CN110343367A - 一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯 - Google Patents

一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯，所述的复合芯由以下重量百分比的原料制成；碳纤维4‑12％，芳纶纤维12‑25％，聚乙烯醇纤维15‑26％，余量为改性环氧树脂；所述的改性环氧树脂由以下重量份数的原料配制而成：环氧树脂60‑80份、苯乙烯‑马来酸酐共聚物20‑30份，改性氮化硅10‑20份、固化剂50‑65份和稀释剂15‑30份。本发明架空导线用高韧性碳纤维复合芯韧性好，耐高温性能优异。

Description

一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯
技术领域
本发明属于输电导线技术领域，具体涉及一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯。
背景技术
输电导线是架空线路的主要组成部分，它担负着电源向电力负荷中心传递电能的作用，在输电线路中占有极其重要的位置，随着社会和经济的发展，电力负荷供应增加迅速，很多架空导线的电力输送容量接近或者超过了设计值，架空导线电能输送容量亟待提高。线路输送容量的增大，受诸多因素的制约，其中最主要的因素为：导线的电阻特性和导线机械强度特性。当线路输送容量增大时（通过导线的电流增大时），因为导线电阻的存在，输电线路上的热损耗增加，导线温度升高，由于金属材料具有软化特性，当导线温度升高到一定程度后，导线材料的机械强度残存率会迅速下降，线路导线存在较大的断线风险。
目前，输电线路中大量采用的导线为钢芯铝绞线，钢芯铝绞线由钢芯和硬铝构成，但是，钢芯铝绞线导电性能差，传输容易受到限制，电能损耗大，又容易锈蚀，因此，近年来复合材料芯导线逐渐得到推广应用，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，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容量输送需求。其中，复合材料芯导线中应用比较多的是碳纤维复合芯铝绞线，碳纤维复合芯中心层为碳纤维束与高温环氧树脂浸渍；外层由玻璃纤维与同样的高性能环氧树脂浸渍，利用拉挤工艺，树脂固化成型，得到碳纤维复合材料芯。但是，碳纤维复合芯中环氧树脂与无机纤维的粘合性较差，而且环氧树脂高温固化后，韧性变差，碳纤维复合芯铝绞线容易开裂或者折断。
公告号为CN102516708B的中国专利公开了一种用于电网输电线路导线的复合芯及其制备方法，所述复合芯具有高强度、高韧性、高玻璃化转变温度及表面光洁。复合芯的材料包括树脂材料和增强材料，树脂材料包括热固性树脂、固化剂、促进剂、脱模剂、增韧剂及纳米颗粒，增强材料为选自碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、PBI 纤维中的一种或几种。该发明的复合芯纤维含量 Vf＝50-80％，复合芯抗拉强度不低于 2100MPa，复合芯玻璃化转变温度不低于 180℃。复合芯韧性显著提高，降低复合芯在生产、运输及挂线施工过程中因脆性因素造成的断裂及开裂几率。但是，该专利树脂材料与纤维增强材料的粘合性较差，仍然容易开裂，复合芯表面出现裂纹。
公告号为102602083B的中国专利公开了一种纤维增强复合材料芯及其制备方法。纤维增强复合材料芯是由内部结构和外层绝缘结构组成的，内部结构由多根平行或螺旋扭转的纤维增强耐高温树脂基细杆粘结而成，外层绝缘结构为耐高温不导电树脂涂层或耐高温、非导电纤维增强树脂层，其厚度为导线芯直径的 10～40％，并且沿周长厚度均匀。多根纤维增强耐高温树脂基细杆通过注入胶黏剂的楔形口模，纤维增强耐高温树脂基细杆通过胶黏剂粘合在一起，涂覆纤维增强树脂复合材料层或树脂涂层，通过高温口模，固化成型。该发明横向抗剪性能、抗压性能、韧性及抗疲劳性能显著增强，避免现有碳纤维复合芯性脆、易折断、铝绞线使用中断裂等缺陷，大幅度提高其安全性能与寿命。但是，该专利纤维增强耐高温树脂基细杆由连续纤维束与耐高温树脂经拉挤工艺制备而成，耐高温环氧树脂为玻璃化温度在 100～250℃之间的环氧树脂或乙烯基聚酯，韧性较差。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯，由以下重量百分比的原料制成；
碳纤维4-12％，芳纶纤维12-25％，聚乙烯醇纤维15-26％，余量为改性环氧树脂；
所述的改性环氧树脂由以下重量份数的原料配制而成：
环氧树脂60-80份、苯乙烯-马来酸酐共聚物20-30份，改性氮化硅10-20份、固化剂50-65份和稀释剂15-30份。
优选地，所述的环氧树脂为热固性环氧树脂，玻璃化温度≥190℃，25℃粘度为500～1000 mPa·s，密度为1.15-1.18g/cm3，160℃凝胶时间40～60s。
优选地，所述的改性氮化硅的制备方法包括以下步骤：
将氮化硅在二甲基乙酰胺中分散均匀，然后升温至70-90℃，加入1-3%氮化硅重量的偶联剂，保温3-5h，降至室温，即得。
优选地，所述的氮化硅粒径为0.3-3μm，密度3-3.5g/cm3，热导率20-30W/m·K。
优选地，所述偶联剂为KH550、KH560或KH570。
优选地，所述的碳纤维拉伸强度4.5-5.5GPa，断裂伸长率为1.5-2.1%，弹性模量为230-250 GPa。
优选地，所述的芳纶纤维拉伸强度1.7-4GPa，断裂伸长率为2.5-3.5%，弹性模量60-70 GPa。
优选地，所述的聚乙烯醇纤维的拉伸强度1.5-3GPa，断裂伸长率为6-11%，弹性模量35-60 GPa。
优选地，所述的固化剂为桐油酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐或者甲基纳迪克酸酐。
优选地，所述的稀释剂为辛基缩水甘油醚、三羟甲基丙烷缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚或二缩水甘油基苯胺。
近年来复合材料芯导线逐渐得到推广应用，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，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容量输送需求。
日本于 20 世纪 90 年代开发了复合材料合成芯导线，产品分为碳纤维芯铝绞线和耐热碳纤维芯耐热铝合金绞线两种。复合芯的质量是常规钢芯的 1/5，线膨胀系数约为钢芯的 1/12。美国的 CTC 公司于 2003 年推出碳纤维复合芯铝绞线，其芯线是以碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的单根芯棒，碳纤维采用聚酰胺耐火处理、碳化而成；高强度、高韧性配方的环氧树脂具有很强的耐冲击性、耐抗力应力和弯曲应力。将碳纤维与玻璃纤维进行预拉伸后，在环氧树脂中浸渍，然后在高温模具中固化成型为复合材料芯线。芯线外层与邻外层为梯形截面铝线股。此芯线与传统导线相比具有重量轻、强度大、低线损、弛度小等优点。国内对高韧性复合芯导线的研究主要是：环氧树脂加入一些增韧剂、纳米材料等方法来提高导线韧性（CN102516708B、CN102604328A、CN101789289B等），所得碳纤维复合芯导线抗拉强度≥2100MPa，机械强度高，密度≤2.0g/cm3，重量轻，玻璃化转变温度≥190℃，线性膨胀系数≤2.0×10-6 /℃，卷绕（50D，1圈）不开裂、不断裂，韧性好，满足标准《架空导线用纤维增强树脂基复合材料芯棒》（GB/T29324-2012）的要求，实现了架空导线增容的效果。目前很少有研究改变添加无机原料的界面性能来提高环氧树脂韧性，这种方法会降低无机纤维与环氧树脂的连接性能，而且操作复杂，制作条件比较苛刻，难以推广使用。
本发明在现有技术的基础上，在环氧树脂中添加苯乙烯-马来酸酐共聚物和改性氮化硅，采用断裂伸长率高的芳纶纤维和聚乙烯醇纤维，提高了原料之间的相容性，而且复合线芯韧性大幅度提高，详述如下：
本发明积极有益效果：
1. 本发明环氧树脂粘度低，易于充分浸渍碳纤维，而且耐高温，传热性好，具有优良的绝缘性能和阻燃性能；苯乙烯-马来酸酐共聚物改变无机纤维与环氧树脂的界面内应力，改善了无机纤维与环氧树脂的润湿性和界面结合性，提高无机纤维与环氧树脂之间的粘结性，而且苯乙烯-马来酸酐共聚物耐高温性能优异；碳化硅经过偶联剂改性，提高了碳化硅的耐高温性能，而且能够与环氧树脂和苯乙烯-马来酸酐共聚物较好相容，各原料粘结性好。而且本发明复合芯增强纤维采用碳纤维、芳纶纤维和聚乙烯醇纤维合用，碳纤维拉伸强度高，断裂伸长率较大；芳纶纤维和聚乙烯醇纤维断裂伸长率高，而且与聚合物的相容性好，三者共同使用，提高了复合芯的机械强度和韧性。本发明高韧性碳纤维复合芯密度为1.71-1.85g/cm3，重量轻；抗拉强度为2412-2536MPa，线膨胀系数为（1.58-1.75）×10-6 /℃，卷绕（50D，1圈）不开裂、不断裂，机械强度高，韧性好；玻璃化转变温度197-217℃，耐热性能优异。所制备的导线线密度891.2-925.6kg/km，重量轻；拉断力为112-134kN，韧性好；导线直流电阻为0.081-0.0.09Ω/km，导电性能优异；允许最高运行温度为160℃，耐高温性能优异。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。
实施例1
一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯，由以下重量百分比的原料制成；
碳纤维4％，芳纶纤维15％，聚乙烯醇纤维20％，余量为改性环氧树脂；
所述的改性环氧树脂由以下重量份数的原料配制而成：
环氧树脂60-80份、苯乙烯-马来酸酐共聚物20-30份，改性氮化硅10-20份、固化剂50份和稀释剂15份。
所述的环氧树脂为热固性环氧树脂，玻璃化温度≥190℃，25℃粘度为500～1000mPa·s，密度为1.15-1.18g/cm3，160℃凝胶时间40～60s。
所述的改性氮化硅的制备方法包括以下步骤：
将氮化硅在二甲基乙酰胺中分散均匀，氮化硅与二甲基乙酰胺用量比为1g:20mL，然后升温至70℃，加入1%氮化硅重量的偶联剂KH550，保温5h，降至室温，即得。
所述的氮化硅粒径为0.3-3μm，密度3-3.5g/cm3，热导率20-30W/m·K。
所述的碳纤维拉伸强度4.5-5.5GPa，断裂伸长率为1.5-2.1%，弹性模量为230-250GPa。
所述的芳纶纤维拉伸强度1.7-4GPa，断裂伸长率为2.5-3.5%，弹性模量60-70GPa。
所述的聚乙烯醇纤维的拉伸强度1.5-3GPa，断裂伸长率为6-11%，弹性模量35-60GPa。
所述的固化剂为桐油酸酐。
所述的稀释剂为辛基缩水甘油醚。
实施例2
一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯，由以下重量百分比的原料制成；
碳纤维6％，芳纶纤维12％，聚乙烯醇纤维20％，余量为改性环氧树脂；
所述的改性环氧树脂由以下重量份数的原料配制而成：
环氧树脂63份、苯乙烯-马来酸酐共聚物25份，改性氮化硅12份、固化剂55份和稀释剂18份。
所述的环氧树脂为热固性环氧树脂，玻璃化温度≥190℃，25℃粘度为500～1000mPa·s，密度为1.15-1.18g/cm3，160℃凝胶时间40～60s。
所述的改性氮化硅的制备方法包括以下步骤：
将氮化硅在二甲基乙酰胺中分散均匀，氮化硅与二甲基乙酰胺用量比为1g:10mL，然后升温至75℃，加入1%氮化硅重量的偶联剂KH570，保温4h，降至室温，即得。
所述的氮化硅粒径为0.3-3μm，密度3-3.5g/cm3，热导率20-30W/m·K。
所述的碳纤维拉伸强度4.5-5.5GPa，断裂伸长率为1.5-2.1%，弹性模量为230-250GPa。
所述的芳纶纤维拉伸强度1.7-4GPa，断裂伸长率为2.5-3.5%，弹性模量60-70GPa。
所述的聚乙烯醇纤维的拉伸强度1.5-3GPa，断裂伸长率为6-11%，弹性模量35-60GPa。
所述的固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐。
所述的稀释剂为丙三醇三缩水甘油醚。
实施例3
一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯，由以下重量百分比的原料制成；
碳纤维7％，芳纶纤维20％，聚乙烯醇纤维15％，余量为改性环氧树脂；
所述的改性环氧树脂由以下重量份数的原料配制而成：
环氧树脂65份、苯乙烯-马来酸酐共聚物25份，改性氮化硅15份、固化剂55份和稀释剂20份。
所述的环氧树脂为热固性环氧树脂，玻璃化温度≥190℃，25℃粘度为500～1000mPa·s，密度为1.15-1.18g/cm3，160℃凝胶时间40～60s。
所述的改性氮化硅的制备方法包括以下步骤：
将氮化硅在二甲基乙酰胺中分散均匀，氮化硅与二甲基乙酰胺用量比为1g:20mL，然后升温至80℃，加入2%氮化硅重量的偶联剂KH560，保温5h，降至室温，即得。
所述的氮化硅粒径为0.3-3μm，密度3-3.5g/cm3，热导率20-30W/m·K。
所述的碳纤维拉伸强度4.5-5.5GPa，断裂伸长率为1.5-2.1%，弹性模量为230-250GPa。
所述的芳纶纤维拉伸强度1.7-4GPa，断裂伸长率为2.5-3.5%，弹性模量60-70GPa。
所述的聚乙烯醇纤维的拉伸强度1.5-3GPa，断裂伸长率为6-11%，弹性模量35-60GPa。
所述的固化剂为甲基纳迪克酸酐。
所述的稀释剂为二缩水甘油基苯胺。
实施例4
一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯，由以下重量百分比的原料制成；
碳纤维6％，芳纶纤维17％，聚乙烯醇纤维20％，余量为改性环氧树脂；
所述的改性环氧树脂由以下重量份数的原料配制而成：
环氧树脂70份、苯乙烯-马来酸酐共聚物25份，改性氮化硅15份、固化剂58份和稀释剂25份。
所述的环氧树脂为热固性环氧树脂，玻璃化温度≥190℃，25℃粘度为500～1000mPa·s，密度为1.15-1.18g/cm3，160℃凝胶时间40～60s。
所述的改性氮化硅的制备方法包括以下步骤：
将氮化硅在二甲基乙酰胺中分散均匀，氮化硅与二甲基乙酰胺用量比为1g:20mL，然后升温至80℃，加入1.5%氮化硅重量的偶联剂KH560，保温4h，降至室温，即得。
所述的氮化硅粒径为0.3-3μm，密度3-3.5g/cm3，热导率20-30W/m·K。
所述的碳纤维拉伸强度4.5-5.5GPa，断裂伸长率为1.5-2.1%，弹性模量为230-250GPa。
所述的芳纶纤维拉伸强度1.7-4GPa，断裂伸长率为2.5-3.5%，弹性模量60-70GPa。
所述的聚乙烯醇纤维的拉伸强度1.5-3GPa，断裂伸长率为6-11%，弹性模量35-60GPa。
所述的固化剂为甲基纳迪克酸酐。
所述的稀释剂为三羟甲基丙烷缩水甘油醚。
实施例5
一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯，由以下重量百分比的原料制成；
碳纤维8％，芳纶纤维17％，聚乙烯醇纤维20％，余量为改性环氧树脂；
所述的改性环氧树脂由以下重量份数的原料配制而成：
环氧树脂70份、苯乙烯-马来酸酐共聚物25份，改性氮化硅15份、固化剂56份和稀释剂20份。
所述的环氧树脂为热固性环氧树脂，玻璃化温度≥190℃，25℃粘度为500～1000mPa·s，密度为1.15-1.18g/cm3，160℃凝胶时间40～60s。
所述的改性氮化硅的制备方法包括以下步骤：
将氮化硅在二甲基乙酰胺中分散均匀，氮化硅与二甲基乙酰胺用量比为1g:15mL，然后升温至80℃，加入2%氮化硅重量的偶联剂KH570，保温4h，降至室温，即得。
所述的氮化硅粒径为0.3-3μm，密度3-3.5g/cm3，热导率20-30W/m·K。
所述的碳纤维拉伸强度4.5-5.5GPa，断裂伸长率为1.5-2.1%，弹性模量为230-250GPa。
所述的芳纶纤维拉伸强度1.7-4GPa，断裂伸长率为2.5-3.5%，弹性模量60-70GPa。
所述的聚乙烯醇纤维的拉伸强度1.5-3GPa，断裂伸长率为6-11%，弹性模量35-60GPa。
所述的固化剂为桐油酸酐。
所述的稀释剂为三羟甲基丙烷缩水甘油醚。
实施例6
一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯，由以下重量百分比的原料制成；
碳纤维6％，芳纶纤维25％，聚乙烯醇纤维15％，余量为改性环氧树脂；
所述的改性环氧树脂由以下重量份数的原料配制而成：
环氧树脂75份、苯乙烯-马来酸酐共聚物30份，改性氮化硅18份、固化剂60份和稀释剂25份。
所述的环氧树脂为热固性环氧树脂，玻璃化温度≥190℃，25℃粘度为500～1000mPa·s，密度为1.15-1.18g/cm3，160℃凝胶时间40～60s。
所述的改性氮化硅的制备方法包括以下步骤：
将氮化硅在二甲基乙酰胺中分散均匀，氮化硅与二甲基乙酰胺用量比为1g:20mL，然后升温至85℃，加入1%氮化硅重量的偶联剂KH550，保温5h，降至室温，即得。
所述的氮化硅粒径为0.3-3μm，密度3-3.5g/cm3，热导率20-30W/m·K。
所述的碳纤维拉伸强度4.5-5.5GPa，断裂伸长率为1.5-2.1%，弹性模量为230-250GPa。
所述的芳纶纤维拉伸强度1.7-4GPa，断裂伸长率为2.5-3.5%，弹性模量60-70GPa。
所述的聚乙烯醇纤维的拉伸强度1.5-3GPa，断裂伸长率为6-11%，弹性模量35-60GPa。
所述的固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐。
所述的稀释剂为新戊二醇二缩水甘油醚。
实施例7
一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯，由以下重量百分比的原料制成；
碳纤维10％，芳纶纤维15％，聚乙烯醇纤维26％，余量为改性环氧树脂；
所述的改性环氧树脂由以下重量份数的原料配制而成：
环氧树脂68份、苯乙烯-马来酸酐共聚物26份，改性氮化硅20份、固化剂65份和稀释剂27份。
所述的环氧树脂为热固性环氧树脂，玻璃化温度≥190℃，25℃粘度为500～1000mPa·s，密度为1.15-1.18g/cm3，160℃凝胶时间40～60s。
所述的改性氮化硅的制备方法包括以下步骤：
将氮化硅在二甲基乙酰胺中分散均匀，氮化硅与二甲基乙酰胺用量比为1g:10mL，然后升温至70℃，加入3%氮化硅重量的偶联剂KH570，保温3h，降至室温，即得。
所述的氮化硅粒径为0.3-3μm，密度3-3.5g/cm3，热导率20-30W/m·K。
所述的碳纤维拉伸强度4.5-5.5GPa，断裂伸长率为1.5-2.1%，弹性模量为230-250GPa。
所述的芳纶纤维拉伸强度1.7-4GPa，断裂伸长率为2.5-3.5%，弹性模量60-70GPa。
所述的聚乙烯醇纤维的拉伸强度1.5-3GPa，断裂伸长率为6-11%，弹性模量35-60GPa。
所述的固化剂为桐油酸酐。
所述的稀释剂为间苯二酚二缩水甘油醚。
实施例8
一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯，由以下重量百分比的原料制成；
碳纤维12％，芳纶纤维20％，聚乙烯醇纤维15％，余量为改性环氧树脂；
所述的改性环氧树脂由以下重量份数的原料配制而成：
环氧树脂80份、苯乙烯-马来酸酐共聚物30份，改性氮化硅20份、固化剂65份和稀释剂30份。
所述的环氧树脂为热固性环氧树脂，玻璃化温度≥190℃，25℃粘度为500～1000mPa·s，密度为1.15-1.18g/cm3，160℃凝胶时间40～60s。
所述的改性氮化硅的制备方法包括以下步骤：
将氮化硅在二甲基乙酰胺中分散均匀，氮化硅与二甲基乙酰胺用量比为1g:20mL，然后升温至90℃，加入1.5%氮化硅重量的偶联剂KH570，保温3h，降至室温，即得。
所述的氮化硅粒径为0.3-3μm，密度3-3.5g/cm3，热导率20-30W/m·K。
所述的碳纤维拉伸强度4.5-5.5GPa，断裂伸长率为1.5-2.1%，弹性模量为230-250GPa。
所述的芳纶纤维拉伸强度1.7-4GPa，断裂伸长率为2.5-3.5%，弹性模量60-70GPa。
所述的聚乙烯醇纤维的拉伸强度1.5-3GPa，断裂伸长率为6-11%，弹性模量35-60GPa。
所述的固化剂为甲基纳迪克酸酐。
所述的稀释剂为二缩水甘油基苯胺。
对比实施例1
本实施例架空导线用高韧性碳纤维复合芯与实施例4基本相同，相同之处不重述，有些不同的是：将苯乙烯-马来酸酐共聚物替换为聚酰胺。
对比实施例2
本实施例架空导线用高韧性碳纤维复合芯与实施例4基本相同，相同之处不重述，有些不同的是：将改性氮化硅替换为氮化硅。
将本发明实施例1-8以及对比实施例1-2得到的复合芯进行性能检测，检测结果见表1。
在本发明实施例1-8以及对比实施例1-2的碳纤维复合芯外绞合两层铝型线，内层6根，外层10根，内外两层铝型线绞合方向相反；内层单根截面为19.45mm2，型线弧度为58.5°，单根抗拉强度为88MPa；外层单根截面为19.39mm2，型线弧度为34.5°，单根抗拉强度为86MPa；复合芯股数为1根，直径为7.0mm；采用现有的挤压成型工艺制备成导线，绞合铝型线后导线直径为22mm，对导线进行性能测试，检测结果见表2。
表1 本发明架空导线用高韧性碳纤维复合芯的性能检测结果
表2本发明导线的性能检测结果
由表1可知，本发明架空导线用高韧性碳纤维复合芯密度为1.71-1.85g/cm3，重量轻；抗拉强度为2412-2536MPa，线膨胀系数为（1.58-1.75）×10-6 /℃，卷绕（50D，1圈）不开裂、不断裂，机械强度高，韧性好；玻璃化转变温度197-217℃，耐热性能优异。
由表2可知，采用表1复合芯制备的导线线密度891.2-925.6kg/km，重量轻；拉断力为112-134kN，韧性好；导线直流电阻为0.081-0.0.09Ω/km，导电性能优异；允许最高运行温度为160℃，耐高温性能优异。
当对比实施例1将苯乙烯-马来酸酐共聚物替换为聚酰胺，当对比实施例2将改性氮化硅替换为氮化硅，架空导线用高韧性碳纤维复合芯以及制备得到的导线综合性能均下降，尤其是韧性。

Claims (10)

1.一种架空导线用高韧性碳纤维复合芯，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成；
碳纤维4-12％，芳纶纤维12-25％，聚乙烯醇纤维15-26％，余量为改性环氧树脂；
所述的改性环氧树脂由以下重量份数的原料配制而成：
环氧树脂60-80份、苯乙烯-马来酸酐共聚物20-30份，改性氮化硅10-20份、固化剂50-65份和稀释剂15-30份。
2.根据权利要求1所述的架空导线用高韧性碳纤维复合芯，其特征在于，所述的环氧树脂为热固性环氧树脂，玻璃化温度≥190℃，25℃粘度为500～1000 mPa·s，密度为1.15-1.18g/cm3，160℃凝胶时间40～60s。
3.根据权利要求1所述的架空导线用高韧性碳纤维复合芯，其特征在于，所述的改性氮化硅的制备方法包括以下步骤：
将氮化硅在二甲基乙酰胺中分散均匀，然后升温至70-90℃，加入1-3%氮化硅重量的偶联剂，保温3-5h，降至室温，即得。
4.根据权利要求3所述的架空导线用高韧性碳纤维复合芯，其特征在于，所述的氮化硅粒径为0.3-3μm，密度3-3.5g/cm3，热导率20-30W/m·K。
5.根据权利要求3所述的架空导线用高韧性碳纤维复合芯，其特征在于，所述偶联剂为KH550、KH560或KH570。
6.根据权利要求1所述的架空导线用高韧性碳纤维复合芯，其特征在于，所述的碳纤维拉伸强度4.5-5.5GPa，断裂伸长率为1.5-2.1%，弹性模量为230-250 GPa。
7.根据权利要求1所述的架空导线用高韧性碳纤维复合芯，其特征在于，所述的芳纶纤维拉伸强度1.7-4GPa，断裂伸长率为2.5-3.5%，弹性模量60-70 GPa。
8.根据权利要求1所述的架空导线用高韧性碳纤维复合芯，其特征在于，所述的聚乙烯醇纤维的拉伸强度1.5-3GPa，断裂伸长率为6-11%，弹性模量35-60 GPa。
9.根据权利要求1所述的架空导线用高韧性碳纤维复合芯，其特征在于，所述的固化剂为桐油酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐或者甲基纳迪克酸酐。
10.根据权利要求1所述的架空导线用高韧性碳纤维复合芯，其特征在于，所述的稀释剂为辛基缩水甘油醚、三羟甲基丙烷缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚或二缩水甘油基苯胺。
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