一种适用于输电线路扩容导线的树脂基复合材料及其制备工艺

摘要

本发明属于输电线路扩容导线用树脂基复合材料的制备工艺领域，具体涉及到一种适用于稳定连续生产的高强度、耐高温、表面规整、光洁度高的复合芯的制备工艺。此工艺解决了现有制备工艺固化周期长、容易出现模具堵塞、制品表面光洁度欠缺、树脂包覆纤维不彻底、树脂固化工艺引起的力学强度下降等问题，并且提高了制品的综合性能，节约了材料消耗。该输电线路扩容导线用复合芯的制备工艺有着广泛的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于输电线路扩容导线用树脂基复合材料领域，具体涉及到一种热固性树脂以及一种适用于稳定连续生产的高强度、耐高温、表面规整、光洁度高的复合材料(又称复合芯)的制备工艺。

背景技术

现代工业对电力负荷需求和供电可靠性的要求不断提高，给电力行业提出了更高的要求。建设资源节约型、环境友好型电网，成为电力行业面临的一个紧迫问题。为迎接未来电力系统面临的挑战，急需解决电力线路输送容量提高的同时又能充分利用已有铁塔，尽量避免线路走廊用地增加这一技术难题。

与传统的钢芯铝绞线相比具有重量轻、强度高、热稳定性好、弛度低、载流量大和耐腐蚀等优点的复合芯导线的成功研制，有望实现低损耗、环保型、节约型和大容量新型复合材料输电技术的推广应用。这对减少有色金属稀缺资源消耗、增加电网安全运行的可靠性、老旧线路的增容改造和土地资源紧张地区的线路重建具有重要意义。

现有复合芯制备工艺具有固化周期长、容易出现模具堵塞、制品表面光洁度欠缺、树脂包覆纤维不彻底、树脂固化工艺引起的力学强度下降等问题，由于复合芯质量的好坏将直接影响复合芯导线的质量，进而影响整个输电线路安全运行，因此为提高输电线路运行安全可靠性，复合芯的综合性能应进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种解决现有输电线路扩容导线用树脂基复合材料制备工艺固化周期长、容易出现模具堵塞、制品表面光洁度欠缺、树脂包覆纤维不彻底等问题的制备工艺，得到一种可连续稳定生产且物理化学性能稳定的输电线路扩容导线用复合材料的制备工艺。

本发明提出的一种输电线路扩容导线用树脂基复合材料的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：

(1)经干燥预处理的增强材料的开卷纱束在牵引机的拉力下，通过一系列导向辊和集束栅板、集纱辊后，进入浸渍胶槽，充分浸透树脂材料的胶液，使树脂材料完全包覆增强纤维；

(2)经树脂浸润的纤维通过具有一定界面形状的预成型模，排出多余的树脂和气泡，进行预成型；

(3)进行前固化步骤：通过前段固化模具，经树脂浸润的纤维在该模具内逐步吸热升温，树脂经粘流态、凝胶态、玻璃态后成型固化，在内脱模剂的作用下，由牵引装置拉出脱模成型；

(4)进行后固化步骤；

(5)由收线机进行制品收卷，通过切割装置切成所需长度的制品；

其中，所述树脂材料的配方为：热固性树脂100份、固化剂50～150份、促进剂1～20份、脱模剂1～20份。

优选地，(1)所述浸渍胶槽的温度恒定为50-70℃，(2)预成型模内的温度为80～110℃。

优选地，前段固化模具内的第一加热区间温度为120-150℃；第二加热区间温度为150～185℃；第三加热区间温度为160～180℃。

优选地，后固化采用四段连续加热区间，加热区间的温度为180～220℃。

优选地，牵引速度不低于0.3m/min。

优选地，固化剂是选自酸酐类、脂肪多元胺类、酰胺基胺类、有机酸、树脂类中的一种或几种。

优选地，促进剂是选自胺类、苯酚类、咪唑类中的一种或几种。

优选地，脱模剂是选自硬脂酸锌、硬脂酸、硅油类、硅脂类、自制内脱模剂的一种或几种。

优选地，所述增强材料是选自碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、PBI纤维中的一种或几种。

本发明所述的可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺对应的相应参数在如下基础上得出：以复合芯制备工艺所涉及的树脂固化过程对应的模具内温度场和树脂固化度动态变化为参照，以牵引速度，固化温度，加热区间长度作为三因素，耐热性、拉伸强度、表面质量作为三水平进行正交化设计。

本发明所述的输电线路扩容导线用树脂基复合材料的制备工艺，最终制品的性能指标应达到：复合芯纤维含量V_f＝60～80％，复合芯拉伸强度不低于2400MPa，复合芯玻璃化转变温度不低于180℃。

本发明所述的输电线路扩容导线用树脂基复合材料的制备工艺，最终制品的外观应符合：复合芯表面光洁，粗糙度相对较低，树脂完全包覆增强纤维。

本发明所述的可连续稳定生产且物理化学性能稳定的输电线路扩容导线用树脂基复合材料的制备工艺的优点在于，提高了样品的综合性能和生产效率、表面规整、光洁度高、且可以连续稳定生产。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明进行具体描述或作进一步说明，其目的在于更好理解本发明的内容，但本发明的保护范围不限于这些实施例。

实施例1

本发明所述的可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺所涉及的树脂配方，按照如下配比：树脂100份、固化剂120份、促进剂5份、脱模剂3份。

本发明所述的可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺，将胶槽的温度恒定为65℃，经树脂浸润的纤维在模具前段预热区的温度为105℃。

本发明所述的可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺对应的前段固化模具，对应的第一加热区间为148℃；第二加热区间为178℃；第三加热区间为170℃。后固化区间，采用四段连续加热方式，加热区间的温度为200℃。

本发明所述的可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺对应的牵引速度设为0.3m/min。

按照上述可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺制备得到的样品经检测，复合芯玻璃化转变温度为195℃，拉伸强度2446MPa，复合芯表面光洁，无粗糙度，树脂完全包覆增强纤维。

实施例2

本发明所述的可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺所涉及的树脂配方，按照如下配比：树脂100份、固化剂95份、促进剂12份、脱模剂5份。

本发明所述的可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺，将胶槽的温度恒定为60℃，经树脂浸润的纤维在模具前段预热区的温度为105℃。

本发明所述的可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺对应的前段固化模具，对应的第一加热区间为145℃；第二加热区间为170℃；第三加热区间为165℃。后固化区间，采用四段连续加热方式，加热区间的温度为200℃。

本发明所述的可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺对应的牵引速度设为0.35m/min。

按照上述可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺制备得到的样品经检测，复合芯玻璃化转变温度为198℃，拉伸强度2520MPa，复合芯表面光洁，无粗糙度，树脂完全包覆增强纤维。

实施例3

本发明所述的可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺所涉及的树脂配方，按照如下配比：树脂100份、固化剂80份、促进剂5份、脱模剂2份。

本发明所述的可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺，将胶槽的温度恒定为60℃，经树脂浸润的纤维在模具前段预热区的温度为110℃。

本发明所述的可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺对应的前段固化模具，对应的第一加热区间为135℃；第二加热区间为165℃；第三加热区间为160℃。后固化区间，采用四段连续加热方式，加热区间的温度为200℃。

本发明所述的可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺对应的牵引速度设为0.4m/min。

按照上述可连续稳定生产且物理化学性能稳定的复合芯制备工艺制备得到的样品经检测，复合芯玻璃化转变温度为202℃，拉伸强度2480MPa，复合芯表面光洁，无粗糙度，树脂完全包覆增强纤维。

上面通过特别的实施例内容描述了本发明，但是本领域技术人员还可意识到变型和可选的实施例的多种可能性，例如，通过组合和/或改变单个实施例的特征。因此，可以理解的是这些变型和可选的实施例将被认为是包括在本发明中，本发明的范围仅仅被附上的专利权利要求书及其同等物限制。