[發明專利]用于架空輸電線路導線的芳綸纖維與碳纖維復合芯

無效

• 申請號: 200910010386.3
• 申請日: 2009-02-18
• 公開（公告）號: CN101494092A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 程顯軍
• 申請（專利權）人: 程顯軍
• 主分類號: H01B1/24
• 分類號: H01B1/24;H01B13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及架空輸電線路導線領域，具體的是涉及用于架空輸電線路導線的的芳綸纖維與碳纖維復合芯。

背景技術

隨著材料技術的不斷進步，20世紀末人們嘗試用有機復合材料代替金屬材料制作導線的芯材，開發出了新型復合材料合成芯導線。這種導線充分發揮了有機復合材料的特點，與目前各種架空導線相比，具有重量輕、強度高、熱穩定性好、馳度低、載流量大、耐腐蝕的特點，從節能、節地、節材、環保、提高輸電能力等方面看，具有很好的應用前景，特別適用于老線路的改造。20世紀90年代日本開發了復合材料合成芯導線，產品分為碳纖維芯鋁絞線(ACFR)和耐熱碳纖維芯耐熱鋁合金絞線(TACFR)兩種，前者在實際線路試驗了4年多。復合材料芯線主要由碳纖維和熱硬化性樹脂構成。用12000根直徑為7μ的PAN系碳纖維涂上未硬化的熱硬化性樹脂絞在一起，在纏上有機纖維形成一根股線，然后用7根股線絞成合成絞線。再經過最后的熱處理使樹脂完全硬化，最后形成復合材料芯線。復合材料芯線質量是常規鋼芯的約1/5，線膨脹系數約為1/12。試驗證明，這種新型復合材料芯導線的抗拉強度遠遠超過了ACSR，在常溫下的應力——伸長特性呈現彈性體，沒有塑性變性，破斷時的伸長量比鋼絞線小，約為1.6％。耐熱性基本與ACSR相同。

美國新型復合材料合成芯導線開發研究較為成功的是CTC公司，2003年該公司又推出了型號為ACCC的復合材料合成芯導線——碳纖維復合芯鋁絞線。它的芯線是由碳纖維為中心層和玻璃纖維包覆制成的單根芯棒，碳纖維采用聚酰胺耐火處理、碳化而成；高強度、高韌性配方的環氧樹脂具有很強的耐沖擊性、耐抗拉應力和彎曲應力。將碳纖維與玻璃纖維進行預拉伸后，在環氧樹脂浸漬，然后在高溫模子中固化成型為復合材料芯線。芯線外層與鄰外層為梯形截面鋁線股。導線已完成常規的型式試驗，具有良好的機械特性和電氣特性。ACCC碳纖維復合導線是目前全世界電力輸變電系統理想的取代傳統的鋼芯鋁鉸導線、鋁包鋼導線、鋁合金導線及進口殷剛導線的新產品，ACCC碳纖維復合導線與傳統導線相比具有重量輕、強度大、低線損、弛度小、耐高溫、耐腐蝕、與環境親和等優點，實現了電力傳輸的節能、環保與安全。

國內現有的導線都是由導電性能好的金屬絲或金屬條形成。這種導線抗拉強度低且不柔軟，使用起來易折斷。同時由于金屬的特性，用金屬制成的導線隨環境溫度的變化熱脹冷縮嚴重，以至于在天冷的時候經常導線自身被拉斷。國內也有人開始研究碳纖維復合芯鋁絞線和碳纖維復合芯鋁絞線，但沒有具體的實用參數，沒有取得實質性的進展。國內有人試用玻璃纖維增強塑料與碳纖維復合芯制作加強芯(FRP)雖然具有輕質高強、耐腐蝕、抗靜電及防嚙咬等優點，但是生產速率滿，彎曲半徑較大。

發明內容

為了克服上述不足，本發明的主要目的旨在提供一種新型的、高強度的，并且能夠提供更高實用性的用于架空輸電線路導線的芳綸纖維與碳纖維復合芯。

本發明需要解決的基本問題是：要選用合適的樹脂作為基體材料與芳綸纖維結合；與包裹在內芯的碳纖維共同形成導線內的加強骨架芯棒；采用新工藝將以上材料加以結合。

本發明采用的技術方案為：采用環氧樹脂材料可以獲得較好的與芳綸纖維的結合性；通過鍍格模具與包裹在內芯的碳纖維共同形成導線內的加強骨架芯棒，具體經嚴格溫控加熱，經連續拉橋工藝成型并經擠塑機涂覆護套科，可以較好解決熱固性工藝和熱塑性工藝的結合問題，從而獲得較優良的產品品質，達到預定技術解決目標。

本發明所述的用于架空輸電線路導線的芳綸纖維與碳纖維復合芯，是采用熱固性工藝復合芳綸纖維和熱固性樹脂，其直徑為8mm～25mm；碳纖維復合芯直徑為6mm～20mm。

本發明所述的芳綸纖維與環氧樹脂包裹碳纖維加強芯，是采用熱塑性工藝將PE涂覆在芳綸纖維和熱固性樹脂復合而成的內包裹碳纖維加強芯的桿體上。

本發明所述的芳綸光纜加強芯的熱固化工藝中對模具加熱進行嚴格控制，熟化區域200±10℃和定型區域140±10℃。

本發明所采用的基體材料為環氧樹脂及乙烯基樹脂。