CN104963541B - 一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法 - Google Patents
一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104963541B CN104963541B CN201510438897.0A CN201510438897A CN104963541B CN 104963541 B CN104963541 B CN 104963541B CN 201510438897 A CN201510438897 A CN 201510438897A CN 104963541 B CN104963541 B CN 104963541B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- anchor ear
- whisker
- flange form
- bar segment
- form anchor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
本发明提供了一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，该方法为：一、制备复合材料；二、制备输电杆塔的复合杆段；三、制备法兰式抱箍；四、装配复合杆段和法兰式抱箍；五、将若干个装配有法兰式抱箍的复合杆段依次连接，其中相邻两个复合杆段端部的法兰式抱箍通过螺栓相连接，得到抗强风的复合杆塔。本发明向树脂中加入纳米材料和增强材料，并控制复合材料中玻璃纤维的体积，提高了复合材料力学性能，制造的复合杆段拉伸强度达0.6GPa～1.0GPa，弯曲强度达1.0GPa～1.5GPa；采用本发明的方法制造的复合杆塔具有憎水、抗紫外光、耐酸碱和抗冷热等性能，寿命可达40年，可用作110kV～220kV输电杆塔。
Description
技术领域
本发明属于复合杆塔制造技术领域，具体涉及一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法。
背景技术
高压输电线路杆塔一般采用导电的钢材制成，不绝缘，易引起雷击和雾闪、湿闪等闪络事件，并容易造成跳闸事故，且成本较高，重量大，运输和安装都不方便，在偏远山区或交通不便的地方显得尤为不便。
复合杆塔具有绝缘、抗闪、耐雷击的特点，例如对复合材料110k电杆具有双地线且接地电阻不大于30Ω，其耐雷水平可达100kA以上，此类电杆颇适合我国沿海多雷地区和潮湿地带。但一般的复合材料难以抗雷雨交加时的强风。
目前，我国对输电线路杆塔的风力规定为：内陆地区一般按照25m/s风速设计，沿海台风地带按照35m/s风速设计。然而，近年来有些地区风速有急剧增加的趋势。例如，2015年4月4日，四川省武胜县发生38.5m/s风速的13级强风，造成严重损失。2013年～2014年登陆台风(威马逊)竟然达到60m/s，在海南地区造成严重损失。因此，急需一种能够抗60m/s以上强风的高压输电线路杆塔。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法。该方法通过向树脂中加入纳米材料和增强材料，提高了树脂的力学性能，通过控制复合材料中玻璃纤维的体积，提高了复合材料的力学性能，制造的复合杆段的拉伸强度达0.6GPa～1.0GPa，弯曲强度达1.0GPa～1.5GPa，经结构计算，可抗强风达60m/s以上；采用复合材料制造法兰式抱箍，并在复合杆段与法兰式抱箍连接的部位和法兰式抱箍内侧涂覆无水硫酸钙晶须粘结的树脂，利用无水硫酸钙晶须粘接树脂与玻璃纤维的作用，能够使复合杆段之间牢固连接，从而进一步增强输电杆塔的力学性能，达到抗强风的目的。采用该方法制造的复合杆塔具有憎水、抗紫外光、耐酸碱和抗冷热等性能，寿命可达40年，可用作110kV～220kV输电杆塔。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、制备复合材料：
步骤101、向经分散处理的纳米材料中加入增强材料和硅烷偶联剂，搅拌均匀得到混合粉体，将所述混合粉体加入树脂中搅拌均匀，得到浸渍液；所述纳米材料为纳米SiO2或纳米Al2O3；所述增强材料为晶须或微米级硅微粉，增强材料的质量为树脂质量的15％～18％，分散处理前的纳米材料的质量为树脂质量的3％～5％，硅烷偶联剂的质量为分散处理前的纳米材料质量的3％～5％；所述树脂为环氧树脂或聚氨酯树脂；
步骤102、将玻璃纤维置于步骤101中所述浸渍液中浸渍，得到复合材料；所述复合材料中玻璃纤维的体积百分含量为60％～65％；
步骤二、制备输电杆塔的复合杆段：将步骤102中所述复合材料沿轴向铺设于模具上，待铺设厚度达到所需厚度时停止铺设；然后将铺设有复合材料的模具置于固化炉中，在温度为80℃～100℃的条件下固化2h～3h，脱模后得到复合杆段；
步骤三、制备法兰式抱箍：采用模压成型法将步骤102中所述复合材料制成与步骤二中所述复合杆段的端部相配合的法兰式抱箍，模压成型的温度为80℃～100℃；
步骤四、装配复合杆段和法兰式抱箍：趁热在步骤二中所述复合杆段与法兰式抱箍连接的部位和法兰式抱箍内侧均涂覆纳米材料增强的树脂，将涂覆后的法兰式抱箍与复合杆段装配，拧紧法兰式抱箍的螺栓，冷却后得到装配有法兰式抱箍的复合杆段；所述纳米材料增强的树脂为采用无水硫酸钙晶须粘结的环氧树脂或采用无水硫酸钙晶须粘结的聚氨酯树脂，纳米材料增强的树脂中无水硫酸钙晶须的质量百分含量为1％～2％；
步骤五、将若干个步骤四中装配有法兰式抱箍的复合杆段依次连接，其中相邻两个复合杆段端部的法兰式抱箍通过螺栓相连接，得到抗强风的复合杆塔。
上述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤101中所述晶须为碳化硅晶须、氧化铝晶须、氮化硅晶须、硅酸铝晶须、硼酸铝晶须和氧化镁晶须中的一种或几种。
上述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤101中所述硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂。
上述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤101中所述分散处理的方法为机械振捣法、超声振动法、离子辐照法或超分散剂分散法。
上述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤二中铺设复合材料之前，根据国标风力要求和复合杆塔的结构设计选型设计模具的横截面。
上述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤二中所述模具的横截面为圆形或椭圆形，所述椭圆形的长轴与短轴的长度之比为1.15～1.2。
上述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤四中所述采用无水硫酸钙晶须粘结的环氧树脂由无水硫酸钙晶须和环氧树脂混合后搅拌均匀制成，采用无水硫酸钙晶须粘结的聚氨酯树脂由无水硫酸钙晶须和聚氨酯树脂混合后搅拌均匀制成。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过向树脂中加入纳米材料和增强材料，提高了树脂的力学性能，通过控制复合材料中玻璃纤维的体积，提高了复合材料的力学性能，制造的复合杆段的拉伸强度达0.6GPa～1.0GPa，弯曲强度达1.0GPa～1.5GPa，经结构计算，可抗强风达60m/s以上。
2、本发明的复合材料不仅能够用于制作复合杆塔，还可应用于车、船、建筑等多个领域。
3、本发明采用复合材料制造法兰式抱箍，并在复合杆段与法兰式抱箍连接的部位和法兰式抱箍内侧涂覆无水硫酸钙晶须粘结的树脂，利用无水硫酸钙晶须粘接树脂与玻璃纤维的作用，能够使复合杆段之间牢固连接，从而进一步增强输电杆塔的力学性能，达到抗强风的目的。
4、本发明通过选择横截面为椭圆形的模具，并控制椭圆形的长轴与短轴的长度之比为1.15～1.2，可使制备的高压输电杆塔的惯性矩增大至模具横截面为圆形的1.52～1.72倍，抗弯截面模量增大至模具横截面为圆形的1.32～1.44倍。
5、采用本发明的方法制造的复合杆塔具有憎水、抗紫外光、耐酸碱和抗冷热等性能，寿命可达40年，可用作110kV～220kV输电杆塔。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明法兰式抱箍的结构示意图。
附图标记说明：
1—抱箍本体； 2—连接板； 3—底盘；
4—螺栓。
具体实施方式
如图1所示，以下实施例中所用法兰式抱箍包括左抱箍和与左抱箍相配合的右抱箍，所述左抱箍和右抱箍结构相同且均包括抱箍本体1和设置于抱箍本体1两端的连接板2，所述抱箍本体1下方设置有与抱箍本体1和连接板2均连接的底盘3，所述连接板2上开设有安装孔，左抱箍和右抱箍通过穿过连接板2的安装孔的螺栓4相互连接，连接后两个底盘3拼接成一个完整的法兰盘。
实施例1
抗强风的复合杆塔的制造方法：
步骤一、制备复合材料：
步骤101、向经机械振捣法分散处理的纳米SiO2中加入增强材料和硅烷偶联剂，搅拌均匀得到混合粉体，将所述混合粉体加入环氧树脂中搅拌均匀，得到浸渍液；所述增强材料为微米级硅微粉，增强材料的质量为环氧树脂质量的16％，分散处理前的纳米SiO2的质量为环氧树脂质量的5％，硅烷偶联剂的质量为分散处理前的纳米SiO2质量的5％；所述硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂；
步骤102、将玻璃纤维置于步骤101中所述浸渍液中浸渍，得到复合材料；所述复合材料中玻璃纤维的体积百分含量为65％；
步骤二、制备输电杆塔的复合杆段：根据国标风力要求和复合杆塔的结构设计选型设计模具的横截面，将步骤102中所述复合材料沿轴向铺设于模具上(按照发明专利201110004382.1中记载的纤维轴向铺设的过程进行铺设)，待铺设厚度达到所需厚度(15mm)时停止铺设；然后将铺设有复合材料的模具置于固化炉中，在温度为100℃的条件下固化2h，脱模后得到复合杆段(长度为6.5m)；所述模具的横截面为椭圆形，所述椭圆形的长轴与短轴的长度之比为1.2；
步骤三、制备法兰式抱箍：采用模压成型法将步骤102中所述复合材料制成与步骤二中所述复合杆段的端部相配合的法兰式抱箍，模压成型的温度为100℃；
步骤四、装配复合杆段和法兰式抱箍：趁热在步骤二中所述复合杆段与法兰式抱箍连接的部位和法兰式抱箍内侧均涂覆纳米材料增强的树脂，将涂覆后的法兰式抱箍与复合杆段装配，然后趁热将大头针打入法兰式抱箍与复合杆段的连接部位，拧紧法兰式抱箍的螺栓，冷却后得到装配有法兰式抱箍的复合杆段；所述纳米材料增强的树脂由无水硫酸钙晶须和环氧树脂混合后搅拌均匀制成，纳米材料增强的树脂中无水硫酸钙晶须的质量百分含量为1.5％；
步骤五、将5个步骤四中装配有法兰式抱箍的复合杆段依次连接，其中相邻两个复合杆段端部的法兰式抱箍通过螺栓相连接，得到抗强风的110kV复合杆塔。
本实施例制造的复合杆塔的拉伸强度可达0.6GPa，弯曲强度达1.0GPa，经结构计算，可抗强风达62.5m/s；本实施例制造的复合杆塔具有憎水、抗紫外光、耐酸碱和抗冷热等性能，寿命可达40年，可用作110kV～220kV输电杆塔。
实施例2
本实施例与实施例1相同，其中不同之处在于：所述增强材料为碳化硅晶须、氧化铝晶须、氮化硅晶须、硅酸铝晶须、硼酸铝晶须和氧化镁晶须中的一种或几种。
实施例3
抗强风的复合杆塔的制造方法：
步骤一、制备复合材料：
步骤101、向经超声振动法分散处理的纳米Al2O3中加入增强材料和硅烷偶联剂，搅拌均匀得到混合粉体，将所述混合粉体加入环氧树脂中搅拌均匀，得到浸渍液；所述增强材料为碳化硅晶须，增强材料的质量为环氧树脂质量的15％，分散处理前的纳米Al2O3的质量为环氧树脂质量的3％，硅烷偶联剂的质量为分散处理前的纳米Al2O3质量的4％；所述硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂；
步骤102、将玻璃纤维置于步骤101中所述浸渍液中浸渍，得到复合材料；所述复合材料中玻璃纤维的体积百分含量为60％；
步骤二、制备输电杆塔的复合杆段：根据国标风力要求和复合杆塔的结构设计选型设计模具的横截面，将步骤102中所述复合材料沿轴向铺设于模具上(按照发明专利201110004382.1中记载的纤维轴向铺设的过程进行铺设)，待铺设厚度达到所需厚度(15mm)时停止铺设；然后将铺设有复合材料的模具置于固化炉中，在温度为80℃的条件下固化3h，脱模后得到复合杆段(长度6.5m)；所述模具的横截面为椭圆形，所述椭圆形的长轴与短轴的长度之比为1.15；
步骤三、制备法兰式抱箍：采用模压成型法将步骤102中所述复合材料制成与步骤二中所述复合杆段的端部相配合的法兰式抱箍，模压成型的温度为80℃；
步骤四、装配复合杆段和法兰式抱箍：趁热在步骤二中所述复合杆段与法兰式抱箍连接的部位和法兰式抱箍内侧均涂覆纳米材料增强的树脂，将涂覆后的法兰式抱箍与复合杆段装配，然后趁热将大头针打入法兰式抱箍与复合杆段的连接部位，拧紧法兰式抱箍的螺栓，冷却后得到装配有法兰式抱箍的复合杆段；所述纳米材料增强的树脂由无水硫酸钙晶须和环氧树脂混合后搅拌均匀制成，纳米材料增强的树脂中无水硫酸钙晶须的质量百分含量为2％；
步骤五、将若干个步骤四中装配有法兰式抱箍的复合杆段依次连接，其中相邻两个复合杆段端部的法兰式抱箍通过螺栓相连接，得到抗强风的复合杆塔。
本实施例制造的复合杆塔的拉伸强度可达1.0GPa，弯曲强度达1.5GPa，经结构计算，可抗强风达75m/s；本实施例制造的复合杆塔具有憎水、抗紫外光、耐酸碱和抗冷热等性能，寿命可达40年，可用作110kV～220kV输电杆塔。
实施例4
本实施例与实施例3相同，其中不同之处在于：所述增强材料为微米级硅微粉或晶须，所述晶须为氧化铝晶须、氮化硅晶须、硅酸铝晶须、硼酸铝晶须或氧化镁晶须，或者为碳化硅晶须、氧化铝晶须、氮化硅晶须、硅酸铝晶须、硼酸铝晶须和氧化镁晶须中的至少两种。
实施例5
抗强风的复合杆塔的制造方法：
步骤一、制备复合材料：
步骤101、向经离子辐照法分散处理的纳米SiO2中加入增强材料和硅烷偶联剂，搅拌均匀得到混合粉体，将所述混合粉体加入聚氨酯树脂中搅拌均匀，得到浸渍液；所述增强材料为氮化硅晶须、硅酸铝晶须和氧化镁晶须(质量比为1:2:1)，增强材料的质量为聚氨酯树脂质量的18％，分散处理前的纳米SiO2的质量为聚氨酯树脂质量的4％，硅烷偶联剂的质量为分散处理前的纳米SiO2质量的3％；所述硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂；
步骤102、将玻璃纤维置于步骤101中所述浸渍液中浸渍，得到复合材料；所述复合材料中玻璃纤维的体积百分含量为62％；
步骤二、制备输电杆塔的复合杆段：根据国标风力要求和复合杆塔的结构设计选型设计模具的横截面，将步骤102中所述复合材料沿轴向铺设于模具上(按照发明专利201110004382.1中记载的纤维轴向铺设的过程进行铺设)，待铺设厚度达到所需厚度(11mm)时停止铺设；然后将铺设有复合材料的模具置于固化炉中，在温度为90℃的条件下固化2h，脱模后得到复合杆段(长度6m)；所述模具的横截面为圆形；
步骤三、制备法兰式抱箍：采用模压成型法将步骤102中所述复合材料制成与步骤二中所述复合杆段的端部相配合的法兰式抱箍，模压成型的温度为90℃；
步骤四、装配复合杆段和法兰式抱箍：趁热在步骤二中所述复合杆段与法兰式抱箍连接的部位和法兰式抱箍内侧均涂覆纳米材料增强的树脂，将涂覆后的法兰式抱箍与复合杆段装配，然后趁热将大头针打入法兰式抱箍与复合杆段的连接部位，拧紧法兰式抱箍的螺栓，冷却后得到装配有法兰式抱箍的复合杆段；所述纳米材料增强的树脂由无水硫酸钙晶须和聚氨酯树脂混合后搅拌均匀制成，纳米材料增强的树脂中无水硫酸钙晶须的质量百分含量为1％；
步骤五、将若干个步骤四中装配有法兰式抱箍的复合杆段依次连接，其中相邻两个复合杆段端部的法兰式抱箍通过螺栓相连接，得到抗强风的110kV复合杆塔。
本实施例制造的复合杆塔的拉伸强度可达0.8GPa，弯曲强度达1.0GPa，经结构计算，可抗强风达70m/s；本实施例制造的复合杆塔具有憎水、抗紫外光、耐酸碱和抗冷热等性能，寿命可达40年，可用作110kV～220kV输电杆塔。
实施例6
本实施例与实施例5相同，其中不同之处在于：所述增强材料为微米级硅微粉或晶须，所述晶须为碳化硅晶须、氧化铝晶须、氮化硅晶须、硅酸铝晶须、硼酸铝晶须和氧化镁晶须中的一种、两种或四种以上，或者为碳化硅晶须、氧化铝晶须、硅酸铝晶须、硼酸铝晶须和氧化镁晶须中的三种，或者为碳化硅晶须、氧化铝晶须、硼酸铝晶须和氧化镁晶须中的两种与氮化硅晶须的混合物，或者为碳化硅晶须、氧化铝晶须和硼酸铝晶须中的一种与氮化硅晶须和硅酸铝晶须的混合物。
实施例7
抗强风的复合杆塔的制造方法：
步骤一、制备复合材料：
步骤101、向经超声振动法分散处理的纳米SiO2中加入增强材料和硅烷偶联剂，搅拌均匀得到混合粉体，将所述混合粉体加入环氧树脂中搅拌均匀，得到浸渍液；所述增强材料为微米级硅微粉，增强材料的质量为环氧树脂质量的18％，分散处理前的纳米SiO2的质量为环氧树脂质量的4％，硅烷偶联剂的质量为分散处理前的纳米SiO2质量的4％；所述硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂；
步骤102、将玻璃纤维置于步骤101中所述浸渍液中浸渍，得到复合材料；所述复合材料中玻璃纤维的体积百分含量为60％；
步骤二、制备输电杆塔的复合杆段：根据国标风力要求和复合杆塔的结构设计选型设计模具的横截面，将步骤102中所述复合材料沿轴向铺设于模具上(按照发明专利201110004382.1中记载的纤维轴向铺设的过程进行铺设)，待铺设厚度达到所需厚度(15mm)时停止铺设；然后将铺设有复合材料的模具置于固化炉中，在温度为80℃的条件下固化3h，脱模后得到复合杆段(长度6.5m)；所述模具的横截面为椭圆形，所述椭圆形的长轴与短轴的长度之比为1.15；
步骤三、制备法兰式抱箍：采用模压成型法将步骤102中所述复合材料制成与步骤二中所述复合杆段的端部相配合的法兰式抱箍，模压成型的温度为80℃；
步骤四、装配复合杆段和法兰式抱箍：趁热在步骤二中所述复合杆段与法兰式抱箍连接的部位和法兰式抱箍内侧均涂覆纳米材料增强的树脂，将涂覆后的法兰式抱箍与复合杆段装配，然后趁热将大头针打入法兰式抱箍与复合杆段的连接部位，拧紧法兰式抱箍的螺栓，冷却后得到装配有法兰式抱箍的复合杆段；所述纳米材料增强的树脂由无水硫酸钙晶须和环氧树脂混合后搅拌均匀制成，纳米材料增强的树脂中无水硫酸钙晶须的质量百分含量为1.8％；
步骤五、将若干个步骤四中装配有法兰式抱箍的复合杆段依次连接，其中相邻两个复合杆段端部的法兰式抱箍通过螺栓相连接，得到抗强风的复合杆塔。
本实施例制造的复合杆塔的拉伸强度可达0.7GPa，弯曲强度达1.1GPa，经结构计算，可抗强风达65m/s；本实施例制造的复合杆塔具有憎水、抗紫外光、耐酸碱和抗冷热等性能，寿命可达40年，可用作110kV～220kV输电杆塔。
实施例8
本实施例与实施例7相同，其中不同之处在于：所述增强材料为碳化硅晶须、氧化铝晶须、氮化硅晶须、硅酸铝晶须、硼酸铝晶须和氧化镁晶须中的一种或几种。
实施例9
抗强风的复合杆塔的制造方法：
步骤一、制备复合材料：
步骤101、向经超分散剂分散法分散处理的纳米Al2O3中加入增强材料和硅烷偶联剂，搅拌均匀得到混合粉体，将所述混合粉体加入聚氨酯树脂中搅拌均匀，得到浸渍液；所述增强材料为微米级硅微粉，增强材料的质量为聚氨酯树脂质量的15％，分散处理前的纳米Al2O3的质量为聚氨酯树脂质量的5％，硅烷偶联剂的质量为分散处理前的纳米Al2O3质量的5％；所述硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂；
步骤102、将玻璃纤维置于步骤101中所述浸渍液中浸渍，得到复合材料；所述复合材料中玻璃纤维的体积百分含量为65％；
步骤二、制备输电杆塔的复合杆段：根据国标风力要求和复合杆塔的结构设计选型设计模具的横截面，将步骤102中所述复合材料沿轴向铺设于模具上(按照发明专利201110004382.1中记载的纤维轴向铺设的过程进行铺设)，待铺设厚度达到所需厚度(13mm)时停止铺设；然后将铺设有复合材料的模具置于固化炉中，在温度为100℃的条件下固化2h，脱模后得到复合杆段(长度6.5m)；所述模具的横截面为椭圆形，所述椭圆形的长轴与短轴的长度之比为1.18；
步骤三、制备法兰式抱箍：采用模压成型法将步骤102中所述复合材料制成与步骤二中所述复合杆段的端部相配合的法兰式抱箍，模压成型的温度为90℃；
步骤四、装配复合杆段和法兰式抱箍：趁热在步骤二中所述复合杆段与法兰式抱箍连接的部位和法兰式抱箍内侧均涂覆纳米材料增强的树脂，将涂覆后的法兰式抱箍与复合杆段装配，然后趁热将大头针打入法兰式抱箍与复合杆段的连接部位，拧紧法兰式抱箍的螺栓，冷却后得到装配有法兰式抱箍的复合杆段；所述纳米材料增强的树脂为由无水硫酸钙晶须和聚氨酯树脂混合后搅拌均匀制成，纳米材料增强的树脂中无水硫酸钙晶须的质量百分含量为1％；
步骤五、将若干个步骤四中装配有法兰式抱箍的复合杆段依次连接，其中相邻两个复合杆段端部的法兰式抱箍通过螺栓相连接，得到抗强风的复合杆塔。
本实施例制造的复合杆塔的拉伸强度可达0.8GPa，弯曲强度达1GPa，经结构计算，可抗强风达70m/s；本实施例制造的复合杆塔具有憎水、抗紫外光、耐酸碱和抗冷热等性能，寿命可达40年，可用作110kV～220kV输电杆塔。
实施例10
本实施例与实施例9相同，其中不同之处在于：所述增强材料为碳化硅晶须、氧化铝晶须、氮化硅晶须、硅酸铝晶须、硼酸铝晶须和氧化镁晶须中的一种或几种。
实施例11
抗强风的复合杆塔的制造方法：
步骤一、制备复合材料：
步骤101、向经超声振动法分散处理的纳米SiO2中加入增强材料和硅烷偶联剂，搅拌均匀得到混合粉体，将所述混合粉体加入环氧树脂中搅拌均匀，得到浸渍液；所述增强材料为氧化铝晶须和硼酸铝晶须(质量比为1:1)，增强材料的质量为环氧树脂质量的17％，分散处理前的纳米SiO2的质量为环氧树脂质量的3％，硅烷偶联剂的质量为分散处理前的纳米SiO2质量的3％；所述硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂；
步骤102、将玻璃纤维置于步骤101中所述浸渍液中浸渍，得到复合材料；所述复合材料中玻璃纤维的体积百分含量为63％；
步骤二、制备输电杆塔的复合杆段：根据国标风力要求和复合杆塔的结构设计选型设计模具的横截面，将步骤102中所述复合材料沿轴向铺设于模具上(按照发明专利201110004382.1中记载的纤维轴向铺设的过程进行铺设)，待铺设厚度达到所需厚度(15mm)时停止铺设；然后将铺设有复合材料的模具置于固化炉中，在温度为90℃的条件下固化2.5h，脱模后得到复合杆段(长度6.5m)；所述模具的横截面为圆形；
步骤三、制备法兰式抱箍：采用模压成型法将步骤102中所述复合材料制成与步骤二中所述复合杆段的端部相配合的法兰式抱箍，模压成型的温度为100℃；
步骤四、装配复合杆段和法兰式抱箍：趁热在步骤二中所述复合杆段与法兰式抱箍连接的部位和法兰式抱箍内侧均涂覆纳米材料增强的树脂，将涂覆后的法兰式抱箍与复合杆段装配，然后趁热将大头针打入法兰式抱箍与复合杆段的连接部位，拧紧法兰式抱箍的螺栓，冷却后得到装配有法兰式抱箍的复合杆段；所述纳米材料增强的树脂由无水硫酸钙晶须和环氧树脂混合后搅拌均匀制成，纳米材料增强的树脂中无水硫酸钙晶须的质量百分含量为2％；
步骤五、将若干个步骤四中装配有法兰式抱箍的复合杆段依次连接，其中相邻两个复合杆段端部的法兰式抱箍通过螺栓相连接，得到抗强风的复合杆塔。
本实施例制造的复合杆塔的拉伸强度可达0.6GPa，弯曲强度达1GPa，经结构计算，可抗强风达60m/s；本实施例制造的复合杆塔具有憎水、抗紫外光、耐酸碱和抗冷热等性能，寿命可达40年，可用作110kV～220kV输电杆塔。
实施例12
本实施例与实施例11相同，其中不同之处在于：所述增强材料为微米级硅微粉或晶须，所述晶须为碳化硅晶须、氧化铝晶须、氮化硅晶须、硅酸铝晶须、硼酸铝晶须和氧化镁晶须中的一种或三种以上，或者为碳化硅晶须、氮化硅晶须、硅酸铝晶须、硼酸铝晶须和氧化镁晶须中的两种，或者为碳化硅晶须、氮化硅晶须、硅酸铝晶须和氧化镁晶须中的一种与氧化铝晶须的混合物。
复合材料力学性能检测
将本发明实施例1制备的复合材料缠绕于纸质样板上，经日照(40℃)固化后切割成15mm×280mm×5mm的试样，切割后的试样经广州化工合成材料老化质量检验中心检测，检测项目为拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量，检测结果为试样的拉伸强度为1.05GPa，弯曲强度为1.56GPa，弯曲模量为50GPa。
断面的选择对复合杆塔弯曲截面模量和惯性矩的影响
本发明模具的横截面优选椭圆形，且所述椭圆形的长轴与短轴的长度之比为1.15～1.2。
选择模具为椭圆形时，杆头或杆身的截面为椭圆环，椭圆环的外周长轴为A，短轴为B；椭圆环的内周长轴为a，短轴为b；设A/B＝a/b＝k，则弯曲截面模量为：
电杆承受的应力σ应低于弯曲强度计算值，而σ＝M/W，M为已定值，W由k值决定，因此，随k值增大，电杆顶部挠度变小，当k取值为1.2时，横截面为椭圆环形的电杆可抗60m/s的台风。
下表为k值的增大倍数对弯曲截面模量和惯性矩增大倍数的影响。
| k值增大倍数 | 1.03 | 1.05 | 1.07 | 1.10 | 1.13 | 1.15 | 1.17 | 1.20 |
| 椭圆环面积增大倍数 | 1.03 | 1.05 | 1.07 | 1.10 | 1.13 | 1.15 | 1.17 | 1.20 |
| 弯曲截面模量增大倍数 | 1.06 | 1.10 | 1.14 | 1.21 | 1.27 | 1.32 | 1.36 | 1.44 |
| 惯性矩增大倍数 | 1.09 | 1.15 | 1.22 | 1.33 | 1.44 | 1.52 | 1.60 | 1.72 |
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、制备复合材料：
步骤101、向经分散处理的纳米材料中加入增强材料和硅烷偶联剂，搅拌均匀得到混合粉体，将所述混合粉体加入树脂中搅拌均匀，得到浸渍液；所述纳米材料为纳米SiO2或纳米Al2O3；所述增强材料为晶须或微米级硅微粉，增强材料的质量为树脂质量的15％～18％，分散处理前的纳米材料的质量为树脂质量的3％～5％，硅烷偶联剂的质量为分散处理前的纳米材料质量的3％～5％；所述树脂为环氧树脂或聚氨酯树脂；所述晶须为碳化硅晶须、氧化铝晶须、氮化硅晶须、硅酸铝晶须、硼酸铝晶须和氧化镁晶须中的一种或几种；
步骤102、将玻璃纤维置于步骤101中所述浸渍液中浸渍，得到复合材料；所述复合材料中玻璃纤维的体积百分含量为60％～65％；
步骤二、制备输电杆塔的复合杆段：将步骤102中所述复合材料沿轴向铺设于模具上，待铺设厚度达到所需厚度时停止铺设；然后将铺设有复合材料的模具置于固化炉中，在温度为80℃～100℃的条件下固化2h～3h，脱模后得到复合杆段；所述模具的横截面为椭圆形，所述椭圆形的长轴与短轴的长度之比为1.15～1.2；
步骤三、制备法兰式抱箍：采用模压成型法将步骤102中所述复合材料制成与步骤二中所述复合杆段的端部相配合的法兰式抱箍，模压成型的温度为80℃～100℃；
步骤四、装配复合杆段和法兰式抱箍：趁热在步骤二中所述复合杆段与法兰式抱箍连接的部位和法兰式抱箍内侧均涂覆纳米材料增强的树脂，将涂覆后的法兰式抱箍与复合杆段装配，拧紧法兰式抱箍的螺栓，冷却后得到装配有法兰式抱箍的复合杆段；所述纳米材料增强的树脂为采用无水硫酸钙晶须粘结的环氧树脂或采用无水硫酸钙晶须粘结的聚氨酯树脂，纳米材料增强的树脂中无水硫酸钙晶须的质量百分含量为1％～2％；
步骤五、将若干个步骤四中装配有法兰式抱箍的复合杆段依次连接，其中相邻两个复合杆段端部的法兰式抱箍通过螺栓相连接，得到抗强风的复合杆塔。
2.根据权利要求1所述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤101中所述硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1所述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤101中所述分散处理的方法为机械振捣法、超声振动法、离子辐照法或超分散剂分散法。
4.根据权利要求1所述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤二中铺设复合材料之前，根据国标风力要求和复合杆塔的结构设计选型设计模具的横截面。
5.根据权利要求1所述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤四中所述采用无水硫酸钙晶须粘结的环氧树脂由无水硫酸钙晶须和环氧树脂混合后搅拌均匀制成，采用无水硫酸钙晶须粘结的聚氨酯树脂由无水硫酸钙晶须和聚氨酯树脂混合后搅拌均匀制成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510438897.0A CN104963541B (zh) | 2015-07-23 | 2015-07-23 | 一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510438897.0A CN104963541B (zh) | 2015-07-23 | 2015-07-23 | 一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104963541A CN104963541A (zh) | 2015-10-07 |
| CN104963541B true CN104963541B (zh) | 2017-06-20 |
Family
ID=54217606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510438897.0A Expired - Fee Related CN104963541B (zh) | 2015-07-23 | 2015-07-23 | 一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104963541B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109577734A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-04-05 | 吉林吉大通信设计院股份有限公司长春分院 | 一种塔身加固装置及管状结构塔 |
| CN111852154B (zh) * | 2020-07-28 | 2021-07-06 | 安徽凯越电力杆塔有限公司 | 一种高强度复合材料电杆 |
| CN113352650B (zh) * | 2021-04-26 | 2022-05-31 | 江苏融至新材料有限公司 | 一种晶须复合物材料智慧塔杆的生产工艺 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8024908B2 (en) * | 2006-05-18 | 2011-09-27 | Williams Donald S | Pultruded utility structures |
| US8763313B2 (en) * | 2007-11-15 | 2014-07-01 | General Electric Company | Methods and systems for assembling a tower |
| NL2002363C2 (en) * | 2008-12-22 | 2010-06-23 | Jacobus Petrus Johannes Bisseling | Werkwijze en epoxymortel voor het herstellen van een aangetaste houtconstructie. |
| CN201546479U (zh) * | 2009-10-28 | 2010-08-11 | 赵欣荣 | 一种树脂复合材料单管塔连接结构 |
| CN101718149A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-06-02 | 常熟风范电力设备股份有限公司 | 一种复合材料杆塔及其制造工艺 |
| CN101775916A (zh) * | 2010-01-25 | 2010-07-14 | 江苏九鼎新材料股份有限公司 | 一种复合电力杆塔 |
| CN101798882A (zh) * | 2010-03-05 | 2010-08-11 | 广东电网公司深圳供电局 | 用于输配电网的混合结构复合杆塔及其制造方法 |
| CN101845913B (zh) * | 2010-05-31 | 2012-09-26 | 北京玻钢院复合材料有限公司 | 一种复合材料电线杆及其制备方法 |
| CN102041919B (zh) * | 2011-01-11 | 2012-01-11 | 孙仲齐 | 高压复合材料双回路单杆输电杆塔的制造方法 |
| CN102434019B (zh) * | 2011-10-31 | 2013-11-06 | 北京玻钢院复合材料有限公司 | 一种输电杆塔连接用的复合材料法兰及其制备方法 |
-
2015
- 2015-07-23 CN CN201510438897.0A patent/CN104963541B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104963541A (zh) | 2015-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104963541B (zh) | 一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法 | |
| CN102587279A (zh) | 一种钢绞线成品拉索及其制作方法 | |
| CN101906895B (zh) | 一种复合材料电力横担及其结构的设计方法 | |
| CN102535336B (zh) | 一种复合预应力筋成品拉索及其制作方法 | |
| CN104312105A (zh) | 一种碳材改性树脂/纤维复合材料及其制备方法 | |
| CN105439505B (zh) | 一种SiO2气凝胶砂浆及其制备方法 | |
| CN103498400A (zh) | 一种抗滑磨耗层及其制备方法 | |
| TW201945442A (zh) | Frp筋及其製造方法 | |
| CN102810346B (zh) | 一种碳纤维复合材料电缆及其电缆芯的制备方法 | |
| CN108407326A (zh) | 一种frp薄壁电杆及其制造方法 | |
| CN104806067A (zh) | 一种高强抗渗抗冻混凝土电杆 | |
| CN110863691A (zh) | 一种特种高强预应力混凝土电杆 | |
| CN202543802U (zh) | 一种复合预应力筋成品拉索 | |
| CN102261186A (zh) | 一种约束混凝土箱形柱结构及制作方法 | |
| CN106189973B (zh) | 一种快固型环氧浸渍胶及其制备方法 | |
| CN104700949B (zh) | 多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线的制备方法 | |
| CN106751467A (zh) | 一种环氧树脂基微纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN106633633A (zh) | 一种芳纶复合材料及其制备方法 | |
| CN103497693B (zh) | 一种用于制备f级多胶粉云母所采用的胶粘剂树脂组合物及其制备方法 | |
| CN208484260U (zh) | 一种frp薄壁电杆 | |
| CN206052574U (zh) | 预应力钢丝绳张拉系统 | |
| CN206220628U (zh) | 一种输电杆塔绝缘桁架模块 | |
| CN106785418A (zh) | 一种玻璃钢天线罩及其制备方法 | |
| CN204531181U (zh) | 复合线状体的末端固定结构 | |
| CN107234747A (zh) | 一种缠绕增强纤维、纤维增强复合材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170620 Termination date: 20200723 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |