[發(fā)明專利]一種改性碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線芯棒及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410356294.1
• 申請(qǐng)日: 2014-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN104200911B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱波;梁軒偉;關(guān)勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué);北京華電云通電力技術(shù)有限公司;山東工大新材料研究院有限公司
• 主分類號(hào): H01B9/00
• 分類號(hào): H01B9/00;H01B7/36;H01B13/00;G01N23/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 楊琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改性碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線芯棒及其制備方法，屬于輸電導(dǎo)線的生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

中國土地資源有限，輸電走廊的選擇受到制約，因此提高單位輸電走廊的傳輸功率的需求日益迫切，對(duì)于輸電能力取決于導(dǎo)線熱穩(wěn)定性的架空輸電線路而言，更換高性能導(dǎo)線能夠顯著提高線路輸送能力。隨著碳纖維芯棒國家標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，高性能的碳纖維導(dǎo)線的生產(chǎn)以及應(yīng)用也逐步形成體系、規(guī)范化，并逐步得到國家電網(wǎng)以及用戶的廣泛認(rèn)可。自2013年底至今國家已發(fā)布3批碳纖維導(dǎo)線采購，總長度6000公里，預(yù)計(jì)年底前還會(huì)有近萬公里的采購計(jì)劃。碳纖維導(dǎo)線已經(jīng)進(jìn)入大面積普及推廣階段。

由于碳纖維的優(yōu)異物理和機(jī)械性能主要體現(xiàn)在纖維方向上，而在徑向上略顯薄弱，因此由其制成的導(dǎo)線在抗剪切，抗壓及抗扭轉(zhuǎn)方面較之金屬有一定差異。如果生產(chǎn)和施工人員未經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)或沒有嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行，而仍然按傳統(tǒng)鋼芯鋁絞線的生產(chǎn)和掛線模式進(jìn)行操作時(shí)，就容易在芯棒生產(chǎn)加工和絞線、金具壓接以及掛線施工過程中對(duì)芯棒產(chǎn)生傷損，由于外層鋁絞線的存在，使得操作人員很難通過肉眼直接發(fā)現(xiàn)，如果受損的導(dǎo)線直接掛網(wǎng)，將會(huì)存在很大的安全隱患，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

為減少芯棒受損，并對(duì)架線導(dǎo)線進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效的性能評(píng)估已經(jīng)成為研究重點(diǎn)。無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用也就倍受廣大科研人員的關(guān)注，其中X射線無損檢測(cè)是應(yīng)用最廣泛的一種非破壞性檢驗(yàn)方法。但由于碳纖維導(dǎo)線芯棒密度僅為1.6g/cm³，碳纖維復(fù)合材料本身對(duì)X射線又具有很好的穿透效果，與鋁絲的對(duì)比度不高，X射線無損檢測(cè)的顯影效果不顯著，因此目前還無法將X射線無損檢測(cè)的方法廣泛應(yīng)用于碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線芯棒。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種改性碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線芯棒及其制備方法。對(duì)碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線芯棒進(jìn)行顯影改性，使其在無損檢測(cè)過程中取得較好的顯影效果，可用于X射線無損檢測(cè)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種改性碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線芯棒，該芯棒包括混合有顯影劑的熱固性樹脂基體，在所述熱固性樹脂基體內(nèi)分布有增強(qiáng)碳纖維束；

所述顯影劑為納米級(jí)重金屬或重金屬化合物粉末；

所述顯影劑的加入量為熱固性樹脂質(zhì)量百分含量的3-20％；

所述熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂、聚丁二烯樹脂或有機(jī)硅樹脂中的一種或任意兩種或兩種以上的混合體。

優(yōu)選的，所述顯影劑的加入量為熱固性樹脂質(zhì)量百分含量的5-15％。

優(yōu)選的，所述納米級(jí)重金屬為銅、鋇或鉛；所述重金屬化合物為氧化銅、氧化鋇或氧化鉛；其粉末粒徑為10-200nm。

該改性碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線芯棒的制備方法，包括以下步驟：

(1)向熱固性樹脂中加入顯影劑，顯影劑的加入量為熱固性樹脂質(zhì)量百分含量的3-20％，混合均勻；

(2)將碳纖維束送入混合有顯影劑的熱固性樹脂中實(shí)現(xiàn)浸漬，充分浸漬混合后，再經(jīng)過預(yù)成型模、成型模，升溫定型，溫度范圍為140-180℃，隨后在模具出口冷卻后制得成品。

所述步驟(1)中，熱固性樹脂和顯影劑的混合是在常溫下進(jìn)行。

所述步驟(1)中，將熱固性樹脂和顯影劑混合后，采用抽真空法排除氣泡。

所述步驟(2)中，碳纖維束經(jīng)過成型模的速度為0.7-1.0m/min。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明通過對(duì)碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線芯棒進(jìn)行顯影改性，使其在X射線無損檢測(cè)過程中取得了較好的顯影效果，便于在施工過程中監(jiān)控導(dǎo)線芯棒有無受損。

(2)本發(fā)明采用熱固性樹脂作為基體，而熱固性樹脂在常溫下為液態(tài)，易于與顯影劑混合均勻，無需額外加熱；采用的顯影劑為納米級(jí)的重金屬或重金屬化合物粉末，也易于充分混合在熱固性樹脂中；而且重金屬或重金屬化合物粉末的密度在4.0g/cm³以上，與碳纖維導(dǎo)線芯棒的密度差異顯著，因此X射線無損檢測(cè)顯影效果較好。

(3)本發(fā)明制備的改性碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線芯棒仍保持了碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線所具有的重量輕、強(qiáng)度大、低線損、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，還可用于X射線無損檢測(cè)。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例1制備的改性碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線芯棒通過X射線無損檢測(cè)裝置觀測(cè)內(nèi)部芯棒成像效果圖；

圖2為本實(shí)施例2制備的改性碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線芯棒通過X射線無損檢測(cè)裝置觀測(cè)內(nèi)部芯棒成像效果圖；

圖3為本實(shí)施例3制備的改性碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線芯棒通過X射線無損檢測(cè)裝置觀測(cè)內(nèi)部芯棒成像效果圖；