[發明專利]一種輕質高強環保電纜及其制作方法

在審

• 申請號: 201710609831.2
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107342124A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 王月斌
• 申請（專利權）人: 合肥達戶電線電纜科技有限公司
• 主分類號: H01B7/00
• 分類號: H01B7/00;H01B1/02;H01B1/24;H01B7/02;H01B3/40;H01B7/29;H01B7/22;H01B7/282;H01B13/00;H01B13/14;H01B13/24
• 代理公司: 合肥道正企智知識產權代理有限公司34130
• 代理人: 謝偉

技術領域

本發明涉及電纜加工技術領域，具體涉及一種輕質高強環保電纜及其制作方法。

背景技術

一直以來輸電線路所用的導線主要是鋼絲增強鋁絞線及其相關產品。它由鋼絲和鋁線兩個部分組成。鋼絲的作用是承載整個電纜的懸空載荷，鋁絲的作用是導電。鋼絲的優點是具有強的承載能力，但是自身的重量大，鋼芯的熱膨脹系數大，如果再考慮冰雪和強風作用，這對電纜的支架有很高的要求。

隨著電力行業的發展，對輸電導線的要求也越來越高，20世紀90年代，日本學者研究用碳纖維芯代替鋼芯，開發了一種新型復合材料合成導線，即碳纖維芯鋁絞線(ACFR)。碳纖維增強復合芯電纜由內部的碳纖維復合增強芯和外層鋁絞線構成，和傳統的鋼芯鋁絞線相比具有重量輕、強度高、弧垂小、耐疲勞、耐腐蝕等諸多優點，近年來發展迅速，在電力領域已經開始應用，并逐步推廣。碳纖維復合芯電纜最大的突破就是使用碳纖維復合材料芯棒作為增強芯替代了原有的鋼芯。

目前使用碳纖維復合芯棒力學性能、耐熱性能、抗疲勞、耐腐蝕等性能突出，但其結構為由內部的碳纖維層和外層的玻璃纖維層構成，內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部樹脂后反應，易使內部存在應力，使其韌性較差，彎曲半徑小，增加了施工的難度和碳纖維復合芯電纜的不安全隱患，而且不具有傳輸信號等功能。

另外目前的電線電纜僅有單一的導電功能，而且一般只有導體和絕緣層，電纜在反復使用后，絕緣層容易硬化、脫離，以致導體失去絕緣層的保護，造成漏電等不安全因素，而電纜的更換與維修增加相應費用的同時，給生活造成了極大的不便，再生產也會給環境帶來污染。

發明內容

鑒于上述現有技術的缺陷，本發明要解決的技術問題是，提供一種電纜及其制作方法，該電纜機械強度大、自重輕、信號傳輸穩定、不易老化、使用壽命長，且節約制作成本，同時操作工藝簡便、綠色環保、電纜易于回收再利用。

鑒于上述要解決的技術問題，本發明提供如下的技術解決方案：

一種輕質高強環保電纜，包括鎂合金導線和玻璃纖維導線，所述鎂合金導線包括鎂合金芯材和均勻平行分布在鎂線芯材上的連續碳纖維；所述玻璃纖維導線包括玻璃纖維芯材和均勻平行分布在玻璃纖維芯材上的連續碳纖維；所述鎂導線和玻璃纖維導線之間通過固化后的耐高溫環氧樹脂粘結成一個整體的電纜導線，在電纜導線整體的外周由玻璃纖維布包覆，在玻璃纖維布外周由鋁箔包覆，從鋁箔向外依次還設有絕緣層和外護套。

優選的，所述連續碳纖維在鎂合金芯材中所占的體積分數均為15％-65％，所述鎂合金芯材包括如下質量百分比的組成元素：鋁1％-3％、鎳0.03％-0.2％、稀土0.1％-0.5％，其余為鎂。

優選的，所述連續碳纖維在玻璃纖維芯材中所占的體積分數均為20％-60％。

優選的，所述連續碳纖維是以聚丙烯腈為原料的強度為5600-6200MPa的連續碳纖維。

優選的，所述耐高溫環氧樹脂的體積含量為電纜導線整體的34％-40％，所述環氧樹脂包括多組分環氧樹脂、固化劑、促進劑、脫模劑和樹脂改性劑。

本發明還提供了一種制作上述輕質高強環保電纜的方法，包括如下步驟：

（1）將鎂合金各組分元素依次投入熔煉爐，鎂的純度在99%以上，經熔煉攪拌均勻后，析出鎂液中氣體及雜質，獲得鎂合金溶液備用；

（2）將去膠后的連續碳纖維束浸入質量濃度為1-2％的K2ZrF6水溶液中保持1-2分鐘，取出纖維束干燥后浸入步驟（1）中獲得的鎂合金溶液中進行浸滲處理，鎂合金溶液的溫度為680-720℃，浸潤時間為1-2分鐘，再采用具有三段壓射的冷室壓鑄機壓鑄，模具型腔采用中心進料，將壓鑄成型的爐頭置入烘箱內進行熱處理后保溫3小時后打開烘箱，自然冷卻，精加工成長度為1m、直徑為20mm的碳纖維增強的鎂合金導線；

（3）使用耐高溫環氧樹脂將所述玻璃纖維芯材和包覆在玻璃纖維芯材外周的連續碳纖維粘結在一起，一次固化成型制得所述玻璃纖維導線；

（4）在使用耐高溫環氧樹脂將步驟（2）中制得的鎂合金導線和步驟（3）中制得的玻璃纖維導線粘結成一個整體的電纜導線，在電纜導線整體的外周使用玻璃纖維布包覆，再在玻璃纖維布外周使用鋁箔包覆；

（5）采用擠塑機在上述電纜導線的鋁箔包覆層表面擠包絕緣層，在擠包絕緣層的同時在絕緣層與鋁箔包覆層之間填充阻水層，鋁箔包覆層表面擠包絕緣層后形成電纜絕緣線芯，在450℃保溫12小時后進行絞線，制得電纜絕緣線芯絞線；