[發明專利]一種輸電導線專用高韌性碳纖維復合芯棒

有效

• 申請號: 202011021711.9
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112151205B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 姜鵬博;李德栓;史紅偉;韓慶軍;高新軍;徐嘉明
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司周口供電公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H01B1/24
• 分類號: H01B1/24;H01B7/17;H01B7/18;H01B7/28;H01B7/29;H01B9/00
• 代理公司: 鄭州知己知識產權代理有限公司 41132
• 代理人: 楊小燕

本發明公開了一種輸電導線專用高韌性碳纖維復合芯棒，屬于輸電線路導線技術領域，由以下重量份數的原料制成：聚丙烯腈基碳纖維35?42份、玻璃纖維5?10份、劍麻纖維7?15份、環氧樹脂18?24份、固化劑9?12份、液體硅橡膠1.5?2份、填料2.5?6份、偶聯劑1.2?1.8份、苯乙烯250?270份。本發明表面圓整、光潔、平滑、色澤一致，無缺陷，拉伸強度為2673MPa?2708MPa，彈性模量為140GPa?151GPa，芯棒在55D直徑的筒體上以不大于3r/min的卷繞速度卷繞1圈，芯棒不開裂，不斷裂。扭轉360°試驗，表層不開裂，且扭轉后的抗拉強度達到2567MPa以上。160℃高溫抗拉強度測試，拉伸強度為2441 MPa?2455 Mpa。

技術領域

本發明涉及輸電線路導線技術領域，具體涉及一種輸電導線專用高韌性碳纖維復合芯棒。

背景技術

碳纖維復合芯導線是用復合材料芯替代傳統鋼芯鋁絞線中的鋼芯制成，是一種全新概念的架空輸電線路用導線，是高性能復合材料在輸電導線中的創新性應用。先進復合材料芯導線具備強度高、耐腐蝕、導電率高、載流量大、線膨脹系數小、弧垂小、重量輕、使用壽命長等優異性能，能有效滿足輸變電領域節能、安全、環保和經濟性的更高要求。碳纖維復合芯導線在特定新建線路或老舊線路的改造上都有明顯經濟價值和社會效益。碳纖維復合材料導線的結構與傳統的鋼芯鋁絞線相似，區別在于用碳纖維復合芯代替了鋼芯鋼絞線，外部一般采用高導電率的軟鋁絞線。現有的碳纖維復合芯一般是一根由碳纖維為中心層和玻璃纖維包覆制成的復合芯。這樣設計，玻璃纖維性脆，很容易損傷碳纖維，且復合芯的韌性有待提高。

授權公告號為CN106298010B的專利公開了一種高韌性抗劈裂碳纖維復合材料導線芯棒及其制備方法，該導線芯棒采用以碳纖維為主體增強纖維的多種纖維混雜復合材料制備，從內到外由剛性芯、韌性層、抗劈裂層和表面耐磨層組成，剛性芯采用高性能碳纖維復合材料保證整體芯棒的抗變形能力，柔韌層采用玻璃纖維復合材料保證芯棒的韌性以達到一定曲率的卷繞，抗劈裂層采用混雜纖維螺旋纏繞結構避免導線芯棒在卷繞中的劈裂問題，表面耐磨層采用碳纖維表面氈或二維編織高性能纖維混雜保證表面耐磨特性以有效保護芯棒內部結構穩定性。該發明的多層結構碳纖維復合材料導線芯棒可提高目前導線鋼芯或傳統復合材料導線芯棒的綜合力學性能，有效延長使用壽命。

公開號為CN104851497A的專利文獻公開了三層同心圓的高性能纖維復合材料電纜芯棒及制造方法，該芯棒的內層為碳纖維復合材料，中間層為玻璃纖維復合材料，外層為芳綸纖維復合材料，三層構成同心圓結構。該芯棒還公開了該芯棒的制造方法：碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維在開放式膠槽中浸潤液態樹脂；浸膠的碳纖維首先形成碳纖維復合材料預成型芯棒；浸膠的玻璃纖維均勻包裹碳纖維復合材料預成型芯棒，形成兩層同心圓結構的碳纖維/玻璃纖維復合材料預成型芯棒；浸膠的且經過在線超聲處理的芳綸纖維均勻包裹碳纖維/玻璃纖維復合材料預成型芯棒，得到三層同心圓結構的碳纖維/玻璃纖維/芳綸纖維復合材料芯棒，使芯棒具有高強度、高韌性、高絕緣性、低密度、高拉伸模量的特點。

上述芯棒脆性大，韌性差，在長期使用過程中，很容易開裂或折斷，嚴重影響輸電線路的安全運行。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種輸電導線專用高韌性碳纖維復合芯棒。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種輸電導線專用高韌性碳纖維復合芯棒，由以下重量份數的原料制成：聚丙烯腈基碳纖維35-42份、玻璃纖維5-10份、劍麻纖維7-15份、環氧樹脂18-24份、固化劑9-12份、液體硅橡膠1.5-2份、填料2.5-6份、偶聯劑1.2-1.8份、苯乙烯250-270份。

進一步的，所述聚丙烯腈基碳纖維的含碳量為92%以上。

進一步的，所述固化劑為固化劑703、704或781中的一種。

進一步的，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑。