fù)合線材。然而，在一些示例性實(shí)施例中，可能有利的是可任選包括選自不是熱固性聚合物復(fù)合線材(例如，熱塑性聚合物復(fù)合線材、金屬基質(zhì)復(fù)合線材和可延展的金屬線材)的線材的一種或多種另外的線材，該線材將在下文中更詳細(xì)地描述。任選的熱塑性聚合物復(fù)合線材在一些示例性實(shí)施例中，熱固性聚合物復(fù)合線纜可任選地包括多根熱塑性聚合物復(fù)合線材。優(yōu)選地，熱塑性聚合物復(fù)合線材包括在熱固性聚合物復(fù)合線纜芯材中的一層或多層線材中、更優(yōu)選在至少最外層線材中、更優(yōu)選在最外兩層線材或甚至最外三層線材中。通常，熱塑性聚合物復(fù)合線材在卷纜操作期間(或之后)對其加熱時(shí)，它們可發(fā)生塑性變形，而與常規(guī)金屬基質(zhì)或陶瓷基質(zhì)復(fù)合線材不同。因此，例如可以進(jìn)行常規(guī)卷纜處理以將聚合物復(fù)合線材永久性地塑性變形成其絞合布置方式，從而不需要用于保持絞合熱塑性聚合物復(fù)合線材的絞合構(gòu)型的保持裝置。合適的熱塑性聚合物復(fù)合線材公開于例如美國專利N0.4，680，2246，180, 232 ；6，245，425 ;6，329，056 ;6，336，495 ;6，344，270 ;6，447，927 ;6，460，597 ;6，544，645 ；6，559，385，6，723，451 ;和 7，093，416，以及PCT 國際專利公開 N0.W02005/123999,每篇專利的全部公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。與常規(guī)的金屬基質(zhì)復(fù)合線材相比，用于形成絞合(優(yōu)選螺旋絞合)的線纜或線纜芯材的至少一些熱塑性聚合物復(fù)合線材的可選的包含物可因此提供優(yōu)越的所需特性。使用熱塑性聚合物復(fù)合線材也可使得螺旋絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜可以更便利地被處理為最終線纜制品，或在結(jié)合到最終線纜制品中之前更便利地被處理為中間線纜芯材。
可用于本發(fā)明的熱塑性聚合物復(fù)合線材中的適合的纖維的實(shí)例包括陶瓷纖維、玻璃纖維、碳化硅纖維、碳纖維和此類纖維的組合。合適的陶瓷纖維的例子包括金屬氧化物(例如，氧化鋁)纖維、氮化硼纖維、碳化硅纖維和任何這些纖維的組合。通常，氧化陶瓷纖維為結(jié)晶陶瓷和/或結(jié)晶陶瓷和玻璃的混合物(即纖維可包含結(jié)晶陶瓷和玻璃相)。通常，此類纖維的長度為大約至少50米，并且可能甚至為大約上千米或更長。通常，連續(xù)陶瓷纖維的平均纖維直徑在約5微米至約50微米、約5至約25微米、約8微米至約25微米或者甚至約8微米至20微米的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，結(jié)晶陶瓷纖維的平均抗張強(qiáng)度為至少1.4GPa、至少1.7GPa、至少2.1GPa或者甚到至少2.8GPa。在一些實(shí)施例中，結(jié)晶陶瓷纖維的彈性模量大于70GPa到大約不大于lOOOGPa，或者甚至不大于420GPa。特別合適的陶瓷纖維的實(shí)例為碳化硅纖維。通常，碳化硅單絲纖維為結(jié)晶陶瓷和/或結(jié)晶陶瓷和玻璃的混合物(即纖維可包含結(jié)晶陶瓷和玻璃相)。通常，此類纖維的長度為大約至少50米，并且可能甚至為大約上千米或更長。通常，連續(xù)聚碳化硅單絲纖維的平均纖維直徑在約100微米至約250微米的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，結(jié)晶陶瓷纖維的平均抗張強(qiáng)度為至少2.8GPa、至少3.5GPa、至少4.2GPa或者甚到至少6GPa。在一些實(shí)施例中，結(jié)晶陶瓷纖維的彈性模量大于250GPa到大約不大于500GPa，或者甚至不大于430GPa。一種當(dāng)前優(yōu)選的陶瓷纖維包括多晶α-Α1203。合適的氧化鋁纖維在例如美國專利N0.4，954，462 (Wood等人)和N0.5，185，299 (Wood等人)中有所描述。示例性α -氧化鋁纖維由明尼蘇達(dá)州圣保羅市的3Μ公司(3Μ Company, St.Paul, MN)以商品名“NEXTEL610”銷售。在一些實(shí)施例中，氧化鋁纖維是多晶α-氧化鋁纖維，并且包含(根據(jù)理論氧化物)大于99重量％的Al2O3和0.2-0.5重量％的SiO2 (基于氧化鋁纖維的總重量)。在另一方面，一些可取的多晶α -氧化鋁纖維包含平均粒度小于I微米(或者甚至在一些實(shí)施例中小于0.5微米)的α-氧化鋁。在另一方面，在一些實(shí)施例中，多晶α-氧化鋁纖維具有至少1.6GPa(在一些實(shí)施例中，為至少2.lGPa，或甚至，至少2.8GPa)的平均抗拉強(qiáng)度。合適的硅鋁酸鹽纖維在(例如)美國專利N0.4，047, 965 (Karst等人)中有所描述。示例性娃招酸鹽纖維由明尼蘇達(dá)州圣保羅市的3M公司(3MCompany, St.Paul, MN)以商品名“NEXTEL440”、“NEXTEL550”和“NEXTEL720”售出。鋁硼硅酸鹽纖維在(例如)美國專利N0.3，795，524 (Sowman)中有所描述。示例性鋁硼硅酸鹽纖維由3M公司(3M Company)以商品名“NEXTEL312”出售。氮化硼纖維可以如例如美國專利N0.3，429，722 (Economy)和N0.5, 780, 154 (Okano等人)中所述的制成。示例性碳化娃纖維由(例如)加利福尼亞州圣地亞哥市的COI陶瓷公司(COICeramics of San Diego, CA)以商品名為“NICAL0N”的每束有500根纖維的纖維束銷售，由日本宇部興產(chǎn)株式會(huì)社(Ube Industries of Japan)以商品名“TYRANN0”銷售，以及由密歇根州米德蘭市道康寧公司(Dow Corning of Midland, MI)以商品名“SYLRAMIC”銷售。合適的玻璃纖維的實(shí)例包括A-玻璃、B-玻璃、C-玻璃、D-玻璃、S-玻璃、AR-玻璃、R-玻璃、玻璃纖維和仿玻璃，如本領(lǐng)域公知的。也可以使用其它的玻璃纖維；這個(gè)列表是非限制性的，并且具有許多不同類型的例如商購自紐約州康寧市的康寧玻璃公司(CorningGlass Company (Corning, NY))的玻璃纖維。在一些示例性實(shí)施例中，連續(xù)玻璃纖維可以是優(yōu)選的。通常，連續(xù)玻璃纖維的平均纖維直徑在約3微米至約19微米的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，玻璃纖維的平均抗拉強(qiáng)度為至少3GPa、4GPa，或者甚到至少5GPa。在一些實(shí)施例中，玻璃纖維的彈性模量在約60GPa至95GPa的范圍內(nèi)，或者在約60GPa至約90GPa的范圍內(nèi)。合適的碳纖維包括市售碳纖維，例如商品名為PYRONt (得自密蘇里州布里奇的卓爾泰克公司(ZOLTEK，Bridgeton, MO) )、TH0RNEL(得自新澤西州西帕特森的氰特工業(yè)公司(CYTEC Industries, Inc., West Paterson, NJ) )、HEXT0W(得自康捏狄格州紹斯伯里的赫氏公司(HEXCEL，Inc.(Southbury, CT))、和東麗T0RAYCA (得自日本東京的東麗TORAY有限公司(TORAY Industries, Ltd.Tokyo, Japan))的纖維。這樣的碳纖維可以衍生自聚丙烯腈(PAN)前體。其它合適的碳纖維包括PAN-1M、PAN-ΗΜ、PAN UHM, PITCH或人造絲副產(chǎn)品，如本領(lǐng)域公知的。另外合適的可商購獲得的纖維包括ALTEX (可得自日本大阪的住友商事化學(xué)公司(Sumitomo Chemical Company, Osaka, Japan))和ALCEN (可得自日本東京的尼特維有限公司(Nitivy Company, Ltd.，Tokyo, Japan))。合適的纖維也包括形狀記憶合金(即，經(jīng)歷了馬氏體轉(zhuǎn)變的合金，使得合金能夠在轉(zhuǎn)變溫度下通過孿晶機(jī)制而變形，其中當(dāng)孿生結(jié)構(gòu)在加熱到轉(zhuǎn)變溫度之上的情況下回復(fù)到初始相時(shí)，這種變形是可逆的)?？缮藤彨@得的形狀記憶合金纖維可得自(例如)賓夕法尼亞州西懷特蘭市的莊信萬豐公司(Johnson MattheyCompany(West ffhiteland, PA))。在一些實(shí)施例中，陶瓷纖維是成束的。絲束在纖維領(lǐng)域中是已知的，并且是指收集成粗紗形式的多根(單獨(dú)的)纖維(通常為至少100根纖維，更典型的是為400根纖維)。在一些實(shí)施例中，絲束包括每束至少780個(gè)單纖維，并且在一些情況下，每束至少2600個(gè)單纖維，而在其它情況下，每束至少5200個(gè)單纖維。陶瓷纖維的絲束通常有多種長度可供選擇，包括300米、500米、750米、1000米、1500米、2500米、5000米、7500米以及更長。纖維的橫截面形狀可以是圓形或橢圓形。商購的纖維通?？梢园ㄓ袡C(jī)施膠材料，其在制造期間添加到纖維中，從而提供潤滑性并且在處理期間保護(hù)纖維股線。膠料可以(例如)通過溶解或灼熱膠料使之從纖維上脫離來移除。通常，希望在形成金屬基質(zhì)聚合物復(fù)合線材之前移除膠料。纖維還可以具有涂層，所述涂層用來例如提高纖維的可濕性，降低或抑制纖維和熔化的金屬基質(zhì)材料之間的反應(yīng)。這樣的涂層和提供這種涂層的技術(shù)是纖維和聚合物復(fù)合材料領(lǐng)域中公知的。根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選熱塑性聚合物復(fù)合線材的纖維密度可為約3.90-3.95克/立方厘米。其中，優(yōu)選的纖維是在轉(zhuǎn)讓給明尼蘇達(dá)州圣保羅的明尼蘇達(dá)礦業(yè)和制造公司(Minnesota Mining and Manufacturing Company, St.Paul, MN)的美國專利 N0.4，954，462(Wood等人)中所述的那些，該專利的教導(dǎo)內(nèi)容以引用的方式并入本文。優(yōu)選的纖維以商品名“NEXTEL610” α氧化鋁基纖維(得自明尼蘇達(dá)州圣保羅市的3Μ公司(3Μ Company, St.Paul, MN))商購獲得。熱塑性聚合物基質(zhì)優(yōu)選選擇成使其不會(huì)與纖維材料發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)(也就是說，相對于纖維材料是較為化學(xué)惰性的)，從而不需要在纖維外部上提供保護(hù)性涂層。任選的金屬基質(zhì)復(fù)合線材在其他示例性實(shí)施例中，所述熱固性聚合物復(fù)合線纜可任選包括一根或多根纖維強(qiáng)化金屬基質(zhì)復(fù)合線材。一種當(dāng)前優(yōu)選的纖維強(qiáng)化金屬基質(zhì)復(fù)合線材為陶瓷纖維強(qiáng)化鋁基質(zhì)復(fù)合線材。陶瓷纖維強(qiáng)化鋁基質(zhì)復(fù)合線材優(yōu)選地包括多晶a-Al2O3的連續(xù)的纖維，所述連續(xù)的纖維被包封于基本上純的元素鋁的基質(zhì)中，或者被包封于純鋁與至多約2重量％(基于基質(zhì)總重量計(jì))的銅的合金的基質(zhì)中。優(yōu)選的纖維包括尺寸小于約IOOnm且纖維直徑的范圍為約1-50微米的等軸晶。纖維直徑的范圍為約5-25微米是優(yōu)選的，而約5-15微米的范圍是最優(yōu)選的。在纖維強(qiáng)化金屬基質(zhì)復(fù)合線材的某些當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例中，使用包括基本上純的元素鋁或者元素鋁與至多約2重量％ (基于基質(zhì)總重量計(jì))的銅的合金的基質(zhì)，已經(jīng)顯示出形成成功的線材。如本文中所用，術(shù)語“基本上純的元素性鋁”、“純鋁”和“元素性鋁”是能夠互換的并且旨在意指雜質(zhì)含量小于約0.05重量％的鋁。在一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，纖維強(qiáng)化金屬基質(zhì)復(fù)合線材在基本上為元素鋁的基質(zhì)內(nèi)包含約30-70體積％的多晶a -Al2O3纖維(基于所述纖維強(qiáng)化金屬基質(zhì)復(fù)合線材的總體積計(jì))。當(dāng)前優(yōu)選的是，根據(jù)基質(zhì)的總重量，基質(zhì)包含小于約0.03重量％鐵，并且最優(yōu)選的是小于約0.01重量％的鐵。優(yōu)選纖維含量為約40-60%的多晶a -Al2O3纖維。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由屈服強(qiáng)度小于約20MPa的金屬基質(zhì)和縱向拉伸強(qiáng)度為至少約2.SGPa的纖維形成的該纖維強(qiáng)化金屬基質(zhì)復(fù)合線材具有優(yōu)良的強(qiáng)度特性?；|(zhì)還可以由根據(jù)基質(zhì)的總重量元素性鋁與最多2重量％的銅的合金形成。如同其中使用基本上純的元素鋁基質(zhì)的實(shí)施例中一樣，具有鋁/銅合金基質(zhì)的纖維強(qiáng)化金屬基質(zhì)復(fù)合線材優(yōu)選地包括基于聚合物復(fù)合材料總體積計(jì)約30-70體積％的多晶a-Al203纖維，并且因此更優(yōu)選地包括約40-60體積％的多晶C1-Al2O3纖維。此外，根據(jù)基質(zhì)的總重量，基質(zhì)優(yōu)選地包含小于約0.03重量％的鐵，并且最優(yōu)選的是小于約0.01重量％的鐵。鋁/銅合金基質(zhì)優(yōu)選地具有小于約90MPa的屈服強(qiáng)度，并且如上所述，多晶a -Al2O3纖維具有至少約2.8GPa的縱向拉伸強(qiáng)度。纖維強(qiáng)化金屬基質(zhì)復(fù)合線材優(yōu)選由基本上連續(xù)的多晶a -Al2O3纖維形成，所述纖維包含于基本上純的元素鋁基質(zhì)中或者包含于由元素鋁和至多約2重量％的銅的合金形成的如上所述基質(zhì)中。這類線材通常通過這樣的工序制備，其中將布置于纖維絲束中的基本上連續(xù)的多晶Q-Al2O3纖維的線軸被牽引而通過熔融的基質(zhì)材料浴。然后，所產(chǎn)生的區(qū)段凝固，從而提供封裝在基質(zhì)中的纖維。示例性的金屬基質(zhì)材料包括鋁(例如高純度(例如大于99.95%)元素鋁)、鋅、錫、鎂、及其合金(例如，鋁和銅的合金)。通常，基質(zhì)材料選擇成使得基質(zhì)材料與纖維不發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)(也就是說，相對于纖維材料呈化學(xué)惰性)，(例如)以消除在纖維外部上提供保護(hù)性涂層的需要。在一些實(shí)施例中，基質(zhì)材料有利地包含鋁及其合金。在一些實(shí)施例中，金屬基質(zhì)包含至少98重量％的鋁、至少99重量％的鋁、大于99.9重量％的招、或者甚至大于99.95重量％的招。示例性的招和銅的招合金包括至少98重量%的Al和高達(dá)2重量%的Cu。在一些實(shí)施例中，可用的合金是1000、2000、3000、4000、5000,6000,7000和/或8000系列的鋁合金(鋁協(xié)會(huì)標(biāo)號(hào))。雖然制備較高抗拉強(qiáng)度線材傾向于期望使用較高純度金屬，但是較低純度形式的金屬也是可用的。適用的金屬可商購獲得。例如，鋁可以商品名“超純鋁；99.99%鋁(SUPER PUREALUMINUM; 99.99%A1) ”得自賓夕法尼亞州匹茲堡美鋁公司(Alcoa of Pittsburgh, PA)。鋁合金(例如,A1-2重量％Cu(0.03重量％的雜質(zhì)))可得自(例如)紐約州紐約市的貝爾蒙特金屬公司(Belmont Metals, New York, NY) 鋅和錫可得自(例如)明尼蘇達(dá)州圣保羅的MetalServices 公司(Metal Services, St.Paul, MN)(“純鋅” ；99.999% 純度和“純錫” ；99.95%純度)。例如，鎂可以商品名“TORE”得自英格蘭曼徹斯特的億萊科特鎂業(yè)公司(MagnesiumElektron, Manchester, England)。續(xù)合金(例如，WE43A、EZ33A、AZ81A 和 ZE41A)可得自(例如)科羅拉多州丹佛市的TIMET (TIMET, Denver, CO)。纖維強(qiáng)化金屬基質(zhì)復(fù)合線材通常包括至少15體積％(在一些實(shí)施例中，為至少20、25、30、35、40、45或者甚至50體積％)的纖維(基于纖維和基質(zhì)材料的總組合體積)。更常見的是聚合物復(fù)合線芯材和線材包含40至75 (在一些實(shí)施例中，為45至70)體積％范圍內(nèi)的纖維(基于纖維和基質(zhì)材料的總組合體積)。合適的纖維強(qiáng)化金屬基質(zhì)復(fù)合線材可以使用本領(lǐng)域公知的技術(shù)來制備。例如，連續(xù)金屬基質(zhì)復(fù)合線材可采用連續(xù)金屬基質(zhì)浸滲方法制備。一種適合的方法描述在(例如)美國專利N0.6，485，796 (Carpenter等人)中，該專利的整個(gè)公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。任選的可延展的金屬線材在另外的示例性實(shí)施例中，熱固性聚合物復(fù)合線纜可任選包括一根或多根可延展的金屬線材?？裳诱沟慕饘倬€材可特別優(yōu)選用于繞熱固性聚合物復(fù)合芯材絞合以提供具有高導(dǎo)電性的絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜，例如，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的電能傳輸線纜。優(yōu)選的可延展的金屬線材包括由鐵、鋼、鋯、銅、錫、鎘、鋁、錳和鋅制成的線材；它們的具有其它金屬和/或硅的合金；等等。銅線材可商購自(例如)佐治亞州卡洛頓市的 Southwire 公司(Southwire Company, Carrolton, GA)。招線材可以以商品名“ 1350-H19ALUMINUM”和“ 1350-H0ALUMINUM”商購自例如加拿大威伯恩市的Nexans (Nexans, Weyburn, Canad`a)或佐治亞州卡洛頓市的 Southwire 公司(SouthwireCompany, CarroIton, GA)。通常，在至少從約20°C至約800°C的溫度范圍內(nèi)，銅線材的熱膨脹系數(shù)處于從約12ppm/°C至約 18ppm/°C 的范圍內(nèi)。銅合金(例如青銅，如 Cu-S1-X、Cu-A1-X、Cu-Sn-X、Cu-Cd ；其中 X=Fe、Mn、Zn、Sn 和 / 或 Si ;可商購自(例如)Southwire Company (Carrolton, GA.);氧化物分散體強(qiáng)化銅，可以商品名“GLIDCOP”線材得自(例如)北卡羅萊納州三角研究園的OMGAmericas 公司(OMG Americas Corporation, Research Triangle Park, NC)。在一些實(shí)施例中，在至少從約20°C至約800°C的溫度范圍內(nèi)，銅合金線材的熱膨脹系數(shù)在從約10ppm/°C至約25ppm/°C的范圍內(nèi)。線材可以具有任意的各種形狀(例如，圓形、橢圓和梯形)。通常，在至少從約20°C至約500°C的溫度范圍內(nèi)，鋁線材的熱膨脹系數(shù)在從約20ppm/°C至約25ppm/°C的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，鋁線材(例如，“ 1350-H19ALUMINUM”)的抗拉斷裂強(qiáng)度為至少138MPa(20ksi)、至少158MPa (23ksi)、至少172MPa (25ksi)或者至少186MPa(27ksi)或至少200MPa (29ksi)。在一些實(shí)施例中，鋁線材(例如，“1350-H0ALUMINUM”)的抗拉斷裂強(qiáng)度大于41MPa(6ksi)至不大于97MPa (14ksi)，或者甚至不大于 83MPa(12ksi)。鋁合金線材是商購的，例如，鋁-鋯合金線材以商品名“ZTAL”、“XTAL”和“KTAL”(得自日本大阪的住友電氣工業(yè)株式會(huì)社(Sumitomo ElectricIndustries, Osaka, Japan)),或“6201”(得自佐治亞州卡洛頓市的Southwire公司(Southwire Company, Carro I ton, GA))銷售。在某些實(shí)施例中，在至少從約20°C至約500°C的溫度范圍內(nèi)，鋁合金線材的熱膨脹系數(shù)在從約20ppm/°C至約25ppm/°C的范圍。在另外的示例性實(shí)施例中，一些或所有的可延展金屬線材在基本上與中心縱向軸線垂直的方向上可具有“Z”或“S”形(未示出)的橫截面形狀。這種形狀的線材是本領(lǐng)域公知的，并且是期望的，例如以形成線纜的互鎖外層。制備熱固性聚合物復(fù)合線材的方法通常，可使用擠拉成型法而非擠出方法而有利地制得根據(jù)本發(fā)明的熱固性聚合物復(fù)合線材。一般來講，“擠出”涉及將材料推過設(shè)置有提供多個(gè)剪切力的一個(gè)或多個(gè)加熱的螺釘?shù)膱A筒并在材料通過(如)模具退出圓筒之前混合。相比之下，在“擠拉成型”方法中，拉動(dòng)材料通過模具。擠拉成型法經(jīng)常用于形成具有均勻橫截面的、連續(xù)的、纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合線材。在通常的擠拉成型方法中，將連續(xù)的纖維和液態(tài)聚合物前體拉動(dòng)通過加熱的模具，在該模具中將復(fù)合部分成型并且將液態(tài)聚合物前體硬化。然后，可冷卻所得的纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合體并且切割至所需的長度以制備擠拉成型的線材。示例性的擠拉成型的線材包括桿、柱、手柄、條、管、梁，例如，I型梁、甲板、箭桿、撐條等等。一個(gè)示例性擠拉成型方法以在圖4A中的裝置200舉例說明。纖維105的卷筒104支撐在(如)架102上。每根纖維105通常為一束纖維，例如，絲束或粗紗。雖然未示出，但是纖維也可用作包含連續(xù)的和/或不連續(xù)的纖維的墊。在一些實(shí)施例中，纖維結(jié)合另外的纖維層，例如，連續(xù)的股線墊106。當(dāng)將纖維牽引通過導(dǎo)向器110時(shí)，它們根據(jù)規(guī)定的擠拉線材所需而對齊和分布。然后，纖維105進(jìn)入液態(tài)聚合物前體浴120，其中它們通過液態(tài)聚合物前體體系130而飽和或“潤濕”。在退出液態(tài)聚合物前體浴`時(shí)，纖維進(jìn)入預(yù)成型機(jī)140中，在該預(yù)成型機(jī)中，將飽和的平的纖維板預(yù)成型，并且在稱為“壓實(shí)”的過程中，將多余的液態(tài)聚合物前體移除。在一些實(shí)施例中，可在液態(tài)聚合物前體浴之后施用連續(xù)的股線墊和/或面紗以(如)提高擠拉部分的強(qiáng)度和/或表面特性。一般來講，當(dāng)多余的液態(tài)聚合物前體在預(yù)成型機(jī)140中從飽和的纖維擠出時(shí)，增加的面紗被一部分多余的液態(tài)聚合物前體所飽和。在一些實(shí)施例中，預(yù)熱器(例如，射頻預(yù)熱器)可設(shè)置在預(yù)成型機(jī)140和模具150之間以升高溫度和降低液態(tài)聚合物前體的粘度。在對齊和壓實(shí)之后，液態(tài)聚合物前體浸潰的纖維準(zhǔn)備通過線材成型模具150。一般來講，精確地加工模具使得纖維和液態(tài)聚合物前體被壓緊以適形于所需的成品橫截面。模具150通常在一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中加熱以提供固化或硬化液態(tài)聚合物前體體系所需的溫度分布。因此，當(dāng)液態(tài)聚合物前體和纖維通過加熱的模具時(shí)，液態(tài)聚合物前體固化并且經(jīng)歷體積的減小。在一些實(shí)施例中，預(yù)成型機(jī)可能不存在，并且任何面紗的壓實(shí)和飽和在模具的入口處發(fā)生。另外，由于材料未預(yù)成型，所以材料至其最終形狀的轉(zhuǎn)化發(fā)生在模具中。在固化的、擠拉成型的、纖維強(qiáng)化的聚合物(“FRP”)熱固性聚合物復(fù)合線材2退出模具后，其可在進(jìn)入“夾具”部分170之前被冷卻或處理。很多夾持手段已用于將材料連續(xù)牽引通過擠拉成型模具，例如，履帶175、液壓夾具、往復(fù)式牽引塊等等。在夾具部分之后，可將FRP復(fù)合線材2切割(例如，用橫切鋸，未示出)成所需的長度以作為成品熱固性聚合物復(fù)合線材，或卷繞到線軸180上。該擠拉的總體說明的多種修改形式很好理解。例如，作為使在液態(tài)聚合物前體浴中的纖維飽和的替代形式，液態(tài)聚合物前體可用通常稱為注射擠拉成型法的方法注射到模具中。一般來講，纖維從架退繞，按所需對齊和分布并且經(jīng)過模具?？拷＞呷肟谔?，注射液態(tài)聚合物前體，當(dāng)將纖維牽引通過液態(tài)聚合物前體注射區(qū)域時(shí)，纖維是飽和的，液態(tài)聚合物前體在模具中固化并且制備出FRP線材復(fù)合物以備切割成線材或纏繞到線軸180上。在多種制備工藝中，存在增加擠拉成型的線材的機(jī)械性能的需要。通常，制造商通過增加纖維的體積比率而實(shí)現(xiàn)此目的。然而，眾所周知，即使纖維體積比率較小的增加也可導(dǎo)致牽引力，即牽引液態(tài)聚合物前體和纖維通過模具所需的力，顯著增加。因?yàn)榧庸に俣群屯ㄟ^量也是關(guān)鍵因數(shù)，所以對能實(shí)現(xiàn)的最大纖維負(fù)載存在大量的實(shí)際限制。一般來講，復(fù)合物的纖維體積比率越低，則在模具中固化期間的液態(tài)聚合物前體的收縮所引起的復(fù)合部分的體積的減少就越大。因?yàn)樗脧?fù)合部分已減少與模具表面的接觸，所以摩擦減少了并且需要較低的牽引力。隨著纖維體積增加，存在較少的液態(tài)聚合物前體，導(dǎo)致較小的收縮、更多摩擦和更大的牽引力。液態(tài)聚合物前體粘度還影響牽引力。一般來講，由于粘度增加，所以需要更大的牽引力。在一些應(yīng)用中，在進(jìn)入模具之前，可將液態(tài)聚合物前體預(yù)熱以在某種程度上減少其粘度。當(dāng)前發(fā)明者們已發(fā)現(xiàn)在一些實(shí)施例中在液態(tài)聚合物前體體系中即使包含小量的納米粒子也可在固定纖維填充時(shí)形成急劇的突發(fā)性的牽引力增加。這種影響可用于在不超過最大所需牽引力的情況下增加纖維體積負(fù)載和/或加工速度。這些結(jié)果更加令人吃驚的是已知將納米粒子添加到液態(tài)聚合物前體體系可增加粘度和減少收縮，此二者通常增加了所需的牽引力。除了將牽引力保持在一些所需的最大值之下外，還期望保持穩(wěn)定的牽引力。通常，突然的或甚至逐漸的牽引力的增加表明通常在模具的入口處或其內(nèi)存在加工問題。這可導(dǎo)致在清潔模具或調(diào)整其他變量時(shí)中斷制造。在過程中的此類臨時(shí)中斷或暫停也可引起在重新開始線性移動(dòng)時(shí)的牽引力的峰值。因此，更高的穩(wěn)定的牽引力比較低的不穩(wěn)定的牽引力可能更可取。在一些實(shí)施例中，當(dāng)前的發(fā)明者們已發(fā)現(xiàn)即使小量的納米粒子的增加也可導(dǎo)致穩(wěn)定的牽引力。雖然牽引力的減少通常是所需的，即使是對于當(dāng)具有納米粒子填充的液態(tài)聚合物前體體系的平均牽引力高于不具有納米粒子的類似體系的平均牽引力時(shí)(例如，由于高纖維體積比率)的那些情況，但是更高的(仍然穩(wěn)定的)牽引力是可承受的，為其他參數(shù)(例如，纖維體積負(fù)載、線速和液態(tài)聚合物前體粘度)的選擇提供了更大的靈活性。制備包含至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材的絞合線纜的方法在另外的示例性實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種制造任何上述實(shí)施例中所述的絞合復(fù)合線纜的方法，所述方法包括:圍繞限定中心縱向軸線的芯材(例如，線材)絞合第一多根線材，其中沿第一捻向以相對于所述中心縱向軸線限定的第一捻角實(shí)施螺旋絞合所述第一多根熱塑性聚合物復(fù)合線材，并且其中所述第一多根線材具有第一捻距；圍繞所述第一多根熱塑性聚合物復(fù)合線材螺旋絞合第二多根熱塑性聚合物復(fù)合線材，其中沿所述第一捻向以相對于所述中心縱向軸線限定的第二捻角實(shí)施螺旋絞合所述第二多根熱塑性聚合物復(fù)合線材，并且其中所述第二多根線材具有第二捻距；以及將所述螺旋絞合的第一多根和第二多根熱塑性聚合物復(fù)合線材加熱至足夠的溫度并保持足夠的時(shí)間以使得在冷卻至25°C時(shí)可以將所述螺旋絞合聚合物復(fù)合線材保持為螺旋絞合構(gòu)型。當(dāng)前優(yōu)選的溫度為至少約100°C、更優(yōu)選為至少約150°C、更優(yōu)選為至少約200°C、甚至更優(yōu)選為約250°C或甚至300°C。在一些示例性實(shí)施例中，溫度不應(yīng)超過600°C、550°C、500°C、450°C或甚至 350°C。時(shí)間優(yōu)選為約一秒至不超過約一小時(shí)。優(yōu)選地，時(shí)間不超過約30分鐘、更優(yōu)選為不超過15分鐘、不超過約10分鐘、不超過約5分鐘；不超過約4分鐘、不超過約3分鐘、不超過約2分鐘或甚至不超過約I分鐘。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，螺旋絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜包括沿捻向螺旋絞合以具有6至150的絞捻系數(shù)多種熱塑性聚合物復(fù)合線材。通過劃分絞合線纜的長度而確定絞合線纜的“絞捻系數(shù)”，其中線材12繞包括該股線的層的直徑的標(biāo)稱外側(cè)完成一次螺旋回轉(zhuǎn)。雖然可以使用任何合適尺寸的熱塑性聚合物復(fù)合線材，但對于許多實(shí)施例和多種應(yīng)用而言優(yōu)選的是熱塑性聚合物復(fù)合線材具有Imm至4_的直徑，然而也可以使用更大或更小的熱塑性聚合物復(fù)合線材。制備包含多根熱固性聚合物復(fù)合線材的絞合線纜的方法在最終方面，本發(fā)明描述了制備包含上述的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材的絞合線纜的方法。在某些示例性實(shí)施例中，本發(fā)明描述了一種制備包括上述的至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材的螺旋絞合線纜的方法。因此，在一種示例性實(shí)施例中，該方法包括圍繞限定中心縱向軸線的芯材線螺旋絞合第一多根線材，其中沿第一捻向以相對于中心縱向軸線限定的第一捻角而進(jìn)行第一多根線材的螺旋絞合；圍繞第一多根線材螺旋絞合第二多根線材，其中沿第一捻向以相對于中心縱向軸線限定的第二捻角而進(jìn)行第二多根線材的螺旋絞合。芯材線、第一多根線材或第二多根線材的至少一種選擇為上述的熱固性聚合物復(fù)合線材?？扇芜x地將螺旋絞合的第一和第二多根線材加熱到足夠的溫度以在冷卻到25 V時(shí)將螺旋絞合的線材保持螺旋絞合的構(gòu)型?？扇芜x地，第一和第二多根線材由抗腐蝕外皮和/或鎧裝元件包裹。在制備螺旋絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜的方法的其他一些示例性實(shí)施例中，在第一捻角和第二捻角之間的相對差大于0°并且不大于約4°。在某些示例性實(shí)施例中，該方法還包括繞限定中心縱向軸線的芯材線絞合多根可延展的金屬線材。用于制備根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的螺旋絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜的示例性設(shè)備80示于圖4B中。線材可以如本領(lǐng)域中已知的絞合或螺旋地纏繞在任何合適的線纜絞合設(shè)備上，例如得自意大利貝加莫的 Cortinovis Spa 公司(Cortinovis, Spa, of Bergamo, Italy)以及新澤西州帕特森市的華生國際機(jī)械公司(Watson Machinery International, ofPatterson, NJ)的行星線纜絞合器。在一些實(shí)施例中，可能有利的是采用剛性絞合器或絞盤來實(shí)現(xiàn)大于IOOkg的線芯材張力，如本領(lǐng)域公知的。示例性絞合工藝在(例如)美國專利N0.5，126，167中有所描述。在線纜絞合過程中，具有一根或多根纏繞在其上的附加層的芯材線或非成品螺旋絞合中間熱固性聚合物復(fù)合線纜被牽引通過各個(gè)滑架的中心，每個(gè)滑架向絞合線纜增加一個(gè)層。將作為一個(gè)層增加的單獨(dú)線材被同時(shí)從其相應(yīng)線軸上拉動(dòng)，同時(shí)通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的滑架圍繞線纜的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。對于各個(gè)期望的層而言，這是順序進(jìn)行的。結(jié)果得到螺旋絞合的熱固性聚合物復(fù)合線芯材。用于提供螺旋絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜的單個(gè)芯材線2的線材線軸81設(shè)置在常規(guī)行星式絞合機(jī)80的頭部，其中線軸81自由旋轉(zhuǎn)，并且張力能夠通過制動(dòng)系統(tǒng)施加，在制動(dòng)系統(tǒng)中張力可在放線期間施加至線芯材(在一些實(shí)施例中，所述張力在0-91kg(0-2001b)的范圍內(nèi))。芯材線90螺旋通過線軸滑架82、83、通過閉合模具84、85、圍繞絞盤輪86并且附接到卷線軸87。線材線軸81可包括復(fù)合線材，例如熱固性聚合物復(fù)合線材、熱塑性聚合物復(fù)合線材或金屬基質(zhì)復(fù)合線材?；蛘撸€材線軸81可包括金屬線材，例如可延展金屬線材。在一些示例性實(shí)施例中，絞合線纜通過(如螺旋通過)任選的熱源96和97。閉合模具84和85也可以包含加熱元件。該熱源提供充足時(shí)間的足夠熱量以使任何聚合物復(fù)合線材至少部分固化。熱源可為足夠長以提供常駐加熱時(shí)間，所述常駐加熱時(shí)間足以將熱固性聚合物復(fù)合線纜加熱至使得任何熱塑性聚合物復(fù)合線材(如果存在)塑性變形的溫度?？梢允褂酶鞣N加熱方法，包括(例如)用空氣對流加熱以及如管式爐的輻射加熱。或者可將線纜通過加熱液體浴。或者可將絞合線纜纏繞在線軸上，然后在烘箱中加熱足夠的溫度和時(shí)間段以使得線材塑性變形。在應(yīng)用外絞合層之前，單個(gè)復(fù)合線材(如，熱固性聚合物復(fù)合線材，以及任何可選的熱塑性聚合物復(fù)合線材和/或金屬基質(zhì)復(fù)合線材)設(shè)置在單獨(dú)的線軸88，該線軸設(shè)置在絞合設(shè)備的多種馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的滑架82、83中。在一些實(shí)施例中，從線軸88牽引線材89A、89B所需的張力的范圍通常為4.5-22.7kg(10-501b)。通常，針對完成的螺旋絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜的每個(gè)層都有一個(gè)滑架。每個(gè)層的線材89A、89B在閉合模具84、85處的每個(gè)滑架的出口處被聚在一起，并且被布置成覆蓋芯材線或覆蓋前一個(gè)層。復(fù)合線材(如，熱固性聚合物復(fù)合線材，以及任何可選的熱塑性聚合物復(fù)合線材和/或金屬基質(zhì)復(fù)合線材)的層可螺旋絞合，如此前所述。在絞合過程中，具有一根或多根纏繞在其上的附加層的芯材線材或非成品螺旋絞合中間熱固性聚合物復(fù)合線纜被牽引通過各個(gè)滑架的中心，每個(gè)滑架向絞合線纜增加一個(gè)層。將作為一個(gè)層增加的單獨(dú)線材被同時(shí)從其相應(yīng)線軸上拉動(dòng)，同時(shí)通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的滑架圍繞線纜的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。對于各個(gè)期望的層而言，這是順序進(jìn)行的。結(jié)果得到螺旋絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜91，該復(fù)合線纜可以被便利地切割和處理，而不會(huì)發(fā)生形狀變化或散開。在一些示例性實(shí)施例中，螺旋絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜包括復(fù)合線材，所述復(fù)合線材的長度為至少100米、至少200米、至少300米、至少400米、至少500米、至少1000米、至少2000米、至少3000米或者甚到至少4500米或更長。芯材線和給定層的任何線材通過閉合模具緊密接觸。參見圖3，閉合模具84、85的尺寸通常形成為使得纏繞的層的線材上的變形應(yīng)力最小化。閉合模具的內(nèi)徑被調(diào)控至外部層直徑的尺寸。為了最小化層的線材上的應(yīng)力，閉合模具的尺寸形成為使其處于比線纜外徑大0-2.0%的范圍內(nèi)。(也就是說，模具內(nèi)徑處于線纜外徑的1.00至1.02倍的范圍內(nèi))。示例性閉合模為圓柱體，并且利用例如螺栓或其它合適的連接件保持就位。模具可以由例如硬化工具鋼制成。所獲得的成品螺旋絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜可以在需要時(shí)穿過其他絞合工位，并且最終纏繞到卷線軸87上，卷線軸的直徑足以避免線纜損壞。在一些當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，抗腐蝕外皮9 (例如，從輥289提供的帶材)可使用帶材分配器298施加到絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜的外表面，從而形成具有抗腐蝕外皮9的絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜10”。在一些實(shí)施例中，本領(lǐng)域中公知的用于矯直線纜的技術(shù)可能是可用的。例如，成品線纜可以穿過矯直裝置，所述矯直裝置包括輥(每個(gè)輥都為例如10-15cm (4-6英寸)，直線地布置成兩層，每層中有例如5-9輥。兩層輥之間的距離可以改變成使得輥正好撞擊在線纜上或者引起線纜的嚴(yán)重彎曲。兩層輥定位在線纜的相對側(cè)上，同時(shí)一層中的輥與另一層中相對的輥產(chǎn)生的空間匹配。從而，兩個(gè)層可以彼此偏移。隨著螺旋絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜穿過矯直裝置，線纜在所述輥上來回彎曲，以允許導(dǎo)體中的股線拉伸至相同長度，從而減少或消除股線松散。在一些示例性實(shí)施例中，可能有利的是在環(huán)境溫度(例如22°C)之上的高溫(例如至少 25 V、50°C、750C > 1000C > 1250C > 1500C >200 V、250 V、300 V、400 V，或者甚至，在一些實(shí)施例中，至少500°C)下提供芯材線。可以通過例如加熱成卷的線材(例如，在烘箱中加熱幾個(gè)小時(shí))而將芯材線加熱到期望的溫度。加熱的成卷線材被放置在絞合機(jī)的放線線軸(見例如圖3中的放線線軸81)上。有利地，高溫下的線軸處于絞合過程中，同時(shí)線材仍然處于或接近期望的溫度(通常在約2個(gè)小時(shí)內(nèi))。在另外一些示例性實(shí)施例中，可能有利的是在環(huán)境溫度(例如22°C)之上的高溫(例如至少 25°C、50°C、75°C、100°C、125°C、150°C、200°C、250°C、300V、400V，或者甚至，在一些實(shí)施例中，至少500°C)下提供所有的線材。線材可以通過例如加熱成卷的線材(例如，在烘箱中加熱幾個(gè)小時(shí))而加熱到期望的溫度。加熱的成卷線材被放置在絞合機(jī)300的放線線軸(參見例如圖4B中的放線線軸81)以及線軸(88A和88B)上。有利地，高溫下的線軸處于絞合過程中，同時(shí)線材仍然處于或接近期望的溫度(通常在約2個(gè)小時(shí)內(nèi))。在某些示例性實(shí)施例中，可能有利的是在絞合過程中，芯材線和形成外層的其他線材之間存在溫度差。在其他實(shí)施例中，可能有利的是利用至少為100kg、200kg、500kg、1000kg或甚至到至少5000kg的芯材線張力進(jìn)行絞合。處理螺旋絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜的能力是期望的特性。雖然不想受任何規(guī)定理論的束縛，但是當(dāng)任選的熱塑性聚合物復(fù)合線材被包括在線纜的一個(gè)或多個(gè)絞合層中時(shí)，螺旋絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜可在制造期間更易于保持其螺旋絞合的布置。然而，當(dāng)加熱至足夠的溫度,此類熱塑性聚合物復(fù)合線材塑性變形,并且線材內(nèi)的應(yīng)力松弛。如果將絞合聚合物熱塑性聚合物復(fù)合線材加熱至足以軟化絞合線材內(nèi)的聚合物基質(zhì)的溫度，則在絞合期間熱塑性聚合物復(fù)合線材中的彎曲應(yīng)力和施加的其他應(yīng)力可因此大大降低或甚至消除(即降低至零)，從而導(dǎo)致熱塑性聚合物復(fù)合線材彼此粘附，并從而在冷卻至25°C時(shí)保持其螺旋絞合構(gòu)型。在某些當(dāng)前優(yōu)選的示例性實(shí)施例中，將熱塑性聚合物復(fù)合線材加熱到至少高于形成所述熱塑性聚合物復(fù)合線材的(共)聚合物基質(zhì)材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度并保持足夠的時(shí)間以使得熱塑性聚合物發(fā)生應(yīng)力弛豫。在一些示例性實(shí)施例中，將在螺旋絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜中的任選的熱塑性聚合物復(fù)合線材加熱到至少50°C，更優(yōu)選至少100°C、150°C、200°C、250°C、300°C、350°C、400 V、450 V或甚至到至少 500°C 的溫度。優(yōu)選地，將螺旋絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜中的熱塑性聚合物復(fù)合線材加熱至不高于熱塑性(共)聚合物基質(zhì)的熔融溫度的溫度。在一些實(shí)施例中，所述常駐加熱時(shí)間可小于一分鐘。在其他示例性實(shí)施例中，將螺旋絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜中的熱塑性聚合物復(fù)合線材加熱至少I分鐘、2分鐘、5分鐘、10分鐘、20分鐘、半小時(shí)、更優(yōu)選地I小時(shí)、1.5小時(shí)、或甚至兩小時(shí)的一段時(shí)間。絞合的熱固性聚合物復(fù)合線纜的應(yīng)用本發(fā)明的螺旋絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜可用于許多應(yīng)用中。由于此類線纜結(jié)合了重量輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好、熱膨脹系數(shù)較低、使用溫度高和抗腐蝕特性，所以，相信此類螺旋絞合熱塑性聚合物復(fù)合線纜尤其理想地適于用作電能傳輸線纜，所述電能傳輸線纜可包括架空、地下和水下電能傳輸線纜。螺旋絞合熱固性聚合物復(fù)合線纜也可用作中間制品，該中間制品稍后摻入到最終制品中，例如，拖索、起重線纜、電能傳輸線纜等等。電能傳輸線纜可以包括兩個(gè)或多種任選的可延展金屬導(dǎo)體線材層?？筛鶕?jù)需要使用更多的可延展金屬導(dǎo)體線材層。當(dāng)用作電能傳輸線纜時(shí)，任選的可延展金屬線材可以充當(dāng)電導(dǎo)體，即可延展金屬線材導(dǎo)體。優(yōu)選地，每個(gè)導(dǎo)體層包括多種可延展金屬導(dǎo)體線材，如本領(lǐng)域公知的。用于可延展金屬導(dǎo)體線材的合適材料包括鋁和鋁合金?？裳诱菇饘賹?dǎo)體線材可以通過本領(lǐng)域公知的合適線纜絞合設(shè)備圍繞螺旋絞合熱塑性聚合物復(fù)合線芯材絞合。熱固性聚合物復(fù)合線材在電能傳輸線纜中的重量百分比將取決于輸送線路的設(shè)計(jì)。在電能傳輸線纜中，鋁或鋁合金導(dǎo)體線材可以是架空電能傳輸領(lǐng)域中公知的任意各種材料，包括但不限于 1350A1(ASTM B609-91)、1350-H19A1 (ASTM B230-89)或者6201T-81A1(ASTM B399-92)。電能傳輸線纜的當(dāng)前優(yōu)選應(yīng)用為架空電能傳輸線纜、地下電能傳輸線纜、或水下電能傳輸線纜，例如水下纜繩或水下臍帶纜。對于合適的架空電能傳輸線纜、地下電能傳輸線纜、水下電能傳輸線纜、水下纜繩和水下臍帶纜的說明，參見(例如)共同待審的美國臨時(shí)專利申請 N0.61/226，151 (“INSULATED COMPOSITE POWER CABLE AND METHOD OFMAKINGAND USING SAME (絕緣復(fù)合線纜及其制造和使用方法)”，提交于2009年7月16日)以及共同待審的美國臨時(shí)專利申請N0.61/226，056(“SUBMERSIBLE COMPOSITE CABLE AND METHODS(潛水復(fù)合線纜和方法)”，提交于2009年7月16日)。對于可以采用本發(fā)明的絞合線纜的合適的電能傳輸線纜和方法的說明，參見(例如)同心捻制絞合鋁導(dǎo)體、涂覆、強(qiáng)化(ACSR)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范ASTM B232-92 ;或者美國專利N0.5，171，942和N0.5，554，826。在這些電能傳輸應(yīng)用中，用于制備線纜的線材根據(jù)應(yīng)用通常應(yīng)當(dāng)選擇為在至少240°C、250°C、260°C、27(rC或甚至280°C的溫度下使用。如上所述，電能傳輸線纜(或用于形成絞合復(fù)合線纜的任何單個(gè)線材)可任選地被絕緣層或絕緣外皮包裹。鎧裝層或外皮還可用于包裹和保護(hù)電能傳輸線纜(或用于形成絞合復(fù)合線纜的任何單個(gè)線材)。在絞合復(fù)合線纜用作最終制品本身(如，用作起重線纜)的一些其他應(yīng)用中，可優(yōu)選絞合復(fù)合線纜不具有電能導(dǎo)體層。意外的結(jié)果和優(yōu)點(diǎn)
在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中可獲得多個(gè)意外的結(jié)果和優(yōu)點(diǎn)。在一些示例性實(shí)施例中，加入中值直徑為一微米或更小的均勻分散于整個(gè)聚合物復(fù)合基質(zhì)的多個(gè)粒子允許達(dá)到裝填在纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合線材中碳的纖維的更高體積比率，從而增加線材的壓縮強(qiáng)度、剪切模量、剛度和抗下垂性。加入中值直徑為一微米或更小的均勻分散于整個(gè)聚合物復(fù)合基質(zhì)的多個(gè)粒子已表現(xiàn)出可降低熱膨脹系數(shù)(CTE)和固化時(shí)的收縮率。例如，相對于不具有粒子的對照物，對于包括多個(gè)粒子的固化的碳纖維強(qiáng)化的熱固性聚合物復(fù)合物(其包括多個(gè)粒子，該多個(gè)粒子的中值直徑為一微米或不太基本上均勻地分散于整個(gè)聚合物復(fù)合基質(zhì)中)，CTE減少25%并且線性收縮減少37%。此類碳纖維強(qiáng)化熱固性聚合物復(fù)合線材用于高架電能傳輸線纜中特別有吸引力。另外，在一些情況下，可以比常規(guī)的陶瓷纖維強(qiáng)化的金屬基質(zhì)復(fù)合線材低的成本制備碳纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合線材。此外，在某些示例性實(shí)施例中，包含在熱固性聚合物復(fù)合線材中的納米粒子增加了熱固性聚合物復(fù)合線材的撓曲強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度之一或此兩者，以及在一些示例性實(shí)施例中，增加了采用此熱固性聚合物復(fù)合線材的復(fù)合線纜的撓曲強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度之一或此兩者。這不僅提高了線材和/或線纜的性能，而且在處理、運(yùn)輸和安裝熱固性聚合物復(fù)合線材和采用此類線材的復(fù)合線纜中提供了明顯優(yōu)勢。另外，在一些示例性實(shí)施例中，該復(fù)合芯材的聚合物基質(zhì)由高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度環(huán)氧樹脂和使得該聚合物基質(zhì)在高溫下(例如，高到280°C)更穩(wěn)定的固化劑的獨(dú)特組合混合而成。此外，在一些示例性實(shí)施例中，與本領(lǐng)域已知的常規(guī)聚合物復(fù)合線材相比，在聚合物復(fù)合基質(zhì)中使用高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的環(huán)氧樹脂(例如，240°C的Tg值，或甚至更高)可獨(dú)特地提供改善的高溫性能。此獨(dú)特的高溫性能特性理想地適合于高電壓電能傳輸應(yīng)用。在其他示例性實(shí)施例中，該多個(gè)粒子包括表面改性粒子，該表面改性粒子還包含納米粒子芯材和與納米粒子芯材相聯(lián)的并與從液態(tài)(液態(tài)聚合物前體基質(zhì)材料)固化的聚合物反應(yīng)的反應(yīng)性表面改性劑。這些化學(xué)處理的粒子可特別好地分散于環(huán)氧樹脂液態(tài)聚合物前體基質(zhì)材料中并且通常需要較低的擠拉成形力以在復(fù)合線材制造過程期間將纖維牽引通過模具。這有利于在較高的纖維填充下制備熱固性聚合物復(fù)合線材，這是用于提高復(fù)合線材的強(qiáng)度和機(jī)械特性特別需要的。這也可有利于在較高的擠拉成形線速度下或在較低的擠拉成形的牽引力下制備裝載納米粒子的復(fù)合線材。因此，在一些示例性實(shí)施例中，相對于在相同的條件下但是在沒有中值直徑為一微米或更小的均勻地分散于整個(gè)液態(tài)聚合物前體的多個(gè)粒子的情況下用于形成相同的纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合線材所需的牽引力，用于形成熱固性聚合物復(fù)合線材所需的牽引力減少了至少30%。在一些實(shí)施例中，以大于基線速度至少20%的線速度形成纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合線材所需的牽引力小于在基本速度下和在沒有中值直徑為一微米或更小的均勻地分散于整個(gè)液態(tài)聚合物前體的多個(gè)粒子的情況下用于形成相同的纖維強(qiáng)化的聚合物復(fù)合線材所需的牽引力。將參照下面的詳細(xì)實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明的操作。這些實(shí)例提供成進(jìn)一步說明各種具體的和優(yōu)選的實(shí)施例和技術(shù)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以在不脫離本發(fā)明范圍的前提下進(jìn)行多種變型和更改。SM材料一覽表
表I
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括: 用聚合物復(fù)合基質(zhì)浸潰多根基本上連續(xù)的纖維，所述聚合物復(fù)合基質(zhì)包含液態(tài)聚合物前體和基本上均勻分散于整個(gè)所述液態(tài)聚合物前體的多個(gè)粒子，其中所述多個(gè)粒子的中值直徑為一微米或更小； 將浸潰有所述聚合物復(fù)合基質(zhì)的所述纖維牽引通過模具； 固化所述液態(tài)聚合物前體以形成固化的聚合物并且使所述聚合物復(fù)合基質(zhì)在所述模具中至少部分地硬化，從而形成基本上連續(xù)的熱固性聚合物復(fù)合線絲條；以及 任選地，用抗腐蝕外皮包裹所述基本上連續(xù)的熱固性聚合物復(fù) 合線絲條。
2.—種方法，其包括: 用聚合物復(fù)合基質(zhì)浸潰多根基本上連續(xù)的纖維，所述聚合物復(fù)合基質(zhì)包含液態(tài)聚合物前體和基本上均勻分散于整個(gè)所述液態(tài)聚合物前體的多個(gè)粒子，其中所述多個(gè)粒子包括反應(yīng)性表面改性粒子，所述反應(yīng)性表面改性粒子進(jìn)一步包括納米粒子芯材和與所述納米粒子芯材相聯(lián)的反應(yīng)性表面改性劑，而且其中所述多個(gè)粒子的中值直徑為一微米或更??； 將浸潰有所述聚合物復(fù)合基質(zhì)的所述纖維牽引通過模具； 通過使所述液態(tài)聚合物前體與所述反應(yīng)性表面改性劑反應(yīng)而固化所述液態(tài)聚合物前體以形成固化的聚合物并且使所述聚合物復(fù)合基質(zhì)在所述模具中至少部分地硬化，從而形成基本上連續(xù)的熱固性聚合物復(fù)合線絲條；以及 任選地，用抗腐蝕外皮包裹所述基本上連續(xù)的熱固性聚合物復(fù)合線絲條。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述多根基本上連續(xù)的纖維在基本上平行于所述基本上連續(xù)的復(fù)合線絲條的縱向軸線的方向上是基本上平行的。
4.根據(jù)任一前述的權(quán)利要求所述的方法，其中所述多個(gè)粒子的中值直徑不大于250nmo
5.根據(jù)任一前述的權(quán)利要求所述的方法，其中所述多根基本上連續(xù)的纖維進(jìn)一步包括多個(gè)纖維表面，并且其中在所述固化的聚合物中，所述多個(gè)粒子基本上不與所述多個(gè)纖維表面接觸。
6.根據(jù)任一前述的權(quán)利要求所述的方法，其中所述抗腐蝕外皮包含至少一種輻射固化聚合物、熱固性聚合物、具有為至少145 °C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱塑性聚合物、含氟聚合物、帶材或它們的組合。
7.根據(jù)任一前述的權(quán)利要求所述的方法，其中所述多個(gè)粒子不超過所述聚合物復(fù)合基質(zhì)的40重量％。
8.根據(jù)任一前述的權(quán)利要求所述的方法，其中所述固化的聚合物具有的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為至少150°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述固化的聚合物包含通過固化所述聚合物前體而形成的環(huán)氧樹脂，而且其中所述多個(gè)粒子占所述聚合物復(fù)合基質(zhì)的0.5重量％至40重量％，任選地，其中所述聚合物前體包含環(huán)氧樹脂和酸酐。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述固化的聚合物包含乙烯基酯樹脂，而且其中所述多個(gè)粒子占所述聚合物復(fù)合基質(zhì)的0.5重量％至40重量％。
11.根據(jù)任一前述的權(quán)利要求所述的方法，其中使所述聚合物復(fù)合基質(zhì)在所述模具中至少部分地硬化包括交聯(lián)所述液態(tài)聚合物前體。
12.根據(jù)任一前述的權(quán)利要求所述的方法，其還包括將用所述基質(zhì)浸潰的所述連續(xù)的纖維牽引通過預(yù)成型機(jī)并且壓實(shí)所述纖維。
13.根據(jù)任一前述的權(quán)利要求所述的方法，其還包括在使所述聚合物復(fù)合基質(zhì)在所述模具中至少部分地硬化之后，將所述液態(tài)聚合物前體后固化以形成所述復(fù)合線絲條。
14.根據(jù)任一前述的權(quán)利要求所述的方法，其中，以規(guī)定的線速形成所規(guī)定的組成的所述復(fù)合線絲條所需的牽引力與以所述規(guī)定的線速形成具有所述規(guī)定的組成但省略了所述多個(gè)粒子的復(fù)合線材所需的牽引力相比，減少了至少20%。
15.一種熱固性聚合物復(fù)合線材，其是根據(jù)任一前述的權(quán)利要求所述的方法制得的。
16.一種熱固性聚合物復(fù)合線材，其包括: 嵌入在硬化的聚合物復(fù)合基質(zhì)中并且形成基本上連續(xù)的絲條的多根基本上連續(xù)的纖維，其中所述硬化的聚合物復(fù)合基質(zhì)進(jìn)一步含有通過將液態(tài)聚合物前體從液態(tài)固化而形成的熱固性聚合物和基本上均勻地分散于整個(gè)所述液態(tài)聚合物前體的多個(gè)粒子，而且其中所述多個(gè)粒子的中值直徑為一微米或更小；以及 任選地包括包裹所述基本上連續(xù)的絲條的抗腐蝕外皮。
17.一種熱固性聚合物復(fù)合線材，其包括: 嵌入在硬化的聚合物復(fù)合基質(zhì)中并且形成基本上連續(xù)的絲條的多根基本上連續(xù)的纖維，其中所述硬化的聚合物復(fù)合基質(zhì)進(jìn)一步含有通過將液態(tài)聚合物前體從液態(tài)固化而形成的熱固性聚合物和基本上均勻地分散于整個(gè)所述液態(tài)聚合物前體的多個(gè)粒子，其中所述多個(gè)粒子包含表面改性粒子，所述表面改性粒子進(jìn)一步包含納米粒子芯材和與所述納米粒子芯材相聯(lián)的并且與所述液態(tài)聚合物前體反應(yīng)的表面改性劑，而且其中所述多個(gè)粒子的中值直徑為一微米或更?。灰约? 任選地包括包裹所述基本上連續(xù)的絲條的抗腐蝕外皮。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述多根基本上連續(xù)的纖維在基本上平行于所述基本上連續(xù)的絲條的縱向軸線的方向上是基本上平行的。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述多個(gè)粒子的中值直徑不大于250nm。
20.根據(jù)權(quán)利要求15-19中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述多根連續(xù)的纖維占所述基本上連續(xù)的絲條的至少66體積％。
21.根據(jù)權(quán)利要求15-20中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述多根連續(xù)的纖維包含選自芳綸纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維、金屬纖維、聚合物纖維、碳纖維或它們的組合中的至少一種纖維。
22.根據(jù)權(quán)利要求15-21中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述多根基本上連續(xù)的纖維進(jìn)一步包括多個(gè)纖維表面，并且其中所述多個(gè)粒子基本上不與所述多個(gè)纖維表面接觸。
23.根據(jù)權(quán)利要求15-22中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述硬化的聚合物復(fù)合基質(zhì)包含交聯(lián)的聚合物。
24.根據(jù)權(quán)利要求15-23中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述硬化的聚合物復(fù)合基質(zhì)具有的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為至少150°C。
25.根據(jù)權(quán)利要求15-24中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中通過將聚合物前體從液態(tài)固化而形成的所述熱固性聚合物具有的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為至少150°C。
26.根據(jù)權(quán)利要求15-25中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中通過將聚合物前體從液態(tài)固化而形成的所述熱固性聚合物包含選自環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚酯樹脂、氰酸酯樹脂、酚醛樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂或它們的組合中的至少一種。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中通過將聚合物前體從液態(tài)固化而形成的所述熱固性聚合物包含用酸酐固化的環(huán)氧樹脂。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中通過將聚合物前體從液態(tài)固化而形成的所述熱固性聚合物包含通過固化不飽和的聚酯樹脂而形成的聚酯樹脂。
29.根據(jù)權(quán)利要求15-28中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述抗腐蝕外皮包含至少一種輻射固化聚合物、熱固性聚合物、具有為至少145 V的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱塑性聚合物、含氟聚合物、帶材或它們的組合。
30.根據(jù)權(quán)利要求15-29中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述多個(gè)粒子包含與所述粒子的表面相聯(lián)的至少一種表面改性劑。
31.根據(jù)權(quán)利要求15-30中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述多個(gè)粒子包括二氧化硅粒子、方解石粒子或它們的組合。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述多個(gè)粒子包括二氧化硅粒子，所述二氧化硅粒子進(jìn)一步含有共價(jià)結(jié)合到所述二氧化硅粒子的表面的至少一種表面改性劑。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述多個(gè)粒子包括方解石粒子，所述方解石粒子進(jìn)一步包括與所述方解石粒子的表面離子性相聯(lián)的表面改性劑。
34.根據(jù)權(quán)利要求15-33中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述多個(gè)粒子的中值直徑不大于250nm。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述多個(gè)粒子的中值直徑不大于lOOnm。
36.根據(jù)權(quán)利要求15-35中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中基于數(shù)目而言，所述多個(gè)粒子的粒徑表現(xiàn)出多峰分布。
37.根據(jù)權(quán)利要求15-36中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述聚合物復(fù)合基質(zhì)還包含中值直徑為至少I微米的多個(gè)填充劑粒子。
38.根據(jù)權(quán)利要求15-37中的任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述線材的橫截面直徑為從約1_至約2.5cm。
39.一種線纜，所述線纜包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求15-38中任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材。
40.一種絞合線纜，所述絞合線纜包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求15-38中任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述絞合線纜包含: 芯材線，所述芯材線限定中心縱向軸線； 繞所述芯材線絞合的第一多根線材；以及繞所述第一多根線材絞合的第二多根線材。
41.一種螺旋絞合線纜，所述螺旋絞合線纜包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求15-38中任意一項(xiàng)所述的熱固性聚合物復(fù)合線材，其中所述螺旋絞合線纜包含: 芯材線，所述芯材線限定中心縱向軸線； 第一多根線材，所述第一多 根線材圍繞所述芯材線沿第一搶向以相對于所述中心縱向軸線限定的第一捻角螺旋絞合并且具有第一捻距；以及 第二多根線材，所述第二多根線材圍繞所述第一多根線材沿第二捻向以相對于所述中心縱向軸線限定的第二捻角螺旋絞合并且具有第二捻距。
42.一種制備熱固性聚合物復(fù)合線纜的方法，其包括: 圍繞限定中心縱向軸線的芯材線絞合第一多根線材；以及 圍繞所述第一多根線材絞合第二多根線材； 任選地，將絞合的所述第一多根線材和第二多根線材加熱至足以使得在冷卻到25°C時(shí)所絞合的聚合物復(fù)合線材能保持絞合構(gòu)型的溫度；以及 任選地，用抗腐蝕外皮包裹所述芯材線、所述第一多根線材或所述第二多根線材中的至少一者， 其中所述芯材線、所述第一多根線材或所述第二多根線材中的至少一者包含至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材，所述至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材進(jìn)一步包含: 嵌入在硬化的聚合物復(fù)合基質(zhì)中并且形成基本上連續(xù)的絲條的多根基本上連續(xù)的纖維，所述硬化的聚合物復(fù)合基質(zhì)進(jìn)一步包含通過將聚合物前體從液態(tài)固化而形成的聚合物和中值直徑為一微米或更小的多個(gè)粒子，所述多個(gè)粒子基本上均勻地分散于整個(gè)所述硬化的聚合物復(fù)合基質(zhì)中；以及任選地包含抗腐蝕外皮，所述抗腐蝕外皮包裹所述基本上連續(xù)的絲條。
43.一種制備聚合物復(fù)合線纜的方法，其包括: 圍繞芯材螺旋絞合的第一多根線材，所述芯材包含限定中心縱向軸線的線材，其中沿第一捻向以相對于所述中心縱向軸線限定的第一捻角進(jìn)行所述第一多根線材的螺旋絞合；以及 圍繞所述第一多根線材螺旋絞合的第二多根線材，其中沿所述第一捻向以相對于所述中心縱向軸線限定的第二捻角進(jìn)行所述第二多根線材的螺旋絞合； 任選地，將螺旋絞合的所述第一和第二多根線材加熱到足以使得在冷卻到25°C時(shí)螺旋絞合的所述線材能保持螺旋絞合構(gòu)型的溫度；以及 任選地，用抗腐蝕外皮包裹所述芯材、所述第一多根線材或所述第二多根線材中的至少一者， 其中所述芯材線、所述第一多根 線材或所述第二多根線材中的至少一者包含至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材，所述至少一種熱固性聚合物復(fù)合線材進(jìn)一步包含: 嵌入在硬化的聚合物復(fù)合基質(zhì)中并形成基本上連續(xù)的絲條的多根基本上連續(xù)的纖維，所述硬化的聚合物復(fù)合基質(zhì)進(jìn)一步包含通過將聚合物前體從液態(tài)固化而形成的聚合物和中值直徑為一微米或更小的多個(gè)粒子，所述多個(gè)粒子基本上均勻地分散于整個(gè)所述聚合物復(fù)合基質(zhì)中；以及任選地包含抗腐蝕外皮，所述抗腐蝕外皮包裹所述基本上連續(xù)的絲條。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種熱固性聚合物復(fù)合線材，所述熱固性聚合物復(fù)合線材包括嵌入在固化的聚合物復(fù)合基質(zhì)中并且形成基本上連續(xù)的絲條的多根基本上連續(xù)的纖維，所述硬化的聚合物復(fù)合基質(zhì)還包含通過將聚合物前體從液態(tài)固化而形成的聚合物和中值直徑為一微米或更小的并且基本上均勻地分散于所述聚合物復(fù)合基質(zhì)中的多個(gè)納米粒子以及任選地，包裹所述基本上連續(xù)的絲條的抗腐蝕外皮。在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)粒子包括還具有芯材和與所述芯材相聯(lián)的并且與從液態(tài)固化的所述聚合物反應(yīng)的表面改性劑的表面改性的粒子。本發(fā)明還描述了包括一種或多種此類熱固性聚合物復(fù)合線材的絞合線纜和制備和使用此類熱固性聚合物復(fù)合線材和絞合線纜的方法。
文檔編號(hào)H01B13/22GK103109330SQ201180044700
公開日2013年5月15日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者戴維·M·威爾遜, 戴維·R·梅卡拉, 科林·麥卡洛, 赫維·E·德夫, 邁克爾·F·格雷瑟, 埃米莉·S·根納, 克里斯廷·L·通霍斯特, 佩爾·M·納爾遜 申請人:3M創(chuàng)新有限公司