复合材料电杆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合材料电杆及其制备方法。该电杆包括至少一个缠绕组，该至少一个缠绕组由内向外依次包括螺旋缠绕层、补强层和环向缠绕层；所述螺旋缠绕层使用玻璃纤维或玄武岩纤维从所述电杆的根部螺旋缠绕至梢部，所述螺旋缠绕层的厚度为0.5～1mm，其缠绕角为1～3°；所述补强层使用纤维布或者织物从距离所述电杆的根部0.5～1.8m处开始缠绕至距离所述电杆的根部3～8m处，所述补强层的厚度为0.5～1mm；所述环向缠绕层使用玻璃纤维或玄武岩纤维从所述电杆的根部环向缠绕至梢部，所述环向缠绕层的厚度为0.3～0.6mm。本发明专利技术的电杆的耐疲劳性能优良。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合材料电杆及其制备方法，尤其是一种高强高韧聚氨酯复合材料电杆及其制备方法。
技术介绍
传统的电杆一般为水泥杆、金属杆或木质电杆。这些电杆在内陆地区得到了广泛的应用，但是将其用于沿海地区时则存在诸多困难。沿海地区和内陆地区环境特点不同，年平均风速基本在5m/s左右，这种高频率小速度风要求电杆具有良好的耐疲劳性能，即需要良好的韧性。此外，沿海地区还会有台风、超强台风等高风速风出现，这就要求电杆具有良好的承载力弯矩(大风速不损坏)，即具有足够的强度。传统的三种电杆满足沿海用要求比较困难，会出现易受腐蚀、安装运输困难、强度及韧性不够从而易被台风吹断的问题。因此，迫切需要一种电杆，其耐疲劳性能优良，可以应用于沿海地区。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种复合材料电杆，其耐疲劳性能优良。本专利技术的目的之二在于提供上述复合材料电杆的制备方法，其工艺简单，可以获得耐疲劳性能优良的电杆。本申请的专利技术人发现，对于复合材料电杆，通过调整铺层设计，选择合适的纤维材料可以获得耐疲劳性能优良的电杆，从而完成了本专利技术。本专利技术提供一种复合材料电杆，其包括至少一个缠绕组，例如1～5个缠绕组，优选为1～3个缠绕组。本专利技术的所述至少一个缠绕组由内向外依次包括螺旋缠绕层、补强层和环向缠绕层。本专利技术的电杆可以设计为锥台形结构，亦即根径大于梢径。根据本专利技术的一个具体实施方式，所述的电杆包括至少一个缠绕组，该至少一个缠绕组由内向外依次包括螺旋缠绕层、补强层和环向缠绕层；其中，所述螺旋缠绕层使用玻璃纤维或玄武岩纤维从所述电杆的根部螺旋缠绕至梢部，所述螺旋缠绕层的厚度为0.5～1mm，其缠绕角为1～3°；其中，所述补强层使用纤维布或者织物从距离所述电杆的根部0.5～1.8m处开始缠绕至距离所述电杆的根部3～8m处，所述补强层的厚度为0.5～1mm；和其中，所述环向缠绕层使用玻璃纤维或玄武岩纤维从所述电杆的根部环向缠绕至梢部，所述环向缠绕层的厚度为0.3～0.6mm。根据本专利技术的电杆，优选地，在所述螺旋缠绕层中，所述的玻璃纤维或玄武岩纤维均以经过聚氨酯浸润处理的无捻纱的形式使用；并且在所述环向缠绕层中，所述的玻璃纤维或玄武岩纤维均以经过聚氨酯浸润处理的无捻纱的形式使用。在本专利技术中，无捻纱优选为高强度玻璃纤维无捻纱或高强度玄武岩纤维无捻纱，这样可以进一步提高电杆的强度。本专利技术的聚氨酯优选为双组分聚氨酯，可以采用本领域已知的那些。作为优选，双组分聚氨酯为亨斯迈公司生产的聚氨酯树脂；A组分：SK15001多元醇混合物，B组分:Suprasec1502。在本专利技术中，在所述螺旋缠绕层中，所述螺旋缠绕层的厚度可以为0.5～1mm，优选为0.8～1mm。所述螺旋缠绕层的缠绕角可以为1～3°，优选为2～3°。在所述环向缠绕层中，所述环向缠绕层的厚度可以为0.3～0.6mm，优选为0.35～0.5mm。所谓环向缠绕是指缠绕角接近90°时的缠绕方式。在本专利技术中，所述补强层使用纤维布或者织物可以从距离所述电杆的根部0.5～1.8m处开始缠绕至距离所述电杆的根部3～8m处。优选地，所述补强层使用纤维布或者织物可以从距离所述电杆的根部1～1.5m处开始缠绕至距离所述电杆的根部3～6m处。所述补强层的厚度可以为0.5～1mm，优选为0.8～1mm。在缠绕纤维布或者织物时，采用人工淋胶的方式将聚氨酯淋在纤维布或者织物上。该聚氨酯可以采用螺旋缠绕层、环向缠绕层所使用的那些，这里不再赘述。根据本专利技术的电杆，优选地，在所述补强层中，所述的纤维布或者织物均由玻璃纤维无捻纱或玄武岩纤维无捻纱形成，并且所述的纤维布或者织物的幅宽为250～400mm。作为优选，所述的纤维布或者织物的幅宽为300～350mm。在本专利技术中，无捻纱优选为高强度玻璃纤维无捻纱或高强度玄武岩纤维无捻纱，这样可以进一步提高电杆的强度。在本专利技术中，高强度玻璃纤维无捻纱或高强度玄武岩纤维无捻纱的拉伸断裂强度不小于0.45N/tex。根据本专利技术的电杆，优选地，在所述补强层中，所述的纤维布或者织物在缠绕时第n+1圈与第n圈之间重叠1/3～1/2，其中n为自然数，即1，2，3，4，5，6，7，8……。例如，第2圈与第1圈之间重叠1/3，第3圈与第2圈之间重叠1/3。根据本专利技术的电杆，优选地，所述补强层包括第一补强层和第二补强层；第一补强层使用纤维布或者织物从距离所述电杆的根部0.5～1.8m处开始缠绕至距离所述电杆的根部3～5m处；第二补强层使用纤维布或者织物从距离所述电杆的根部0.5～1.8m处开始缠绕至距离所述电杆的根部5～8m处。作为优选，第一补强层使用纤维布或者织物从距离所述电杆的根部1～1.5m处开始缠绕至距离所述电杆的根部3～4m处；第二补强层使用纤维布或者织物从距离所述电杆的根部1～1.5m处开始缠绕至距离所述电杆的根部5～6m处。根据本专利技术的电杆，优选地，所述的电杆还包括最外缠绕层，其设置在所述至少一个缠绕组的外表面，并具有耐老化和耐紫外线功能；所述最外缠绕层使用玻璃纤维或玄武岩纤维从所述电杆的根部环向缠绕至梢部，所述最外缠绕层的厚度为0.3～0.6mm。作为优选，所述最外缠绕层的厚度为0.3～0.5mm。根据本专利技术的电杆，优选地，在最外缠绕层中，所述的玻璃纤维或玄武岩纤维均以经过具有耐老化和耐紫外线的聚氨酯浸润处理的无捻纱的形式使用。具有耐老化和耐紫外线的聚氨酯优选为耐老化和耐紫外线的双组分聚氨酯，可以采用本领域已知的那些，这里不再赘述。作为优选，具有耐老化和耐紫外线的双组分聚氨酯为亨斯迈公司生产的聚氨酯树脂；A组分：SK15002脂肪组多元醇混合物，B组分：Suprasec3276。本专利技术还提供一种上述电杆的制备方法，包括如下步骤：(1)螺旋缠绕：在模具的外表面，使用玻璃纤维或玄武岩纤维进行缠绕，从而得到带螺旋缠绕层的模具；(2)补强层缠绕：在所述带螺旋缠绕层的模具的外表面，使用纤维布或者织物进行缠绕，从而得到带补强层的模具；(3)环向缠绕：在带补强层的模具的外表面，使用玻璃纤维或玄武岩纤维进行缠绕，从而得到带环向缠绕层的模具；(4)固化：将所述带环向缠绕层的模具在80～95℃下固化2～5小时，脱模和修整后得到所述电杆。根据本专利技术的一个具体实施方式，该制备方法包括如下步骤：(1)螺旋缠绕：在模具的外表面，使用经过聚氨酯浸润处理的玻璃纤维无捻纱或玄武岩纤维无捻纱进行缠绕，从而得到带螺旋缠绕层的模具。亦即，从模具的根部螺旋缠绕至其梢部，从而得到带螺旋缠绕层的模具。(2)补强层缠绕：在所述带螺旋缠绕层的模具的外表面，使用由玻璃纤维无捻纱或玄武岩纤维无捻纱形成的纤维布或者织物进行缠绕，从而得到带补强层的模具。(3)环向缠绕：在带补强层的模具的外表面，使用经过聚氨酯浸润处理的玻璃纤维无捻纱或玄武岩纤维无捻纱进行缠绕，从而得到带环向缠绕层的模具。亦即，从根部环向缠绕至梢部，从而得到带环向缠绕层的模具。(4)固化：将所述带环向缠绕层的模具在80～95℃下固化2～5小时，脱模和修整后得到所述电杆。本专利技术还提供上述电杆的另一种制备方法，包括如下步骤：(1)螺旋缠绕：在模具外表面，使用玻璃纤维或玄武岩纤维进行缠绕，从而得到带螺旋缠绕层的模具；(2)补强层缠绕：在所述带螺旋缠绕层的模具的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料电杆，其特征在于，所述的电杆包括至少一个缠绕组，该至少一个缠绕组由内向外依次包括螺旋缠绕层、补强层和环向缠绕层；其中，所述螺旋缠绕层使用玻璃纤维或玄武岩纤维从所述电杆的根部螺旋缠绕至梢部，所述螺旋缠绕层的厚度为0.5～1mm，其缠绕角为1～3°；其中，所述补强层使用纤维布或者织物从距离所述电杆的根部0.5～1.8m处开始缠绕至距离所述电杆的根部3～8m处，所述补强层的厚度为0.5～1mm；和其中，所述环向缠绕层使用玻璃纤维或玄武岩纤维从所述电杆的根部环向缠绕至梢部，所述环向缠绕层的厚度为0.3～0.6mm。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料电杆，其特征在于，所述的电杆包括至少一个缠绕组，该至少一个缠绕组由内向外依次包括螺旋缠绕层、补强层和环向缠绕层；其中，所述螺旋缠绕层使用玻璃纤维或玄武岩纤维从所述电杆的根部螺旋缠绕至梢部，所述螺旋缠绕层的厚度为0.5～1mm，其缠绕角为1～3°；其中，所述补强层使用纤维布或者织物从距离所述电杆的根部0.5～1.8m处开始缠绕至距离所述电杆的根部3～8m处，所述补强层的厚度为0.5～1mm；和其中，所述环向缠绕层使用玻璃纤维或玄武岩纤维从所述电杆的根部环向缠绕至梢部，所述环向缠绕层的厚度为0.3～0.6mm。2.根据权利要求1所述的电杆，其特征在于：在所述螺旋缠绕层中，所述的玻璃纤维或玄武岩纤维均以经过聚氨酯浸润处理的无捻纱的形式使用；和在所述环向缠绕层中，所述的玻璃纤维或玄武岩纤维均以经过聚氨酯浸润处理的无捻纱的形式使用。3.根据权利要求1所述的电杆，其特征在于，其中，在所述补强层中，所述的纤维布或者织物均由玻璃纤维无捻纱或玄武岩纤维无捻纱形成，并且所述的纤维布或者织物的幅宽为250～400mm。4.根据权利要求3所述的电杆，其特征在于，其中，所述的纤维布或者织物在缠绕时第n+1圈与第n圈之间重叠1/3～1/2，其中n为自然数。5.根据权利要求1所述的电杆，其特征在于，其中，所述补强层包括第一补强层和第二补强层；第一补强层使用纤维布或者织物从距离所述电杆的根部0.5～1.8m处开始缠绕至距离所述电杆的根部3～5m处；第二补强层使用纤维布或者织物从距离所述电杆的根部0.5～1.8m处开始缠绕至距离所述电杆的根部5～8m处。6.根据权利要求1～5任一项所述的电杆，其特征在于，所述的电杆还包括最外缠绕层，其设置在所述至少一个缠绕组的外表面，并具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雄军，靳婷婷，郝春功，胡平，陈铃飞，南无疆，
申请(专利权)人：北京玻钢院复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11