CN103500610A - 一种架空导线用纤维复合绳芯 - Google Patents

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李爱军
周正伟
白瑞成
孙晋良
戚景赞
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Abstract

本发明涉及一种架空导线用纤维复合绳芯，包括绝缘层、芯层和压力传感器，绝缘层为单向或编织的若干层绝缘的纤维丝、纤维带或纤维布浸渍耐高温热固性树脂体系复合而成，芯层由6根或6根以上纤维棒围绕中间一根纤维棒缠绕而成，该纤维棒由纤维和耐高温热固性树脂体系固化而成，芯层和压力传感器密封在绝缘层内，树脂体系由热固性树脂、固化剂、促进剂、脱模剂和填料组成，各组分的配比为，以热固性树脂含量为100份，则固化剂为105-125份，促进剂0.5-2份，脱模剂0.5-3份，填料0-5份。由于采用了以上方案，所发明的纤维复合绳芯具有密度小、安全系数高、强度高、耐高温、热膨胀系数小、柔韧性好、纤维受力均匀等优点。

Description

一种架空导线用纤维复合绳芯
技术领域
本发明涉及一种架空导线用纤维复合绳芯。
背景技术
架空输电线路所用的导线主要是钢芯或殷钢芯铝绞线。但这种导线有一些缺点：比重大，弧垂大，输电时线路损耗严重，化学腐蚀及金属间会产生电晕现象等。随着电力行业的发展，对输电导线的要求越来越高。上世纪末，日本学者研发出了用纤维复合芯代替钢芯的铝绞线，这种复合芯导线具有比重小、强度大、低损耗、低弧垂等优点，但由于复合芯使用的是连续碳纤维和玻璃纤维增强耐高温热固性树脂而得到的刚性棒状材料，使用时主要依靠碳纤维承载，而韧性主要取决于树脂基体和玻璃纤维层，因此会出现纤维受力不均匀、玻璃纤维层和碳纤维层热膨胀不匹配、对表面缺陷敏感等一系列问题，限制了该导线的进一步推广和应用。
发明内容
针对混杂纤维复合芯棒存在的纤维受力不均匀、玻璃纤维层和碳纤维层热膨胀不匹配、对表面缺陷敏感等一系列问题，本发明提供一种纤维增强耐高温热固性树脂复合绳芯，使其具有密度小、安全系数高、强度大、耐高温、热膨胀系数小、柔韧性好、纤维受力均匀等优点。
为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案，一种架空导线用纤维复合绳芯，包括绝缘层、芯层和压力传感器，所述绝缘层为单向或编织的若干层绝缘的纤维丝、纤维带或纤维布浸渍热固性树脂体系复合而成，芯层由6根或6根以上纤维棒围绕中间一根纤维棒缠绕而成，该纤维棒由纤维和耐高温热固性树脂体系固化而成，芯层和压力传感器密封在绝缘层内，所述耐高温热固性树脂体系由耐高温热固性树脂、固化剂、促进剂、脱模剂和填料组成，各组分的配比为，以热固性树脂含量为100份，则固化剂为105-125份，促进剂0.5-2份，脱模剂0.5-3份，填料0-5份。
本发明中，所述耐高温热固性树脂体系的玻璃化温度不低于190℃；芯层纤维为碳纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维；绝缘层所用纤维为玻璃或聚氨酯的纤维丝、纤维带或纤维布，其厚度不小于0.1mm。
本发明中，所述耐高温热固性树脂是乙烯基酯树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂中的任何一种或由其中一种或多种经改性或混合而成。
本发明中，所述固化剂为甲基六氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基纳迪克酸酐中的任何一种或多种混合而成的酸酐类固化剂。
本发明中，所述促进剂为咪唑类或者三苯基膦及其它潜伏性促进剂中的一种或多种混合而成。
本发明中，所述脱模剂为硅油、甲基硅油、石蜡或INT-1890M中的一种或多种混合而成。
本发明中，所述填料为纳米或者微米级的改性或未改性的二氧化硅、二氧化钛、高岭土、碳酸钙中的一种或多种混合而成。
本发明中，所述复合绳芯的单根纤维棒的直径为1-3mm；纤维体积含量为55-70%。
本发明中，所述复合绳芯中间纤维棒为笔直的棒，周围的纤维棒围绕中间纤维棒缠绕而成；复合绳芯中间纤维棒周围缠绕的纤维棒层数为1层或1层以上，隔层纤维棒缠绕时捻向相反；隔层纤维棒缠绕时捻角为1-10o。
本发明中，所述压力传感器为灵敏检测压力变化的光纤传感器。
由于采用了以上技术方案，纤维复合绳芯具有密度小、安全系数高、强度高、耐高温、热膨胀系数小、柔韧性好、纤维受力均匀等优点。
附图说明
附图1为本发明架空导线用纤维复合绳芯的横截面结构示意图。
1、中间纤维棒  2、缠绕纤维棒  3、芯层4、绝缘层  5、压力传感器
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施例。
实施例一
一种架空导线用纤维复合绳芯，包括压力传感器5、绝缘层4和芯层3，所述压力传感器为可灵敏检测压力变化的光纤传感器。绝缘层4为单向或编织的多层耐高温的纤维丝、纤维带或纤维布浸渍耐高温热固性树脂体系复合而成。芯层3由6根纤维棒围绕中间纤维棒缠绕而成。该纤维棒由纤维和耐高温热固性树脂体系固化而成，芯层和压力传感器密封在绝缘层内，耐高温热固性树脂体主要由热固性树脂、固化剂、促进剂、脱模剂和填料组成，各组分的配比为，以热固性树脂含量为100份，则固化剂为120份，促进剂1.5份，脱模剂1.5份，填料3份。
纤维为12K T700PAN基碳纤维，耐高温热固性树脂体系为环氧树脂AG80+固化剂甲基六氢苯酐+促进剂2-乙基-4-甲基咪唑+内脱模剂INT-1890M+填料改性纳米二氧化硅，绝缘保护层为玻璃纤维布。
实施例2
一种架空导线用纤维复合绳芯，包括压力传感器5、绝缘层4和芯层3，所述压力传感器为可灵敏检测压力变化的光纤传感器。绝缘层4为单向或编织的多层耐高温的纤维丝、纤维带或纤维布浸渍耐高温热固性树脂体系复合而成。芯层3由6根纤维棒围绕中间纤维棒缠绕而成。该纤维棒由纤维和耐高温热固性树脂体系固化而成，芯层和压力传感器密封在绝缘层内，耐高温热固性树脂体系主要由热固性树脂、固化剂、促进剂、脱模剂和填料组成，各组分的配比为，以热固性树脂含量为100份，则固化剂为110份，促进剂1份，脱模剂1份，填料3份。
纤维为12K T700PAN基碳纤维，耐高温热固性树脂体系为环氧树脂AG80+固化剂甲基纳迪克苯酐+促进剂三苯基膦+内脱模剂甲基硅油+填料微米级高岭土，绝缘保护层为聚氨酯纤维布。
对于本领域的技术人员来说，在本发明专利构思及具体实施例的启发下，而直接导出的一些变形以及特征间的不同组合，例如缠绕层数、纤维棒根数及截面积的变化，绝缘层厚度的变化，耐高温树脂体系的变化等非实质性的改动，同样可以被应用，都落在本发明专利的保护范围内。

Claims (10)

1.一种架空导线用纤维复合绳芯，包括绝缘层、芯层和压力传感器，所述绝缘层为单向或编织的若干层绝缘的纤维丝、纤维带或纤维布浸渍耐高温热固性树脂体系复合而成，芯层由6根或6根以上纤维棒围绕中间一根纤维棒缠绕而成，该纤维棒由纤维和耐高温热固性树脂体系固化而成，芯层和压力传感器密封在绝缘层内，其特征在于：所述耐高温热固性树脂体系由耐高温热固性树脂、固化剂、促进剂、脱模剂和填料组成，各组分的配比为，以热固性树脂含量为100份，则固化剂为105-125份，促进剂0.5-2份，脱模剂0.5-3份，填料0-5份。
2.根据权利要求1所述的一种架空导线用纤维复合绳芯，其特征在于：所述耐高温热固性树脂体系的玻璃化温度不低于190度；芯层纤维为碳纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维；绝缘层所用纤维为玻璃或聚氨酯的纤维丝、纤维带或纤维布，其厚度不小于0.1mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种架空导线用纤维复合绳芯，其特征在于：所述耐高温热固性树脂是乙烯基酯树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂中的任何一种或由其中一种或多种经改性或混合而成。
4.根据权利要求3所述的一种架空导线用纤维复合绳芯，其特征在于：所述固化剂为甲基六氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基纳迪克酸酐中的任何一种或者多种混合而成的酸酐类固化剂。
5.根据权利要求4所述的一种架空导线用纤维复合绳芯，其特征在于：所述促进剂为咪唑类或者三苯基膦及其它潜伏性促进剂中的一种或多种混合而成。
6.根据权利要求5所述的一种架空导线用纤维复合绳芯，其特征在于：所述脱模剂为硅油、甲基硅油、石蜡或INT-1890M中的一种或者多种混合而成。
7.根据权利要求6所述的一种架空导线用纤维复合绳芯，其特征在于：所述填料为纳米或者微米级的改性或未改性的二氧化硅、二氧化钛、高岭土、碳酸钙中的一种或者多种混合而成。
8.根据权利要求7所述的一种架空导线用纤维复合绳芯，其特征在于：所述复合绳芯的单根纤维棒的直径为1-3mm；纤维体积含量为55-70%。
9.根据权利要求8所述的一种架空导线用纤维复合绳芯，其特征在于：所述复合绳芯中间纤维棒为笔直的棒，周围的纤维棒围绕中间纤维棒缠绕而成；复合绳芯中间纤维棒周围缠绕的纤维棒层数为1层或1层以上，隔层纤维棒缠绕时捻向相反；隔层纤维棒缠绕时捻角为1-10°。
10.根据权利要求9所述的一种架空导线用纤维复合绳芯，其特征在于：所述压力传感器为灵敏检测压力变化的光纤传感器。
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