[發(fā)明專利]一種碳纖維復(fù)合導(dǎo)線芯及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210355441.4
• 申請(qǐng)日: 2012-09-21
• 公開（公告）號(hào): CN102903416A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左洪運(yùn);李險(xiǎn)峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 左洪運(yùn)
• 主分類號(hào): H01B1/02
• 分類號(hào): H01B1/02;H01B1/04;H01B9/00;H01B13/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 蔣家華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳纖維復(fù)合導(dǎo)線芯及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著近些年國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求的迅速增加，電力輸送走廊的增加與日亦緊張的土地資源之間矛盾不斷加劇，如何提高輸電線路走廊單位土地面積的輸送容量、節(jié)約走廊用地，減少輸電線路對(duì)環(huán)境的影響、降低建設(shè)投資，是電力基礎(chǔ)建設(shè)必須關(guān)注的一個(gè)問題。同時(shí)部分早期建成的輸電線路的輸送能力已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的輸送負(fù)荷要求，需要進(jìn)行增容改造，而這些線路由于受到土地、路徑、拆遷及賠償?shù)纫蛩赜绊懀麻_辟線路通道日益困難，且政策處理難度高，建設(shè)工期長(zhǎng)，工程投資大。因此，采用新技術(shù)和新材料，在原有設(shè)施基礎(chǔ)上，通過更換導(dǎo)線來實(shí)現(xiàn)增容目的成為了最佳選擇。

現(xiàn)有的導(dǎo)線多采用金屬材料，具有耗電量大，熱轉(zhuǎn)化效率低，易燒斷，易損耗，使用壽命短，很難滿足在惡劣環(huán)境下耐長(zhǎng)久且高導(dǎo)電率等要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種碳纖維復(fù)合導(dǎo)線芯、其制備方法及其包含它的導(dǎo)線。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種碳纖維復(fù)合導(dǎo)線芯，包括鋁合金柱體和均勻分布在鋁合金柱體中、帶有二氧化硅涂層的碳纖維。

發(fā)明人認(rèn)為：將碳纖維表面涂布二氧化硅涂層，可改善纖維與鋁合金熔體的潤(rùn)濕性能，從而提高導(dǎo)線芯的強(qiáng)度、降低線損率、提高導(dǎo)電率。

為了保證導(dǎo)線芯的強(qiáng)度和導(dǎo)電率，所述的二氧化硅涂層的厚為40-60nm。

為了使用方便，所述的鋁合金柱體為圓柱體。

為了提高導(dǎo)線芯的工作溫度，保證導(dǎo)電率，減輕導(dǎo)線芯重量，所述碳纖維的直徑為5-8μm。

為了保證導(dǎo)線芯性能的同時(shí)，減輕導(dǎo)線芯的重量，所述碳纖維和鋁合金的密度分別為1.7-1.9克/立方厘米和2.6-2.8克/立方厘米。

包含所述的碳纖維復(fù)合導(dǎo)線芯的導(dǎo)線。

所述的碳纖維復(fù)合導(dǎo)線芯的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

A、將碳纖維上涂布二氧化硅涂層，固化；

B、將步驟A所得物料預(yù)熱至溫度為400℃-500℃；

C、將步驟B所得物料置于模具中，用鋁合金熔體澆注于模具中，擠壓浸滲將鋁合金熔體浸滲到纖維間隙，成型，得鋁合金包裹碳纖維的碳纖維復(fù)合導(dǎo)線芯。

為了保證涂布質(zhì)量，同時(shí)方便省工，步驟A中涂布方法為將碳纖維浸漬在硅溶膠中進(jìn)行表面涂布，使固化后二氧化硅涂層的厚為40-60nm。

為了保證導(dǎo)線芯的強(qiáng)度，步驟C中澆注溫度為740-780℃。

為了保證導(dǎo)線芯的質(zhì)量，步驟C中成型時(shí)，壓力為10MPa-50MPa，保壓時(shí)間為1-3min。

本發(fā)明所得導(dǎo)線芯，強(qiáng)度高，比一般鋼芯的抗拉強(qiáng)度幾乎高1倍，比高強(qiáng)度鋼芯的抗拉強(qiáng)度高40%，因此有利于直線管、耐張線夾與導(dǎo)線的壓接強(qiáng)度；線損低、導(dǎo)電率高，不存在鋼絲材料引起的磁損熱效應(yīng)，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%；弧垂小，導(dǎo)線與常規(guī)導(dǎo)線相比具有顯著的低弛度特性，允許工作溫度高；載流量大，相同質(zhì)量時(shí)碳纖維芯導(dǎo)線的鋁材截面為常規(guī)ACSR（鋼芯鋁絞線）導(dǎo)線的1.29倍，增加了導(dǎo)電面積；重量輕，碳纖維和鋁合金的密度分別為1.8克/立方厘米和2.7克/立方厘米；耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)，延緩了導(dǎo)線的老化，延長(zhǎng)了導(dǎo)線的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明導(dǎo)線芯橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1所示的碳纖維復(fù)合導(dǎo)線芯，包括鋁合金柱體1和均勻分布在鋁合金柱體1中、帶有50nm厚二氧化硅涂層2的碳纖維3；鋁合金柱體為圓柱體；碳纖維的直徑為7μm；碳纖維和鋁合金的密度分別為1.8克/立方厘米和2.7克/立方厘米。

上述的碳纖維復(fù)合導(dǎo)線芯的制備方法，包括如下步驟：

A、將碳纖維浸漬在硅溶膠中進(jìn)行表面涂布，使固化后二氧化硅涂層的厚為40-60nm，固化；

B、將步驟A所得物料預(yù)熱至溫度為400℃-500℃；

C、將步驟B所得物料置于模具中，用鋁合金熔體澆注于模具中，擠壓浸滲將鋁合金熔體浸滲到纖維間隙，成型，得鋁合金包裹碳纖維的碳纖維復(fù)合導(dǎo)線芯，澆注溫度為750℃，成型時(shí)，壓力為40MPa，保壓時(shí)間為2min。

將上述的碳纖維復(fù)合導(dǎo)線芯外套上絕緣層得導(dǎo)線。