CN104916363A - 一种复合材料芯铝绞线及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝导体复合芯（ACCC）增强电缆及其制造方法。更具体地说，本发明涉及一种用于供电的复合材料芯铝绞线。按照本发明提供的技术方案，所述的一种复合材料芯铝绞线，其包括有内层件和外层件；其特征是：内层为复合材料芯，外层为铝导体，所述复合材料芯由树脂基体包覆增强纤维束构成；铝线可以是几层线，为了防止所述铝绞线在导电过程中的电位腐蚀，可以在内层与外层之间设置电位腐蚀层。利用这种方法可生产出具有高载流、低线损、高强度、重量轻、线膨胀系数小、表面光滑、耐候性好、耐腐蚀的特点的复合材料芯铝绞线，同时，双层结构的复合材料芯铝绞线降低了生产成本，提高了生产效率。

Description

一种复合材料芯铝绞线及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铝导体复合芯（ACCC）增强电缆。更具体地说，本发明涉及一种用于供电的复合材料芯铝绞线。 

背景技术

随着国民经济的高速发展，对电力的需求量与日俱增，对输变电导线的性能要求也随之提高，新型电力传输导线陆续地得到了安装。此外，为了增加载流量，也开始对部分电力线路进行线路替换/更换成载流量更高的传输导线。常用的输送导线是普通的钢芯铝绞线，铝线起导电作用，而钢芯起承载负荷作用，导线的性能受其构成材料性能的影响，限制导线载流能力的提升。尽管载流量可通过增加钢芯周围所缠绕的铝线面积来提高，但铝面积的增加会导致导线重量的增加，就需要加固或更换现有的支撑杆塔。除此之外，钢芯在一定的气候及运行条件下容易出现较大的弧垂，在污染潮湿环境中易出现腐蚀。 

在专利申请号CN03809284.0，发明名称为“铝导体复合芯增强电缆以及制造方法”，授权公告号CN 100450759C。授权公开文本中公开了这样的结构： 

一种电缆的复合芯，包括：

内芯，其包括多根纵向定向且基本连续的纤维，所述纤维具有大于玻璃纤维的弹性模量的弹性模量；

外芯，其包括多根与所述内芯的所述纤维不同纤维类型的纵向定向且基本连续的纤维，所述外芯的纤维具有玻璃纤维的弹性模量或类似于玻璃纤维的弹性模量；

以及热固性树脂，包裹所述内芯和所述外芯的纤维，其中固化所述热固性树脂以形成所述复合芯，且所述复合芯的芯拉伸强度至少为大约1103MPa。

在专利申请号CN200910029631.5，发明名称为“非金属复合材料芯线及其制造方法”，授权公告号CN 101533682B。授权公开文本中公开了这样的结构： 

一种非金属复合材料芯线，包括内部芯件（1）、中间涂层构件（2）及外部涂层构件（3）；其特征是：内部芯件（1）包含若干玻璃纤维束（11）；中间涂层构件（2）包含若干碳纤维束（21），所述中间涂层构件（2）包覆在所述内部芯件（1）外；外部涂层构件（3）包含若干无硼E级玻璃纤维束（31），所述外部涂层构件（3）包覆在所述中间涂层构件（2）外；在外部涂层构件（3）的外面有保护层（4）；

内部芯件（1）由连续的玻璃纤维束（11）与内部基体材料（12）拉拔成圆形结构；连续的玻璃纤维束（11）沿轴向圆周平行排列、均匀分布；

中间涂层构件（2）由连续的碳纤维束（21）与中间基体材料（22）拉拔成型；中间涂层构件（2）为中空的圆形结构，碳纤维束（21）沿轴向平行排列，均匀分布；

外部涂层构件（3）由无硼E级玻璃纤维束（31）与外部基体材料（32）拉拔成型；外部涂层构件（3）为中空的圆形结构。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种复合材料芯铝绞线，该复合材料芯铝绞线包括内层和外层，内层为复合材料芯，外层为铝绞线，铝线可以是几层线。为了防止所述铝绞线在导电过程中的电位腐蚀，可以在内层与外层之间设置电位腐蚀层。 

本发明的目的之二是提出一种采用拉挤成型工艺制备复合材料芯铝绞线的方法，通过控制不同的加工参数使得制得的复合材料芯铝绞线具有高载流、低线损、高强度、重量轻、线膨胀系数小、表面光滑、耐候性好、耐腐蚀的特点。 

本发明一种复合材料芯铝绞线及其制备方法的优点在于： 

① 复合材料芯为单层结构，与双层结构相比，简化了生产工艺 

② 复合材料芯为单层结构，容易控制纤维束与树脂的体积百分数的含量。 

③ 复合材料芯为单一纤维，简化工艺，更易于控制质量。 

④ 复合材料芯为单层结构，直径更小，重量更轻，可以增加铝绞线截面积，输电效率更高，降低成本。 

⑤ 为了防止所述铝绞线的电位（电化学）腐蚀，可以在内层与外层之间采用挤出涂覆、浸渍涂覆、滚涂、涂刷、喷涂等方式设置电位腐蚀层。 

⑥ 复合材料芯采用揉压浸渍，能够充分润湿纤维束中的纤维，可使用打丝束纤维，降低成本，更好的保证复合材料芯的力学性能。 

⑦ 单一纤维复合材料芯可充分发挥碳纤维的力学特性。

附图说明

图1是本发明复合材料芯铝绞线的截面的结构图。 

图2是本发明另一种复合材料芯铝绞线的截面的结构图。 

图3是本发明纤维束浸渍的加工示意图。 

图3A是本发明倾斜铰缠的加工示意图。 

图3B是制得的双层结构的复合材料芯铝绞线的结构图。 

图3C是铰合机上夹具的示意图。 

图3D是铰合机上铰合夹具的示意图。 

图4是制备具有电位腐蚀层的复合材料芯铝绞线的加工示意图。 

图4A是制得的具有电位腐蚀层结构的复合材料芯铝绞线的结构图。 

Claims (8)

1.一种复合材料芯铝绞线，包括内层1和外层2（内层1为复合材料芯，外层2为铝导体），其特征在于：所述复合材料芯由树脂基体11包覆增强纤维束12构成，复合材料芯中增强纤维束12的体积百分数占40%～65%。

2.一种复合材料芯铝绞线，包括内层1和外层2（内层1为复合材料芯，外层2为铝导体），其特征在于：内层1与外层2之间设有的电位腐蚀层3，所述复合材料芯由树脂基体11包覆增强纤维束12构成，复合材料芯中增强纤维束12的体积百分数占40%～65%。

3.根据权利要求1或2所述的复合材料芯铝绞线，其特征在于：复合材料芯铝绞线的直径为4mm～10mm，承压强度为1000MPa～4326MPa，能够在温度-50℃～245℃环境下使用。

4.根据权利要求1或2所述的复合材料芯铝绞线，其特征在于：所用增强纤维为超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、芳纶纤维、PBO纤维、M5纤维中的一种。

5.根据权利要求1或2所述的复合材料芯铝绞线，其特征在于：所用树脂基体为环氧树脂、乙烯基树脂、不饱和树脂、EPAR树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂及其它适用高温树脂中的一种或者一种以上。

6.根据权利要求2所述的复合材料芯铝绞线，其特征在于：所用电位腐蚀层3的材料为硅橡胶、乙丙橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯醚橡胶、氯化聚乙烯橡胶、丁基橡胶、异戊橡胶、氟硅胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶及其它类似适用橡胶、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚甲醛（POM）、聚酰胺(俗称尼龙)（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聚对苯二甲酸丁二醇酯，PBTP聚对苯二甲酸乙二醇酯）、乙烯-辛烯共聚物（POE）、乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）、聚砜（PSU）、聚酰亚胺（PI）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚砜（PES）、聚芳酯（PAR）、聚酰胺酰亚胺（PAI）、聚苯酯、聚四氟乙烯（PTFE）中的一种或者一种以上。

7.制备权利要求1所述复合材料芯铝绞线的方法，其特征是：先将选取的纤维束按照长度方向进行整形，得到沿纤维束长度方向连续排列的待加工束50；再引导待加工束50经过树脂槽20，并在经过树脂槽20时进行揉压，让树脂充分润湿待加工线束50中的纤维，使得待加工束50上覆有树脂且形成复合材料体60；然后将复合材料体60引入固化模具30，同时固化模具30预热至180℃，使所述树脂组合物固化，最后将缠绕在收线架2A上的多个铝导体2B和所得到的复合材料60经过铰合机70上进行倾斜铰合，利用牵引机80和收线架90的作用，得到权利要求1所述的复合材料芯铝绞线100。

8.制备权利要求2所述复合材料芯铝绞线的方法，其特征在于包括有下列步骤：先将选取的纤维束按照长度方向进行整形，得到沿纤维束长度方向连续排列的待加工束50；再引导待加工束50经过树脂槽20，并在经过树脂槽20时进行揉压，让树脂充分润湿待加工线束50中的纤维，使得待加工束50上覆有树脂且形成复合材料体60；再将复合材料体60引入固化模具30，同时固化模具30预热至180℃，使所述树脂组合物固化；然后使复合材料体60的进入挤出涂覆机40A，在复合材料体60上涂覆一层防电位腐蚀的防腐韧性树脂层3，形成耐电位腐蚀的复合材料体60A，最后将缠绕在收线架2A上的多个铝导体2B和所得到的复合材料60A,在铰合机70上进行倾斜铰合，利用牵引机80和收线架90的作用，得到权利要求2所述的复合材料芯铝绞线100A。