碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線及制備方法，該導(dǎo)線包括導(dǎo)線內(nèi)芯和鋁合金導(dǎo)體，鋁合金導(dǎo)體鉸合在導(dǎo)線內(nèi)芯周圍，導(dǎo)線內(nèi)芯由多股碳纖維復(fù)合芯和至少一層玻纖帶防護(hù)層組成，多股碳纖維復(fù)合芯和玻纖帶防護(hù)層斜向擰合粘結(jié)一體，碳纖維復(fù)合芯由高溫環(huán)氧樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、碳纖維組成，高溫環(huán)氧樹脂：固化劑：促進(jìn)劑：碳纖維為100：120：2：80，碳纖維為聚丙稀腈基碳纖維。碳纖維經(jīng)導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)、張力機(jī)構(gòu)、偶聯(lián)劑量噴涂器、真空注射預(yù)浸裝置、烘干筒后得到復(fù)合碳纖維線，復(fù)合碳纖維線再經(jīng)纏繞機(jī)、浸潤涂膠最后上絞線機(jī)按常規(guī)的方法制得本發(fā)明的導(dǎo)線。本發(fā)明的導(dǎo)線電導(dǎo)率高、載流量大、強(qiáng)度大、重量輕、耐腐蝕，使用壽命長。
【專利說明】碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種架空輸電線路用導(dǎo)線，具體涉及一種碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線及制備方法，屬于輸電導(dǎo)線制造領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]架空輸電導(dǎo)線作為輸電力的載體，在輸電線路中占有極為重要的地位。長期以來，架空導(dǎo)線主要使用鋼芯鋁絞線。鋼芯鋁絞線存在如下缺陷:一是強(qiáng)度低；二是導(dǎo)電率低，載流量小，導(dǎo)線運(yùn)行中存在鋼絲材料引起的磁損和熱效應(yīng)，運(yùn)行溫度高；三是線膨脹系數(shù)大；四是重量重；五是不耐腐蝕、重量大；五是不耐腐蝕，通過線鋁線與鍍鋅鋼線之間存在電化腐蝕的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線及制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的鋼芯鋁絞線強(qiáng)度低、導(dǎo)電率低、載流量小、膨脹系數(shù)大、重量重、不耐腐蝕的缺陷。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線，包括導(dǎo)線內(nèi)芯及其外層的鋁合金導(dǎo)體，鋁合金導(dǎo)體鉸合在導(dǎo)線內(nèi)芯周圍，導(dǎo)線內(nèi)芯由多股碳纖維復(fù)合芯和至少一層玻纖帶防護(hù)層組成，多股碳纖維復(fù)合芯和玻纖帶防護(hù)層斜向擰合粘結(jié)一體，所述碳纖維復(fù)合芯由高溫環(huán)氧樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、碳纖維組成，高溫環(huán)氧樹脂:固化劑:促進(jìn)劑:碳纖維為100:120:2:80，所述碳纖維為聚丙稀腈基碳纖維。
[0005]該碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線的制備方法，工藝步驟如下:
A，聚丙稀腈基碳纖維由紗架經(jīng)導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)、張力控制機(jī)構(gòu)進(jìn)入偶聯(lián)劑噴涂器；
B，聚丙稀腈基碳纖維上噴涂KH560溶劑，然后進(jìn)入真空注射預(yù)浸裝置浸潰高溫環(huán)氧樹月旨，進(jìn)入加熱成型模具中固化成型，加熱固化成型分為預(yù)熱、凝膠、固化三個階段，三個階段的溫度分別為:120°C?130°C、160°C?170°C、170°C?190°C ；
C，進(jìn)入烘干筒二次固化，烘干筒的進(jìn)口溫度為160°C?170°C，出口溫度為150°C?160°C，得到固化的復(fù)合碳纖維線；
D，將多股固化的復(fù)合碳纖維線經(jīng)過旋轉(zhuǎn)纏繞機(jī)纏繞，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)纏繞機(jī)將多股碳纖維復(fù)合線和玻纖帶防護(hù)層斜向擰合成一體，得到碳纖維復(fù)合芯線材；
E，碳纖維復(fù)合芯線材引入浸潰容器中再次浸潤涂膠，經(jīng)烘箱加熱160°C?170°C，再引入浸潰定型機(jī)構(gòu)中進(jìn)行浸潰定型，得到碳纖維復(fù)合芯；
F，將碳纖維復(fù)合芯收卷到收卷盤上，安裝到電纜絞線支架上，引入電纜絞線機(jī)上，同時將鋁合金導(dǎo)體引入絞線機(jī)，按通用電纜絞線機(jī)通常的加工方法進(jìn)行絞線加工，制成碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線。
[0006]作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述張力控制機(jī)構(gòu)對單根聚丙稀腈基碳纖維所施加的張力為40N?50N。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的導(dǎo)線具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、強(qiáng)度高，普通鋼絲的拉伸強(qiáng)度為1200MPa1400MPa，而碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線強(qiáng)度是前者的兩倍。
[0008]2、導(dǎo)電率高，載流量大，碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線不存在鋼絲材料引起的磁損和熱效應(yīng)，而且在輸送相同負(fù)荷的條件下，具有更低的運(yùn)行溫度，可以減少輸電損失約6%。
[0009]3、線膨脹系數(shù)小，弛度小，碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線與傳統(tǒng)導(dǎo)線相比具有顯著的低弛度特性，在高溫條件下弧垂不到鋼芯鋁鉸線的1/10，能有效減少架空線的絕緣空間走廊，提高了電線運(yùn)行的安全性和有效性.4、重量輕，碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線的比重約為鋼的1/4，在相同的外徑下碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線的鋁截面積為常規(guī)導(dǎo)線的1.3倍。碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線單位長度重量約為常規(guī)導(dǎo)線的60
一 80%ο
[0010]5、耐腐蝕，使用壽命長，碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線與環(huán)境親和，而且又避免了導(dǎo)體在通電時鋁線與鍍鋅鋼線之間的電腐蝕問題。較好的解決了鋁導(dǎo)線長期運(yùn)行的老化問題，使用壽命高于普通導(dǎo)線的2倍。
[0011]6、降低線路成本，碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線抗拉強(qiáng)度高、弛度小、重量輕等特點(diǎn)可使桿、塔之間的跨距增大、高度降低、同樣容量線路成本比普通導(dǎo)線低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明的碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線，包括導(dǎo)線內(nèi)芯及其外層的鋁合金導(dǎo)體3，鋁合金導(dǎo)體3鉸合在導(dǎo)線內(nèi)芯周圍，所述導(dǎo)線內(nèi)芯由多股碳纖維復(fù)合芯I和至少一層玻纖帶防護(hù)層2組成,多股碳纖維復(fù)合芯I和玻纖帶防護(hù)層2斜向抒合粘結(jié)一體,所述碳纖維復(fù)合芯I由高溫環(huán)氧樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、碳纖維組成，高溫環(huán)氧樹脂:固化劑:促進(jìn)劑:碳纖維為100:120:2:80，所述碳纖維為聚丙稀腈基碳纖維。
[0015]該碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線的制備方法，工藝步驟如下:
A，聚丙稀腈基碳纖維由紗架經(jīng)導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)、張力控制機(jī)構(gòu)進(jìn)入偶聯(lián)劑噴涂器；
B，聚丙稀腈基碳纖維上噴涂KH560溶劑，然后進(jìn)入真空注射預(yù)浸裝置浸潰高溫環(huán)氧樹月旨，進(jìn)入加熱成型模具中固化成型，加熱固化成型分為預(yù)熱、凝膠、固化三個階段，三個階段的溫度分別為:120°C?130°C，160°C?170°C，170°C?190°C ；
C，進(jìn)入烘干筒二次固化，烘干筒的進(jìn)口溫度為160°C?170°C，出口溫度為150°C?160°C，得到固化的復(fù)合碳纖維線；
D，將多股固化的復(fù)合碳纖維線經(jīng)過旋轉(zhuǎn)纏繞機(jī)纏繞，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)纏繞機(jī)將多股碳纖維復(fù)合線和玻纖帶防護(hù)層斜向擰合成一體，得到碳纖維復(fù)合芯線材；
E，碳纖維復(fù)合芯線材引入浸潰容器中再次浸潤涂膠，經(jīng)烘箱加熱160°C?170°C，再引入浸潰定型機(jī)構(gòu)中進(jìn)行浸潰定型，得到碳纖維復(fù)合芯；
F，將碳纖維復(fù)合芯收卷到收卷盤上，安裝到電纜絞線支架上，引入電纜絞線機(jī)上，同時將鋁合金導(dǎo)體引入絞線機(jī)，按通用電纜絞線機(jī)通常的加工方法進(jìn)行絞線加工，制成碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線。
[0016]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線，其特征在于:包括導(dǎo)線內(nèi)芯及其外層的鋁合金導(dǎo)體，鋁合金導(dǎo)體鉸合在導(dǎo)線內(nèi)芯周圍，導(dǎo)線內(nèi)芯由多股碳纖維復(fù)合芯和至少一層玻纖帶防護(hù)層組成，多股碳纖維復(fù)合芯和玻纖帶防護(hù)層斜向擰合粘結(jié)一體，所述碳纖維復(fù)合芯由高溫環(huán)氧樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、碳纖維組成，高溫環(huán)氧樹脂:固化劑:促進(jìn)劑:碳纖維為100:120:2:80，所述碳纖維為聚丙稀腈基碳纖維。
2.一種如權(quán)利要求1所述碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線的制備方法，其特征在于:該方法的工藝步驟如下: A，聚丙稀腈基碳纖維由紗架經(jīng)導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)、張力控制機(jī)構(gòu)進(jìn)入偶聯(lián)劑噴涂器； B，聚丙稀腈基碳纖維上噴涂KH560溶劑，然后進(jìn)入真空注射預(yù)浸裝置浸潰高溫環(huán)氧樹月旨，進(jìn)入加熱成型模具中固化成型，加熱固化成型分為預(yù)熱、凝膠、固化三個階段，三個階段的溫度分別為:120°C?130°C、160°C?170°C、170°C?190°C ； C，進(jìn)入烘干筒二次固化，烘干筒的進(jìn)口溫度為160°C?170°C，出口溫度為150°C?160°C，得到固化的復(fù)合碳纖維線； D，將多股固化的復(fù)合碳纖維線經(jīng)過旋轉(zhuǎn)纏繞機(jī)纏繞，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)纏繞機(jī)將多股碳纖維復(fù)合線和玻纖帶防護(hù)層斜向擰合成一體，得到碳纖維復(fù)合芯線材； E，碳纖維復(fù)合芯線材引入浸潰容器中再次浸潤涂膠，經(jīng)烘箱加熱160°C?170°C，再引入浸潰定型機(jī)構(gòu)中進(jìn)行浸潰定型，得到碳纖維復(fù)合芯； F，將碳纖維復(fù)合芯收卷到收卷盤上，安裝到電纜絞線支架上，引入電纜絞線機(jī)上，同時將鋁合金導(dǎo)體引入絞線機(jī)，按通用電纜絞線機(jī)通常的加工方法進(jìn)行絞線加工，制成碳纖維復(fù)合材料芯導(dǎo)線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述張力控制機(jī)構(gòu)對單根聚丙稀腈基碳纖維所施加的張力為40N?50N。
【文檔編號】H01B5/10GK104517673SQ201310463293
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】韋強(qiáng)啟, 張洪濤, 韓愛芝, 劉守明, 李現(xiàn)春, 姜新斌, 祝炳臣, 史宏偉, 苗雪鵬, 梁曉東, 王桂花 申請人:國家電網(wǎng)公司, 河南省電力公司周口供電公司, 河南科信電纜有限公司