一種新型纖維增強復(fù)合材料電纜芯的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型纖維增強復(fù)合材料電纜芯，包括內(nèi)部玻璃纖維層、中間碳纖維層和外層的玻璃纖維布，由固化后的耐高溫環(huán)氧樹脂粘結(jié)在一起，內(nèi)部的玻璃纖維層的玻璃纖維體積含量為芯棒整體的5％～45％，中間碳纖維層的碳纖維體積含量為芯棒整體的20％～60％，外層的玻璃纖維布層的玻璃纖維布體積含量為芯棒整體的1％～10％，耐高溫環(huán)氧樹脂的體積含量為34％-40％，環(huán)氧樹脂包括多組分環(huán)氧樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、脫模劑和樹脂改性劑。本發(fā)明主要利用樹脂浸潤性好、彈性模量適中、具有信號傳輸功能的玻璃纖維作為芯層結(jié)構(gòu)，減小了纖維增強復(fù)合材料電纜芯的內(nèi)部應(yīng)力。本發(fā)明具有綜合力學(xué)性能好、內(nèi)部應(yīng)力小、韌性好、耐摩擦、抗劈裂性能好、具有信號傳輸功能等優(yōu)點。
【專利說明】一種新型纖維增強復(fù)合材料電纜芯【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力領(lǐng)域，特別適用于纖維增強芯電纜。
技術(shù)背景
[0002]碳纖維增強復(fù)合芯電纜由內(nèi)部的碳纖維復(fù)合增強芯和外層鋁絞線構(gòu)成，和傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線相比具有重量輕、強度高、弧垂小、耐疲勞、耐腐蝕等諸多優(yōu)點，近年來發(fā)展迅速，在電力領(lǐng)域已經(jīng)開始應(yīng)用，并逐步推廣。碳纖維復(fù)合芯電纜最大的突破就是使用新型碳纖維復(fù)合材料芯棒作為增強芯替代了原有的鋼芯。
[0003]目前使用碳纖維復(fù)合芯棒力學(xué)性能、耐熱性能、抗疲勞、耐腐蝕等性能突出，但其結(jié)構(gòu)為由內(nèi)部的碳纖維層和外層的玻璃纖維層構(gòu)成，內(nèi)部碳纖維對樹脂浸潤性不如玻璃纖維對樹脂的浸潤性，加上在拉擠制備過程中內(nèi)部樹脂后反應(yīng)，易使內(nèi)部存在應(yīng)力，使其韌性較差，彎曲半徑小，增加了施工的難度和碳纖維復(fù)合芯電纜的不安全隱患，而且不具有傳輸信號等功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一種新型纖維增強復(fù)合材料電纜芯，其目的在于解決目前碳纖維增強復(fù)合芯存在芯部浸膠較困難，不具備信號傳輸功能等不足。
[0005]碳纖維力學(xué)性能好，但對樹脂的浸潤性較差，而且在拉擠的過程中，外部加熱熱量是由外向內(nèi)傳輸，處于芯部的碳纖維層內(nèi)環(huán)氧樹脂反應(yīng)滯后于外層玻璃纖維布，此外，在模具中固化后基體會發(fā)生收縮，鑒于以上三點，芯部為碳纖維的復(fù)合增強芯內(nèi)部會存在應(yīng)力，進(jìn)而影響碳纖維復(fù)合芯的性能。
[0006]本發(fā)明的一種新型纖維增強復(fù)合材料電纜芯，包括內(nèi)部高強玻璃纖維層、中間碳纖維層(包括1K、3K、6K、12K、24K等規(guī)格的碳纖維)和外層的高強玻璃纖維布層，內(nèi)部的玻璃纖維層為高強度玻璃纖維，玻璃纖維體積含量為芯棒整體的5%~45%，中間碳纖維層為碳纖維，碳纖維體積含量為芯棒整體的20%~60%,外層的玻璃纖維布層為高強玻璃纖維布，玻璃纖維布體積含量為芯棒整體的1%~10%，所述玻璃纖維、碳纖維和玻璃纖維布由固化后的耐高溫環(huán)氧樹脂粘結(jié)在一起，內(nèi)部玻璃纖維層、中間碳纖維層以及外層的玻璃纖維布層粘接所用的耐高溫環(huán)氧樹脂為同一種環(huán)氧樹脂，耐高溫環(huán)氧樹脂的體積含量為34% -40%，環(huán)氧樹脂包括多組份環(huán)氧樹脂(包括縮水甘油基型環(huán)氧樹脂、環(huán)氧化烯烴中的一種或兩種)、固化劑(包括胺類固化劑、酸酐類固化劑、咪唑類固化劑中的一種或多種)、和樹脂改性劑(包括促進(jìn)作用、脫模作用、增韌作用的改性劑)，本纖維增強復(fù)合材料電纜芯為一次固化成型制得。
[0007]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明采用玻璃纖維作為芯層材料，玻璃纖維對樹脂浸潤性能優(yōu)異，使反應(yīng)時內(nèi)部樹脂充足，減小芯部反應(yīng)滯后芯棒的影響，而且還具有光纖通信的功能。碳纖維位于芯棒的中間層，受到反應(yīng)時間、體積變化影響較小，并且能夠良好的承受載荷。最外層采用高強玻璃纖維布，使復(fù)合芯棒最外層絕緣，并且提高了復(fù)合增強芯的橫向性能，抗劈裂性能提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的新型纖維增強復(fù)合材料電纜芯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]其中，1、玻璃纖維層；2、碳纖維層；3、玻璃纖維布層。
【具體實施方式】
[0010]實施例1:
[0011]以制備抗拉強度2100MPa以上、直徑7.5mm的纖維增強復(fù)合材料電纜芯為例，制造本發(fā)明具體實施例如下:
[0012]在牽引機的牽引下，將39束高強玻璃纖維(體積含量45% )、19束T700碳纖維(體積含量20% )和高強玻璃纖維帶(體積含量1% )浸膠后經(jīng)過玻璃纖維在內(nèi)層、碳纖維居中、玻璃纖維帶最外層的結(jié)構(gòu)預(yù)成型模具、固化模具、后固化箱成型，其中樹脂基體體積含量為34%，然后收卷成盤。
[0013]實施例2:
[0014]以制備抗拉強度2400MPa以上、直徑7.5mm的纖維增強復(fù)合材料電纜芯為例，制造本發(fā)明具體實施例如下:
[0015]在牽引機的牽引下，將5束高強玻璃纖維(體積含量5% )、55束T700碳纖維(體積含量60% )和玻璃纖維帶(體積含量1% )浸膠后經(jīng)過玻璃纖維在內(nèi)層、碳纖維居中、玻璃纖維帶最外層的結(jié)構(gòu)預(yù)成型模具、固化模具、后固化箱成型，其中樹脂基體體積含量為34%，然后收卷成盤。
[0016]實施例3:
[0017]以制備抗拉強度2400MPa以上、直徑7.5mm的纖維增強復(fù)合材料電纜芯為例，制造本發(fā)明具體實施例如下:
[0018]在牽引機的牽引下，將9束高強玻璃纖維(體積含量10%)、40束了700碳纖維(體積含量40% )和玻璃纖維帶(體積含量10% )浸膠后經(jīng)過玻璃纖維在內(nèi)層、碳纖維居中、玻璃纖維帶最外層的結(jié)構(gòu)預(yù)成型模具、固化模具、后固化箱成型，其中樹脂基體體積含量為40%，然后收卷成盤。
【權(quán)利要求】
1.一種新型纖維增強復(fù)合材料電纜芯，其特征是，包括內(nèi)部玻璃纖維層、中間碳纖維層和外層的玻璃纖維布層；內(nèi)部的玻璃纖維層為高強度玻璃纖維，玻璃纖維體積含量為芯棒整體的5%~45%，中間碳纖維層為碳纖維，碳纖維體積含量為芯棒整體的20%~60%，外層的玻璃纖維布層為高強玻璃纖維布，玻璃纖維布體積含量為芯棒整體的1%~10%;所述的玻璃纖維、碳纖維和玻璃纖維布由固化后的耐高溫環(huán)氧樹脂粘結(jié)在一起，耐高溫環(huán)氧樹脂的體積含量為34% _40%，環(huán)氧樹脂包括多組分環(huán)氧樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、脫模劑和樹脂改性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種新型纖維增強復(fù)合材料電纜芯，其特征為，內(nèi)部玻璃纖維層、中間碳纖維層以及外層的玻璃纖維布層所用的耐高溫環(huán)氧樹脂為同一種環(huán)氧樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種新型纖維增強復(fù)合材料電纜芯，其特征為，纖維增強復(fù)合材料電纜芯為一次固化成型制得。
【文檔編號】H01B5/10GK103903681SQ201410166355
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】朱波, 喬琨, 韓榮桓, 李永威, 狄成瑞 申請人:山東大學(xué), 山東英利實業(yè)有限公司