一種復合材料芯鋁絞線及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁導體復合芯(ACCC)增強電纜。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于供電的復合材料芯鋁絞線。
【背景技術】
[0002]隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，對電力的需求量與日俱增，對輸變電導線的性能要求也隨之提高，新型電力傳輸導線陸續(xù)地得到了安裝。此外，為了增加載流量，也開始對部分電力線路進行線路替換/更換成載流量更高的傳輸導線。常用的輸送導線是普通的鋼芯鋁絞線，鋁線起導電作用，而鋼芯起承載負荷作用，導線的性能受其構(gòu)成材料性能的影響，限制導線載流能力的提升。盡管載流量可通過增加鋼芯周圍所纏繞的鋁線面積來提高，但鋁面積的增加會導致導線重量的增加，就需要加固或更換現(xiàn)有的支撐桿塔。除此之外，鋼芯在一定的氣候及運行條件下容易出現(xiàn)較大的弧垂，在污染潮濕環(huán)境中易出現(xiàn)腐蝕。
[0003]在專利申請?zhí)朇N03809284.0，發(fā)明名稱為“鋁導體復合芯增強電纜以及制造方法”，授權公告號CN 100450759C。授權公開文本中公開了這樣的結(jié)構(gòu):
一種電纜的復合芯，包括:
內(nèi)芯，其包括多根縱向定向且基本連續(xù)的纖維，所述纖維具有大于玻璃纖維的彈性模量的彈性模量；
外芯，其包括多根與所述內(nèi)芯的所述纖維不同纖維類型的縱向定向且基本連續(xù)的纖維，所述外芯的纖維具有玻璃纖維的彈性模量或類似于玻璃纖維的彈性模量；
以及熱固性樹脂，包裹所述內(nèi)芯和所述外芯的纖維，其中固化所述熱固性樹脂以形成所述復合芯，且所述復合芯的芯拉伸強度至少為大約1103MPa。
[0004]在專利申請?zhí)朇N200910029631.5，發(fā)明名稱為“非金屬復合材料芯線及其制造方法”，授權公告號CN 101533682B。授權公開文本中公開了這樣的結(jié)構(gòu):
一種非金屬復合材料芯線，包括內(nèi)部芯件(I)、中間涂層構(gòu)件(2)及外部涂層構(gòu)件(3)；其特征是:內(nèi)部芯件(I)包含若干玻璃纖維束(11);中間涂層構(gòu)件(2 )包含若干碳纖維束
(21)，所述中間涂層構(gòu)件(2)包覆在所述內(nèi)部芯件(I)外；外部涂層構(gòu)件(3)包含若干無硼E級玻璃纖維束(31)，所述外部涂層構(gòu)件(3)包覆在所述中間涂層構(gòu)件(2)外；在外部涂層構(gòu)件(3)的外面有保護層(4);
內(nèi)部芯件(I)由連續(xù)的玻璃纖維束(11)與內(nèi)部基體材料(12)拉拔成圓形結(jié)構(gòu)；連續(xù)的玻璃纖維束(11)沿軸向圓周平行排列、均勻分布；
中間涂層構(gòu)件(2 )由連續(xù)的碳纖維束(21)與中間基體材料(22 )拉拔成型；中間涂層構(gòu)件(2)為中空的圓形結(jié)構(gòu)，碳纖維束(21)沿軸向平行排列，均勻分布；
外部涂層構(gòu)件(3)由無硼E級玻璃纖維束(31)與外部基體材料(32)拉拔成型；外部涂層構(gòu)件(3)為中空的圓形結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一是提供一種復合材料芯鋁絞線，該復合材料芯鋁絞線包括內(nèi)層和外層，內(nèi)層為復合材料芯，外層為鋁絞線，鋁線可以是幾層線。為了防止所述鋁絞線在導電過程中的電位腐蝕，可以在內(nèi)層與外層之間設置電位腐蝕層。
[0006]本發(fā)明的目的之二是提出一種采用拉擠成型工藝制備復合材料芯鋁絞線的方法，通過控制不同的加工參數(shù)使得制得的復合材料芯鋁絞線具有高載流、低線損、高強度、重量輕、線膨脹系數(shù)小、表面光滑、耐候性好、耐腐蝕的特點。
[0007]本發(fā)明一種復合材料芯鋁絞線及其制備方法的優(yōu)點在于:
①復合材料芯為單層結(jié)構(gòu)，與雙層結(jié)構(gòu)相比，簡化了生產(chǎn)工藝
②復合材料芯為單層結(jié)構(gòu)，容易控制纖維束與樹脂的體積百分數(shù)的含量。
③復合材料芯為單一纖維，簡化工藝，更易于控制質(zhì)量。
④復合材料芯為單層結(jié)構(gòu)，直徑更小，重量更輕，可以增加鋁絞線截面積，輸電效率更高，降低成本。
⑤為了防止所述鋁絞線的電位(電化學)腐蝕，可以在內(nèi)層與外層之間采用擠出涂覆、浸潰涂覆、滾涂、涂刷、噴涂等方式設置電位腐蝕層。
⑥復合材料芯采用揉壓浸潰，能夠充分潤濕纖維束中的纖維，可使用打絲束纖維，降低成本，更好的保證復合材料芯的力學性能。
⑦單一纖維復合材料芯可充分發(fā)揮碳纖維的力學特性。
【附圖說明】
圖1是本發(fā)明復合材料芯鋁絞線的截面的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明另一種復合材料芯鋁絞線的截面的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明纖維束浸潰的加工示意圖。
圖3A是本發(fā)明傾斜鉸纏的加工示意圖。
圖3B是制得的雙層結(jié)構(gòu)的復合材料芯鋁絞線的結(jié)構(gòu)圖。
圖3C是鉸合機上夾具的示意圖。
圖3D是鉸合機上鉸合夾具的示意圖。
圖4是制備具有電位腐蝕層的復合材料芯鋁絞線的加工示意圖。
圖4A是制得的具有電位腐蝕層結(jié)構(gòu)的復合材料芯鋁絞線的結(jié)構(gòu)圖。
【主權項】
1.一種復合材料芯鋁絞線，包括內(nèi)層I和外層2 (內(nèi)層I為復合材料芯，外層2為鋁導體)，其特征在于:所述復合材料芯由樹脂基體11包覆增強纖維束12構(gòu)成，復合材料芯中增強纖維束12的體積百分數(shù)占40%?65%。2.一種復合材料芯鋁絞線，包括內(nèi)層I和外層2 (內(nèi)層I為復合材料芯，外層2為鋁導體)，其特征在于:內(nèi)層I與外層2之間設有的電位腐蝕層3，所述復合材料芯由樹脂基體11包覆增強纖維束12構(gòu)成，復合材料芯中增強纖維束12的體積百分數(shù)占40%?65%。3.根據(jù)權利要求1或2所述的復合材料芯鋁絞線，其特征在于:復合材料芯鋁絞線的直徑為4mm?10_，承壓強度為100MPa?4326MPa，能夠在溫度_50°C?245°C環(huán)境下使用。4.根據(jù)權利要求1或2所述的復合材料芯鋁絞線，其特征在于:所用增強纖維為超高分子量聚乙烯纖維、碳纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、芳綸纖維、PBO纖維、M5纖維中的一種。5.根據(jù)權利要求1或2所述的復合材料芯鋁絞線，其特征在于:所用樹脂基體為環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、不飽和樹脂、EPAR樹脂、酚醛樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂及其它適用高溫樹脂中的一種或者一種以上。6.根據(jù)權利要求2所述的復合材料芯鋁絞線，其特征在于:所用電位腐蝕層3的材料為硅橡膠、乙丙橡膠、天然橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、丁腈橡膠、氟橡膠、聚氨酯橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醚橡膠、氯化聚乙烯橡膠、丁基橡膠、異戊橡膠、氟硅膠、丁苯橡膠、順丁橡膠及其它類似適用橡膠、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲醛(Ρ0Μ)、聚酰胺(俗稱尼龍)(PA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(A/S)、聚酯(PETP聚對苯二甲酸丁二醇酯，PBTP聚對苯二甲酸乙二醇酯)、乙烯-辛烯共聚物(Ρ0Ε)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚砜(PSU)、聚酰亞胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚芳酯(PAR)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚苯酯、聚四氟乙烯(PTFE)中的一種或者一種以上。7.制備權利要求1所述復合材料芯鋁絞線的方法，其特征是:先將選取的纖維束按照長度方向進行整形，得到沿纖維束長度方向連續(xù)排列的待加工束50 ;再引導待加工束50經(jīng)過樹脂槽20，并在經(jīng)過樹脂槽20時進行揉壓，讓樹脂充分潤濕待加工線束50中的纖維，使得待加工束50上覆有樹脂且形成復合材料體60 ;然后將復合材料體60引入固化模具30，同時固化模具30預熱至180°C，使所述樹脂組合物固化，最后將纏繞在收線架2A上的多個鋁導體2B和所得到的復合材料60經(jīng)過鉸合機70上進行傾斜鉸合，利用牽引機80和收線架90的作用，得到權利要求1所述的復合材料芯鋁絞線100。8.制備權利要求2所述復合材料芯鋁絞線的方法，其特征在于包括有下列步驟:先將選取的纖維束按照長度方向進行整形，得到沿纖維束長度方向連續(xù)排列的待加工束50 ;再弓I導待加工束50經(jīng)過樹脂槽20，并在經(jīng)過樹脂槽20時進行揉壓，讓樹脂充分潤濕待加工線束50中的纖維，使得待加工束50上覆有樹脂且形成復合材料體60 ;再將復合材料體60引入固化模具30，同時固化模具30預熱至180°C，使所述樹脂組合物固化；然后使復合材料體60的進入擠出涂覆機40A，在復合材料體60上涂覆一層防電位腐蝕的防腐韌性樹脂層3，形成耐電位腐蝕的復合材料體60A，最后將纏繞在收線架2A上的多個鋁導體2B和所得到的復合材料60A，在鉸合機70上進行傾斜鉸合，利用牽引機80和收線架90的作用，得到權利要 求2所述的復合材料芯鋁絞線100A。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋁導體復合芯（ACCC）增強電纜及其制造方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于供電的復合材料芯鋁絞線。按照本發(fā)明提供的技術方案，所述的一種復合材料芯鋁絞線，其包括有內(nèi)層件和外層件；其特征是：內(nèi)層為復合材料芯，外層為鋁導體，所述復合材料芯由樹脂基體包覆增強纖維束構(gòu)成；鋁線可以是幾層線，為了防止所述鋁絞線在導電過程中的電位腐蝕，可以在內(nèi)層與外層之間設置電位腐蝕層。利用這種方法可生產(chǎn)出具有高載流、低線損、高強度、重量輕、線膨脹系數(shù)小、表面光滑、耐候性好、耐腐蝕的特點的復合材料芯鋁絞線，同時，雙層結(jié)構(gòu)的復合材料芯鋁絞線降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。
【IPC分類】H01B9/00, H01B7/28, H01B9/02, H01B13/00
【公開號】CN104916363
【申請?zhí)枴緾N201410084847
【發(fā)明人】馬道平, 孫志杰, 張宗科, 孫杰
【申請人】佛山市順德區(qū)北航先進技術產(chǎn)業(yè)基地有限公司, 佛山市順德區(qū)恒銪材料科技有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2014年3月10日