[发明专利]一种纤维增强树脂基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于含有增强材料、填料或预成型件的塑性材料领域，具体涉及一种用于电网输电线路导线的纤维增强树脂基复合材料及其制备方法。

背景技术

钢芯铝绞线为单层或多层铝股线绞合在镀锌钢芯线外的加强型导线，广泛应用于各种电压等级的架空输配电线路中。然而，随着电网技术的不断革新，一种新型碳纤维复合材芯导线研制成功，碳纤维复合芯代替原有电缆的钢芯制作导线的芯材，具有重量轻、强度高、热稳定性好、弛度低、载流量大及耐腐蚀等优点。解决电力线路输送容量提高的同时又能充分利用已有铁塔，尽量避免了线路走廊用地增加这一技术难题，对老旧线路的增容改造和土地资源紧张地区的线路重建具有重要意义。

国外关于复合材料的研制包括，日本于20世纪90年代开发了复合材料合成芯导线，产品分为碳纤维芯铝绞线和耐热碳纤维芯耐热铝合金绞线两种。复合材料的质量是常规钢芯的1/5，线膨胀系数约为钢芯的1/12。试验证明，新型复合材料芯导线的抗拉强度大幅提高，常温下的拉伸曲线特性呈现弹性体特性，即材料断裂时没有塑性变形，断后延伸率约为1.6％，塑性不如钢芯导线。

美国的CTC公司于2003年推出碳纤维复合材料铝绞线，其复合芯是以碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的单根芯棒，将碳纤维与玻璃纤维进行预拉伸后，在环氧树脂中浸渍，然后在高温模具中固化成型为复合芯。复合芯外层与邻外层为梯形截面铝线股。此复合芯与传统导线相比具有重量轻、强度大、低线损、弛度小等优点，但其成本较高、韧性较差，成型工艺较难控制，制品质量容易存在内部缺陷等不足，存在断线隐患。

本发明人于2009年提出的申请号为CN200910237469.6，发明名称为“一种适用于输电线路扩容导线的树脂基复合材料及其制备工艺”的发明专利申请；2011年提出申请号为201110380721.6，发明名称为“一种用于电网输电线路的复合芯及其制备方法”的发明专利申请。发明提供了一种用于电网输电线路导线的复合芯及其制备方法，所述复合芯具有高强度、高韧性、高玻璃化转变温度及表面光洁。复合芯玻璃化转变温度不低于190℃。复合芯韧性显著提高，降低了复合芯在生产、运输及挂线施工过程中因脆性因素造成的断裂及开裂几率。

纤维增强树脂基复合材料的抗拉强度可以很好的得到保证，但由于复合芯的成本较高、两层结构(碳纤维和玻璃纤维)容易存在内部缺陷。因此，如何在保证复合材料综合力学性能的同时，有效降低复合芯的成本、改善内部结构的均一性，降低安全隐患是急需解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于电网输电线路导线的纤维增强树脂基复合材料及其制备方法，复合材料在保证力学性能的前提下，解决了普通复合芯制备成本过高的问题，且能有效缓解复合材料在生产、运输及挂线施工过程中因脆性因素造成的断裂及开裂几率，复合材料结构均一，解决了分层的内部缺陷。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

一种纤维增强树脂基复合材料，所述复合材料由树脂材料和纤维增强材料制成，按体积分数计：所述树脂材料为20-50％，纤维增强材料为50-80％；其改进之处在于按体积分数计：

所述树脂材料包括：热固性树脂100份、固化剂50-200份、促进剂1-20份、脱模剂1-20份、填料1-10份；

所述纤维增强材料为拉伸强度≥3500MPa的玻璃纤维。

本发明的第一优选技术方案为：所述热固性树脂为任意选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚环氧树脂、聚丙二醇二缩水甘油醚环氧树脂、1，4-丁二醇二缩水甘油醚环氧树脂、邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂、间苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂、4，4`-二氨基二苯甲烷环氧树脂、对氨基苯酚环氧树脂、三聚氰胺环氧树脂、芳香族聚醚缩水甘油醚环氧树脂、芳香族超支化聚酯型环氧树脂、聚酰亚胺、丁二烯树脂或聚氨酯中的一种或几种。

本发明的第二优选技术方案为：所述固化剂任意选自邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、苯酮四酸二酐、甲基环己烯四酸二酐、二苯醚四酸二酐、乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、己二胺或间苯二甲胺中的一种或几种。

本发明的第三优选技术方案为：所述促进剂是选自2-乙基-4-甲基咪唑、N，N-二甲基苄胺，CT-152x，DBU或三乙醇胺中的一种或几种。