CN109859894B - 架空输电线路用高强度铝合金导线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种架空输电线路用高强度铝合金导线，包括复合纤维加强芯和铝合金导体层，此铝合金导体层由绞合于复合纤维加强芯外的铝合金单线组成；所述复合纤维加强芯由碳纤维和玄武岩纤维混合成索并由热固性树脂组合物固化定型制得，此热固性树脂组合物由以下组分组成：双酚A型环氧树脂、酚醛型氰酸酯树脂、羟甲基乙二胺、4,4’‑二苯醚双马来酰亚胺、1,6‑己二醇二缩水甘油醚、2,4,6‑三(二甲氨基甲基)苯酚、四对甲苯基硼化四苯基膦、2,5‑二甲氧基苯乙胺、γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、N‑苯基‑2‑萘胺、液体丁腈橡胶；本发明架空输电线路用高强度铝合金导线导电率高，抗张强度大，对大风、暴雨等恶劣天气有很强的抵抗能力。

Description

架空输电线路用高强度铝合金导线
技术领域
本发明涉及一种铝合金导线，尤其涉及一种架空输电线路用高强度铝合金导线。
背景技术
电力远距离输送，地上部通常采用钢芯铝绞线，地下采用外表面挤包绝缘层的绝缘电缆。然而钢芯铝绞线抗张强度差，架空敷设跨距受到限制，且架空弛度大，不仅造成架设成本高，而且抵抗外力能力差，遇突然外力如大风、暴雨，容易发生断线事故。
碳纤维复合芯铝绞线是传统钢芯铝绞线的更新换代产品，此类铝绞线的核心技术在于芯棒的制造，现有复合纤维芯棒存在耐热性和圆整度差等问题从而影响铝绞线性能。因此，如何改善芯棒性能，从而开发出一种架空输电线路用高强度铝合金导线成为本领域技术人员努力的方向。
发明内容
本发明目的在于提供一种架空输电线路用高强度铝合金导线，该铝合金导线导电率高、耐热性能优良，用于架空输电线路铺设时使用寿命长，能够有效降低维护成本。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种架空输电线路用高强度铝合金导线，包括复合纤维加强芯和铝合金导体层，此铝合金导体层由绞合于复合纤维加强芯外的铝合金单线组成，此铝合金单线合金成分重量百分比控制在：Zr：0.03~0.2%、Y：0.01~0.15%、B：0.02~0.25%、Sc：0.005~0.01%、杂质<0.3%、其余为铝；
所述复合纤维加强芯由碳纤维和玄武岩纤维混合成索并由热固性树脂组合物固化定型制得，此热固性树脂组合物由以下重量份组分组成：
双酚A型环氧树脂 50~75份，
酚醛型氰酸酯树脂 15~25份，
羟甲基乙二胺 25~35份，
4,4’-二苯醚双马来酰亚胺 5~10份，
1,6-己二醇二缩水甘油醚 15~30份，
2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚 0.5~4份，
四对甲苯基硼化四苯基膦 0.3~2份，
2,5-二甲氧基苯乙胺 0.1~1份，
γ-氨丙基三乙氧基硅烷 1~5份，
N-苯基-2-萘胺 0.5~3份，
液体丁腈橡胶 3~10份。
上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：
1. 上述方案中，所述碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维。
2. 上述方案中，所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为300~500。
3. 上述方案中，所述碳纤维和玄武岩纤维的截面积比例为3：1~1：1。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1. 本发明架空输电线路用高强度铝合金导线，采用由碳纤维和玄武岩纤维混合成索并由热固性树脂组合物固化定型制得的复合纤维作为加强芯，其抗张强度高，重量轻，弛度小，可使架空跨距增加，架杆高度降低，节约架设成本；此热固性树脂组合物对碳纤维和玄武岩纤维具有良好的粘结性能，配方在环氧树脂和氰酸酯树脂的基础上，又添加了4,4’-二苯醚双马来酰亚胺和2,5-二甲氧基苯乙胺，使树脂固化线性收缩率显著降低，改善了由于树脂固化收缩率大、尺寸不稳定而导致的加强芯外表面圆整度不好的问题，进而提高了该铝合金导线的结构稳定性。
2. 本发明架空输电线路用高强度铝合金导线，其复合纤维加强芯制备过程中使用的热固性树脂组合物配方选用双酚A型环氧树脂50~75份和酚醛型氰酸酯树脂15~25份，还加入了四对甲苯基硼化四苯基膦0.3~2份，在保证树脂力学性能的前提下，使其耐高温性能得到了极大的改善，玻璃化温度达到200℃以上，能够保证树脂长期在高温下工作并保持稳定的性能，提高了铝合金导线的使用寿命。
3. 本发明架空输电线路用高强度铝合金导线，其采用的铝合金单线合金成分重量百分比控制在：Zr：0.03~0.2%、Y：0.01~0.15%、B：0.02~0.25%、Sc：0.005~0.01%、杂质<0.3%、其余为铝，该铝合金单线电阻率低，且耐热性能好，在高温处理（230℃，1h/180℃，4h）后，其抗拉强度保持率大于92%，使本发明铝合金导线的运行温度得到了显著提高。
附图说明
附图1为本发明架空输电线路用高强度铝合金导线结构示意图。
以上附图中：1、复合纤维加强芯；2、铝合金导体层；3、铝合金单线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1~4：一种架空输电线路用高强度铝合金导线，包括复合纤维加强芯1和铝合金导体层2，此铝合金导体层2由绞合于复合纤维加强芯1外的铝合金单线3组成，此铝合金单线3合金成分重量百分比控制在：Zr：0.03~0.2%、Y：0.01~0.15%、B：0.02~0.25%、Sc：0.005~0.01%、杂质<0.3%、其余为铝；
所述复合纤维加强芯1由碳纤维和玄武岩纤维混合成索并由热固性树脂组合物固化定型制得，此热固性树脂组合物由以下重量份组分组成：
表1
组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
双酚A型环氧树脂 50 60 55 75
酚醛型氰酸酯树脂 25 15 20 18
羟甲基乙二胺 35 30 25 29
4,4’-二苯醚双马来酰亚胺 6 5 8 10
1,6-己二醇二缩水甘油醚 15 23 28 30
2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚 0.5 2 1 4
四对甲苯基硼化四苯基膦 1.5 2 0.3 1.2
2,5-二甲氧基苯乙胺 0.1 0.3 0.6 1
γ-氨丙基三乙氧基硅烷 1 2.5 5 3.5
N-苯基-2-萘胺 3 0.5 1.8 2.5
液体丁腈橡胶 3 5 8 10
所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为300~500。
其制备方法包括以下步骤：
S1. 将碳纤维和玄武岩纤维置于放纱架上分纱，每根碳纤维和玄武岩纤维的张力均调整至0.3~0.4kg，将调整好张力和直线度的碳纤维和玄武岩纤维进行脱水处理，然后牵引通过恒温胶槽浸润热固性树脂组合物；
S2. 使浸润过热固性树脂组合物的碳纤维和玄武岩纤维通过加热成型模具固化成型，制得复合纤维加强芯1，所述加热成型模具分三区加热，三区温度分别为：120~140℃、170℃、180~195℃；
S3. 加工制得直径9.5mm的铝合金杆，然后通过铝合金拉丝机拉丝得铝合金单线3，此铝合金单线3合金成分重量百分比控制在：Zr：0.03~0.2%、Y：0.01~0.15%、B：0.02~0.25%、Sc：0.005~0.01%、杂质<0.3%、其余为铝；
S4. 将若干根铝合金单线3绞合于复合纤维加强芯1外表面形成铝合金导体层2，制成架空输电线路用高强度铝合金导线成品。
对比例1~3：一种铝合金导线，包括复合纤维加强芯1和铝合金导体层2，此铝合金导体层2由绞合于复合纤维加强芯1外的铝合金单线3组成，此铝合金单线3合金成分重量百分比控制在：Zr：0.03~0.2%、Y：0.01~0.15%、B：0.02~0.25%、杂质<0.3%、其余为铝；
所述复合纤维加强芯1由碳纤维和玄武岩纤维混合成索并由热固性树脂组合物固化定型制得，此热固性树脂组合物由以下重量份组分组成：
表2
组分 对比例1 对比例2 对比例3
双酚A型环氧树脂 75 50 65
酚醛型氰酸酯树脂 5 35 20
羟甲基乙二胺 30 25 29
4,4’-二苯醚双马来酰亚胺 - - 8
1,6-己二醇二缩水甘油醚 15 23 30
2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚 4 2 1
四对甲苯基硼化四苯基膦 1.5 2 -
2,5-二甲氧基苯乙胺 - 0.3 -
γ-氨丙基三乙氧基硅烷 3 1 5
N-苯基-2-萘胺 2.5 0.5 1.8
液体丁腈橡胶 10 3 6
所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为300~500。
制备工艺方法同实施例。
上述实施例1~4和对比例1~3制得的产品性能如表3所示：
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE001
如表3的评价结果所示，本发明实施例中的铝合金单线导电率和耐热性能均优于各对比例，提高了导线运行温度；另外本发明实施例中采用的热固性树脂组合物玻璃化温度高，固化线性收缩率低，用于复合纤维加强芯制备能够保证加强芯外表面的圆整度，并能在长期在高温下工作保持稳定的性能，提高了导线的安全性、稳定性和可靠性。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种架空输电线路用高强度铝合金导线，其特征在于：包括复合纤维加强芯（1）和铝合金导体层（2），此铝合金导体层（2）由绞合于复合纤维加强芯（1）外的铝合金单线（3）组成，此铝合金单线（3）合金成分重量百分比控制在：Zr：0.03~0.2%、Y：0.01~0.15%、B：0.02~0.25%、Sc：0.005~0.01%、杂质<0.3%、其余为铝；
所述复合纤维加强芯（1）由碳纤维和玄武岩纤维混合成索并由热固性树脂组合物固化定型制得，此热固性树脂组合物由以下重量份组分组成：
双酚A型环氧树脂 50~75份，
酚醛型氰酸酯树脂 15~25份，
羟甲基乙二胺 25~35份，
4,4’-二苯醚双马来酰亚胺 5~10份，
1,6-己二醇二缩水甘油醚 15~30份，
2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚 0.5~4份，
四对甲苯基硼化四苯基膦 0.3~2份，
2,5-二甲氧基苯乙胺 0.1~1份，
γ-氨丙基三乙氧基硅烷 1~5份，
N-苯基-2-萘胺 0.5~3份，
液体丁腈橡胶 3~10份。
2.根据权利要求1所述的架空输电线路用高强度铝合金导线，其特征在于：所述碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维。
3.根据权利要求1所述的架空输电线路用高强度铝合金导线，其特征在于：所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为300~500。
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