[发明专利]一种架空导线用碳纤维复合材料芯棒及其加工方法

权利要求书

1.一种架空导线用碳纤维复合材料芯棒，其特征在于：芯棒由内到外为三层功能结构，三层功能结构由树脂基体固化，所述的树脂基体为热固性或热塑性的弹性体；三层功能结构分别是温度变化时保持尺寸稳定的承力层(1)、抗老化的增韧层(2)和增摩防劈裂的缠绕层(3)。

2.根据权利要求1所述的架空导线用碳纤维复合材料芯棒，其特征在于：所述承力层(1)的材料为增强纤维，为中强或高强度碳纤维、石墨纤维或陶瓷纤维，沿芯棒轴向恒张力平行排列。

3.根据权利要求1所述的架空导线用碳纤维复合材料芯棒，其特征在于：所述增韧层(2)的材料为无碱、无硼和耐酸的高强玻璃纤维、非配方组分玄武岩纤维或混杂纤维，沿芯棒轴向恒张力平行排列。

4.根据权利要求1所述的架空导线用碳纤维复合材料芯棒，其特征在于：所述缠绕层(3)的材料为无碱、无硼、耐酸的高强玻璃纤维、非配方组分玄武岩纤维、陶瓷纤维、混杂纤维或纤维束预编制成织物或带状织物。

5.根据权利要求1所述的架空导线用碳纤维复合材料芯棒，其特征在于：所述承力层(1)、增韧层(2)和缠绕层(3)的横截面占比：承力层(1)为45-70％，增韧层(2)为25-55％，缠绕层(3)为0.02-8％；承力层(1)、增韧层(2)和缠绕层(3)的结构间无可分圆界面。

6.根据权利要求1所述的架空导线用碳纤维复合材料芯棒，其特征在于：所述的承力层(1)、增韧层(2)和缠绕层(3)采用拉缠或拉挤工艺一次固化成型。

7.根据权利要求1、4、5或6所述的架空导线用碳纤维复合材料芯棒，其特征在于：所述缠绕层(3)的纤维方向与芯棒轴线夹角θ为：0°≤θ≤90°。

8.根据权利要求1、4、5或6所述的架空导线用碳纤维复合材料芯棒，其特征在于：所述缠绕层(3)的厚度为0.01-5mm，缠绕密度：1-200根/mm。

9.一种架空导线用碳纤维复合材料芯棒的加工方法，其特征在于：包括下列步骤：按照Φ9mm规格设计计算书的要求，在可调匀张力的筒子架(11)上，分层分列安装摆放12K高强碳纤维筒和高强玻璃纤维筒，碳纤维和玻璃纤维的tex数、筒子数量、比例符合计算值；

12K碳纤维50筒+800tex玻璃纤维60筒；

逐筒引丝通过筒子架(11)上的导丝孔，呈分层排列，穿入格栅(12)，穿过烘炉(13)；

片丝呈单层分区，通过高增韧双马树脂胶槽(14)，充分浸润树脂；

在(15)缠绕装置上经过浸润相同树脂的缠绕丝，分左旋和右旋，按照规定的螺旋角度、密度，均匀缠绕在确层的预成型芯的外层；

将经缠绕后的浸胶束Φ9mm成型模具(16)，三区温度为：160℃+180℃+230℃；

成杆的芯棒引入高温炉(17)，在250℃下进一步固化；

在(18)履带牵引机的牵引下，按照0.5-1m/min的速度，拉拔引出Φ9mm三层结构的芯棒；

在可控张力下均匀排布卷绕在收卷轮(19)上，获得成品。

10.一种架空导线用碳纤维复合材料芯棒的加工方法，其特征在于：包括下列步骤：按照Φ6mm规格设计计算书的要求，在可调匀张力筒子架(11)上，分层分列安装摆放12K高强碳纤维筒和高强玻璃纤维筒，碳纤维和玻璃纤维的tex数、筒子数量、比例符合计算值；

12K碳纤维25筒+800tex玻璃纤维25筒；

逐筒引丝通过筒子架(11)上的导丝孔，呈分层排列，穿入格栅(12)，穿过烘炉(13)；

片丝呈单层分区，通过高增韧双马树脂胶槽(14)高Tg热塑性树脂胶槽，充分浸润树脂；

在缠绕装置(15)上经过浸润相同树脂的包缠层织物，分左旋和右旋，按照规定的螺旋角度、密度，均匀缠绕在确层的预成型芯的外层；

将经缠绕后的浸胶束Φ6mm成型模具(16)，温度为：260℃；

成杆的芯棒引入高温炉(17)风冷固化；

在履带牵引机(18)的牵引下，按照0.5-1m/min的速度，拉拔引出Φ6mm三层结构的芯棒；

在可控张力下均匀排布卷绕在收卷轮(19)上，获得成品。