[发明专利]一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯

说明书

本发明公开了一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯，所述的复合芯由以下重量百分比的原料制成；碳纤维4‑12％，芳纶纤维12‑25％，聚乙烯醇纤维15‑26％，余量为改性环氧树脂；所述的改性环氧树脂由以下重量份数的原料配制而成：环氧树脂60‑80份、苯乙烯‑马来酸酐共聚物20‑30份，改性氮化硅10‑20份、固化剂50‑65份和稀释剂15‑30份。本发明架空导线用高韧性碳纤维复合芯韧性好，耐高温性能优异。

技术领域

本发明属于输电导线技术领域，具体涉及一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯。

背景技术

输电导线是架空线路的主要组成部分，它担负着电源向电力负荷中心传递电能的作用，在输电线路中占有极其重要的位置，随着社会和经济的发展，电力负荷供应增加迅速，很多架空导线的电力输送容量接近或者超过了设计值，架空导线电能输送容量亟待提高。线路输送容量的增大，受诸多因素的制约，其中最主要的因素为：导线的电阻特性和导线机械强度特性。当线路输送容量增大时（通过导线的电流增大时），因为导线电阻的存在，输电线路上的热损耗增加，导线温度升高，由于金属材料具有软化特性，当导线温度升高到一定程度后，导线材料的机械强度残存率会迅速下降，线路导线存在较大的断线风险。

目前，输电线路中大量采用的导线为钢芯铝绞线，钢芯铝绞线由钢芯和硬铝构成，但是，钢芯铝绞线导电性能差，传输容易受到限制，电能损耗大，又容易锈蚀，因此，近年来复合材料芯导线逐渐得到推广应用，是用复合材料芯替代传统钢芯铝绞线中的钢芯制成，是一种全新概念的架空输电线路用导线，具备强度高、耐腐蚀、导电率高、载流量大、线膨胀系数小、弧垂小、重量轻、使用寿命长等优异性能，能有效满足输变电领域容量输送需求。其中，复合材料芯导线中应用比较多的是碳纤维复合芯铝绞线，碳纤维复合芯中心层为碳纤维束与高温环氧树脂浸渍；外层由玻璃纤维与同样的高性能环氧树脂浸渍，利用拉挤工艺，树脂固化成型，得到碳纤维复合材料芯。但是，碳纤维复合芯中环氧树脂与无机纤维的粘合性较差，而且环氧树脂高温固化后，韧性变差，碳纤维复合芯铝绞线容易开裂或者折断。

公告号为CN102516708B的中国专利公开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。复合芯的材料包括树脂材料和增强材料，树脂材料包括热固性树脂、固化剂、促进剂、脱模剂、增韧剂及纳米颗粒，增强材料为选自碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、PBI 纤维中的一种或几种。该发明的复合芯纤维含量 V_f＝50-80％，复合芯抗拉强度不低于 2100MPa，复合芯玻璃化转变温度不低于 180℃。复合芯韧性显著提高，降低复合芯在生产、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。但是，该专利树脂材料与纤维增强材料的粘合性较差，仍然容易开裂，复合芯表面出现裂纹。

公告号为102602083B的中国专利公开了一种纤维增强复合材料芯及其制备方法。纤维增强复合材料芯是由内部结构和外层绝缘结构组成的，内部结构由多根平行或螺旋扭转的纤维增强耐高温树脂基细杆粘结而成，外层绝缘结构为耐高温不导电树脂涂层或耐高温、非导电纤维增强树脂层，其厚度为导线芯直径的 10～40％，并且沿周长厚度均匀。多根纤维增强耐高温树脂基细杆通过注入胶黏剂的楔形口模，纤维增强耐高温树脂基细杆通过胶黏剂粘合在一起，涂覆纤维增强树脂复合材料层或树脂涂层，通过高温口模，固化成型。该发明横向抗剪性能、抗压性能、韧性及抗疲劳性能显著增强，避免现有碳纤维复合芯性脆、易折断、铝绞线使用中断裂等缺陷，大幅度提高其安全性能与寿命。但是，该专利纤维增强耐高温树脂基细杆由连续纤维束与耐高温树脂经拉挤工艺制备而成，耐高温环氧树脂为玻璃化温度在 100～250℃之间的环氧树脂或乙烯基聚酯，韧性较差。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯，由以下重量百分比的原料制成；