[发明专利]一种碳纤维复合芯导线及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维复合芯导线及其制备方法，属于输电线路导线技术领域，由内向外依次为碳纤维复合芯棒、玻璃纤维层、软铝型线层；所述软铝型线层由多个梯形软铝型线绞制而成；碳纤维复合芯棒由以下重量份数的原料制成：碳纤维18‑25份、玻璃纤维3‑5份、剑麻纤维5‑8份、浸胶液210‑230份。本申请碳纤维复合芯棒均表现出良好的综合性能：拉伸强度为2613MPa‑2638MPa，弹性模量为137GPa‑145GPa，芯棒在55D直径的筒体上以不大于3r/min的卷绕速度卷绕1圈，芯棒不开裂，不断裂。扭转360°试验，表层不开裂，线膨胀系数为1.57×10^‑6/℃‑1.52×10^‑6/℃。

技术领域

本发明涉及输电线路导线技术领域，具体涉及一种碳纤维复合芯导线及其制备方法。

背景技术

长期以来，在国内输电线路中主要采用钢芯铝绞线,载流量小且线损偏大,内部承载线芯是镀锌钢芯，线膨胀系数大，且易与外层铝导体发生电化学腐蚀，不利于导线的长期运行。碳纤维复合芯导线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，是高性能复合材料在输电导线中的创新性应用。先进复合材料芯导线具备强度高、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节能、安全、环保和经济性的更高要求。传统的碳纤维复合芯棒都是玻纤和碳纤维互相嵌入，玻璃纤维性脆，很容易损伤碳纤维，因此，需要改善碳纤维复合芯的机械性能，另外碳纤维复合芯的线膨胀系数和弧垂性能有待提高。

公开号为CN109378123A的专利文献公开了一种超柔多股并合碳纤维复合芯导线及其制作工艺，包括芯棒及包裹在其外部的导电金属层，芯棒包括一组圆形截面碳纤维复合芯，碳纤维复合芯组中的各个碳纤维复合芯的轴线平行设置，碳纤维复合芯组中位于外围的碳纤维复合芯的轴心连线组成正多边形结构，在碳纤维复合芯组的外围还在碳纤维复合芯组的外层还包覆有铝箔或锡箔包覆层，所述铝箔或锡箔包覆层内层设置有带粘性的玻纤增强层；导电金属层包括依次包裹在包覆层外围的铝挤包层和铝股层。该导线克服了现有技术的缺陷，芯棒弯曲卷绕性能得到提升，强度提升，耐湿热、臭氧、紫外老化性提高，使用稳定性、可靠性显著提高，且该芯棒能够作为一种单独产品进行预制，简化生产工艺。

公开号为CN107358995A的专利文献公开了一种大截面碳纤维复合芯半硬铝导线，包括碳纤维复合芯棒和绞制在碳纤维复合芯棒外的若干半硬铝线层，所述碳纤维复合芯棒包括复合材料内芯和包覆复合材料内芯用的玻璃纤维复合材料层。

上述芯棒脆性大，韧性差，在长期使用过程中，很容易开裂或折断，严重影响输电线路的安全运行，且线膨胀系数大，弧垂大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种碳纤维复合芯导线及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种碳纤维复合芯导线，由内向外依次为碳纤维复合芯棒、玻璃纤维层、软铝型线层；所述软铝型线层由多个梯形软铝型线绞制而成。

进一步的，所述碳纤维复合芯棒由以下重量份数的原料制成：碳纤维18-25份、玻璃纤维3-5份、剑麻纤维5-8份、浸胶液210-230份。

进一步的，所述浸胶液由以下重量份数的原料制成：酚醛树脂8-15份、环氧树脂30-40份、固化剂15-20份、丁苯胶乳65-78份、苯乙烯120-135份、表面活性剂2.5-3.2份。

进一步的，所述固化剂为固化剂703、704或781中的一种。

进一步的，所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯或山梨醇酐硬脂酸酯。

进一步的，所述碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维。

进一步的，所述的一种碳纤维复合芯导线的制备方法，包含以下步骤：