CN111564243A - 高强抗拉铝合金导线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强抗拉铝合金导线，所述高强抗拉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；所述高强抗拉铝合金导线的制造工艺包括以下步骤：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；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。本发明高强抗拉铝合金导线抗张强度高、重量轻、弛度小、可使架空跨距增加、架杆高度降低和节约架设成本。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金导线领域，尤其涉及一种高强抗拉铝合金导线。
背景技术
现有技术的输变电线路上所采用的导线有普通钢芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线、耐热合金导线，高强度合金导线等，由于使用的是普通绞线或单一性能的导线，不能满足电缆同时具有高导电性、高强度、耐热性能的要求。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，从而研发出一种抗拉铝合金导线克服上述技术问题，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高强抗拉铝合金导线，该高强抗拉铝合金导线耐热性能优良，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：一种高强抗拉铝合金导线，所述高强抗拉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；
所述高强抗拉铝合金导线的制造工艺包括以下步骤：
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；
所述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60份、酚醛型氰酸酯树脂15份、羟甲基乙二胺30份、4,4’-二苯醚双马来酰亚胺5份、1,6-己二醇二缩水甘油醚23份、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚2份、四对甲苯基硼化四苯基膦2份、2,5-二甲氧基苯乙胺0.3份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2.5份、N-苯基-2-萘胺0.5份、液体丁腈橡胶5份；
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；
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，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；
S4.将若干根铝合金单线绞合于复合纤维加强芯外表面形成铝合金导体层，制成高导电耐热铝合金导线成品。
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，所述碳纤维为聚丙稀腈基碳纤维。
2.上述方案中，所述加热成型模具分三区加热。
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.本发明高强抗拉铝合金导线，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，进而提高了制得铝合金导线的结构稳定性。
2.本发明高强抗拉铝合金导线，其在复合纤维加强芯制备过程中使用的热固性树脂组合物选用了双酚A型环氧树脂和酚醛型氰酸酯树脂，还加入了四对甲苯基硼化四苯基膦，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，提高了制得铝合金导线的使用寿命。
3.本发明高强抗拉铝合金导线，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90％，使本发明制得的铝合金导线的运行温度得到了显著提高。
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：一种高强抗拉铝合金导线，所述高强抗拉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；
所述高强抗拉铝合金导线的制造工艺包括以下步骤：
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；
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绞合于复合纤维加强芯外表面形成铝合金导体层，制成高导电耐热铝合金导线成品；
所述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60份、酚醛型氰酸酯树脂15份、羟甲基乙二胺30份、4,4’-二苯醚双马来酰亚胺5份、1,6-己二醇二缩水甘油醚23份、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚2份、四对甲苯基硼化四苯基膦2份、2,5-二甲氧基苯乙胺0.3份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2.5份、N-苯基-2-萘胺0.5份、液体丁腈橡胶5份。
所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为300～500。
对比例1～3：一种抗拉铝合金导线，所述抗拉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；
所述抗拉铝合金导线的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；
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％、杂质<0.3％、其余为铝；
S4.将若干根铝合金单线绞合于复合纤维加强芯外表面形成铝合金导体层，制成铝合金导线成品；
所述热固性树脂组合物由以下重量份组分组成：
表1
| 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。
上述实施例对比例1～3制得的产品性能如表2所示：
表2
如表2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)
1.一种高强抗拉铝合金导线，其特征在于：所述高强抗拉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；
所述高强抗拉铝合金导线的制造工艺包括以下步骤：
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；
所述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60份、酚醛型氰酸酯树脂15份、羟甲基乙二胺30份、4,4’-二苯醚双马来酰亚胺5份、1,6-己二醇二缩水甘油醚23份、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚2份、四对甲苯基硼化四苯基膦2份、2,5-二甲氧基苯乙胺0.3份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2.5份、N-苯基-2-萘胺0.5份、液体丁腈橡胶5份；
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；
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，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；
S4. 将若干根铝合金单线绞合于复合纤维加强芯外表面形成铝合金导体层，制成高导电耐热铝合金导线成品。
2.根据权利要求1所述的高强抗拉铝合金导线，其特征在于：所述碳纤维为聚丙稀腈基碳纤维。
3.根据权利要求1所述的高强抗拉铝合金导线，其特征在于：所述加热成型模具分三区加热。
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