一种碳纤维复合导线制造技术

本发明专利技术属于电力材料领域，公开了一种碳纤维复合导线，其按照如下方法制备而得：步骤1）制备物料A，步骤2）制备物料B，步骤3）制备物料C，步骤4）制备物料D，步骤5）制备碳纤维复合导线。本发明专利技术碳纤维复合导线重量轻、耐腐蚀，使用寿命长，较好的解决了铝导线长期运行的老化问题，使用寿命明显高于普通导线，应用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力材料领域，具体涉及一种碳纤维复合导线。
技术介绍
碳纤维（carbon fiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。架空输电导线作为输电力的载体，在输电线路中占有极为重要的地位。长期以来，架空导线主要使用钢芯铝绞线。钢芯铝绞线存在如下缺陷：一是强度低；二是导电率低，载流量小，导线运行中存在钢丝材料引起的磁损和热效应，运行温度高；三是线膨胀系数大；四是重量重；五是不耐腐蚀、重量大；五是不耐腐蚀，通过线铝线与镀锌钢线之间存在电化腐蚀的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术的钢芯铝绞线存在的缺陷，本专利技术提供了一种高导电率、力学性能好、质量轻、耐腐蚀耐高温的碳纤维复合导线。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种碳纤维复合导线，其按照如下方法制备而得：步骤1）制备物料A：取石墨放入坩埚中，置于马弗炉中煅烧，在氮气的保护下，于700-800℃煅烧3min，取出，粉碎成粉末状，得到物料A；步骤2）制备物料B：将纳米二氧化硅和纳米氧化铝混合搅拌均匀，然后添加到聚乙烯吡咯烷酮中，300转/min搅拌5min，然后置于温度为60℃、相对湿度为80％的湿热环境中6小时，最后冷却至室温，即得物料B；其中，纳米二氧化硅、纳米氧化铝以及聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:1:2；步骤3）制备物料C：将物料A、物料B以及碳纤维依次添加到高速搅拌器中，1000转/min搅拌5min，然后预热到100℃，静置3min，得到混合料，将混合料再浸入到双酚A型环氧树脂中，通过赋形模头以丝条的形式将其拉出并切碎，得到物料C；其中，物料A、物料B、碳纤维以及双酚A型环氧树脂的质量比为4-7:3-5:7-12:25-35；步骤4）制备物料D：将铝在600℃下保温30min，升温至700℃，然后加入锗、钽、钇、铼、钒、钼、锌、锰、铬、钛，进行熔炼形成合金液，熔炼时间为10min，然后升温至740℃，再将物料C投入到合金液中，同时采用电磁搅拌器搅拌，搅拌时间为8分钟；保温，静置3分钟得到物料D；其中，铝、锗、钽、钇、铼、钒、钼、锌、锰、铬、钛以及物料C的质量比为200-300:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:2-3:3-5:4-7:4-7:6-9:30-50;步骤5）制备碳纤维复合导线：将物料D注入结晶器进行连铸连轧，控制铸坯进入轧机的温度为500℃-560℃，轧机出口处合金杆温度为300℃-320℃；合金杆经拉丝得到合金线；将合金线进行退火处理，退火温度350℃，退火时间20分钟，自然冷却，即得碳纤维复合导线。优选地，纳米二氧化硅和纳米氧化铝的粒径均为50-100nm。本专利技术取得的有益效果主要包括：本专利技术制备的碳纤维复合导线重量轻、耐腐蚀，使用寿命长，较好的解决了铝导线长期运行的老化问题，使用寿命明显高于普通导线，应用范围广泛；本专利技术制得的碳纤维复合导线具备高电导率，优良的力学性能、耐热耐腐蚀性能等优点，可使杆、塔之间的跨距增大、高度降低、同样容量线路成本比普通导线低；本专利技术中稀土金属改善了导线中晶体的组织结构，提高了加工性能和耐腐蚀性能；本专利技术对纳米材料进行了改性，提高了其与树脂材料和碳纤维材料的相容性；本专利技术碳纤维进行了改性和修饰，提高导线芯的工作温度，保证导电率，减轻导线芯重量，耐磨损耐疲劳，与合金材料的相容性更好；本专利技术合金材料配伍合理，制备工艺简单可行，通过控制工艺参数，改善了应力作用对导体组织的不利影响，使得导线的耐挠曲疲劳特性提高。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本专利技术进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。实施例1一种碳纤维复合导线，其按照如下方法制备而得：步骤1）制备物料A：取石墨放入坩埚中，置于马弗炉中煅烧，在氮气的保护下，于700℃煅烧3min，取出，粉碎成粉末状，得到物料A；步骤2）制备物料B：将纳米二氧化硅和纳米氧化铝混合搅拌均匀，然后添加到聚乙烯吡咯烷酮中，300转/min搅拌5min，然后置于温度为60℃、相对湿度为80％的湿热环境中6小时，最后冷却至室温，即得物料B；其中，纳米二氧化硅、纳米氧化铝以及聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:1:2；步骤3）制备物料C：将物料A、物料B以及碳纤维依次添加到高速搅拌器中，1000转/min搅拌5min，然后预热到100℃，静置3min，得到混合料，将混合料再浸入到双酚A型环氧树脂中，通过赋形模头以丝条的形式将其拉出并切碎，得到物料C；其中，物料A、物料B、碳纤维以及双酚A型环氧树脂的质量比为4:3:7:25；步骤4）制备物料D：将铝在600℃下保温30min，升温至700℃，然后加入锗、钽、钇、铼、钒、钼、锌、锰、铬、钛，进行熔炼形成合金液，熔炼时间为10min，然后升温至740℃，再将物料C投入到合金液中，同时采用电磁搅拌器搅拌，搅拌时间为8分钟；保温，静置3分钟得到物料D；其中，铝、锗、钽、钇、铼、钒、钼、锌、锰、铬、钛以及物料C的质量比为200:1:1:1:1:1:2:3:4:4:6:30；步骤5）制备碳纤维复合导线：将物料D注入结晶器进行连铸连轧，控制铸坯进入轧机的温度为500℃，轧机出口处合金杆温度为300℃；合金杆经拉丝得到合金线；将合金线进行退火处理，退火温度350℃，退火时间20分钟，自然冷却，即得碳纤维复合导线。其中，纳米二氧化硅和纳米氧化铝的粒径均为50nm。实施例2一种碳纤维复合导线，其按照如下方法制备而得：步骤1）制备物料A：取石墨放入坩埚中，置于马弗炉中煅烧，在氮气的保护下，于800℃煅烧3min，取出，粉碎成粉末状，得到物料A；步骤2）制备物料B：将纳米二氧化硅和纳米氧化铝混合搅拌均匀，然后添加到聚乙烯吡咯烷酮中，300转/min搅拌5min，然后置于温度为60℃、相对湿度为80％的湿热环境中6小时，最后冷却至室温，即得物料B；其中，纳米二氧化硅、纳米氧化铝以及聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:1:2；步骤3）制备物料C：将物料A、物料B以及碳纤维依次添加到高速搅拌器中，1000转/min搅拌5min，然后预热到100℃，静置3min，得到混合料，将混合料再浸入到双酚A型环氧树脂中，通过赋形模头以丝条的形式将其拉出并切碎，得到物料C；其中，物料A、物料B、碳纤维以及双酚A型环氧树脂的质量比为4-7:3-5:7-12:25-35；步骤4）制备物料D：将铝在600℃下保温30min，升温至700℃，然后加入锗、钽、钇、铼、钒、钼、锌、锰、铬、钛，进行熔炼形成合金液，熔炼时间为10min，然后升温至740℃，再将物料C投入到合金液中，同时采用电磁搅拌器搅拌，搅拌时间为8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维复合导线，其按照如下方法制备而得：步骤1）制备物料A，步骤2）制备物料B，步骤3）制备物料C，步骤4）制备物料D，步骤5）制备碳纤维复合导线。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合导线，其按照如下方法制备而得：步骤1）制备物料A，步骤2）制备物料B，步骤3）制备物料C，步骤4）制备物料D，步骤5）制备碳纤维复合导线。2.根据权利要求1所述的导线，其特征在于，所述导线按照如下方法制备而得：步骤1）制备物料A：取石墨放入坩埚中，置于马弗炉中煅烧，在氮气的保护下，于700-800℃煅烧3min，取出，粉碎成粉末状，得到物料A；步骤2）制备物料B：将纳米二氧化硅和纳米氧化铝混合搅拌均匀，然后添加到聚乙烯吡咯烷酮中，300转/min搅拌5min，然后置于温度为60℃、相对湿度为80％的湿热环境中6小时，最后冷却至室温，即得物料B；其中，纳米二氧化硅、纳米氧化铝以及聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:1:2；步骤3）制备物料C：将物料A、物料B以及碳纤维依次添加到高速搅拌器中，1000转/min搅拌5min，然后预热到100℃，静置3min，得到混合料，将混合料再浸入到双酚A型环氧树脂中，通过赋形模头以丝条的形式将其拉出并切碎，得到物料C；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙运东，闫加允，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司莒南县供电公司，莒南县美达电力实业有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37