一种复合材料杆及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及复合材料杆技术领域，具体而言，涉及一种复合材料杆及其制备方法和用途。复合材料杆的制备方法包括：将纤维材料进行编织，得到筒状的第一编织层；将纤维材料沿所述筒状的第一编织层的周向方向进行缠绕，得到缠绕层；将纤维材料沿所述筒状的第一编织层的轴向方向进行铺设，得到轴向增强层；在所述轴向增强层或所述缠绕层的表面将纤维材料进行编织，得到第二编织层；将步骤(d)得到的材料浸泡树脂后，挤拉成型，得到复合材料杆。通过将挤拉、编织和缠绕这三种工艺相结合，能够提高复合材料杆的整体性、稳定性和力学性能，且减小了层间分层的风险，提高了生产效率，改善了复合材料杆的外观。合材料杆的外观。合材料杆的外观。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料杆及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及复合材料杆
，具体而言，涉及一种复合材料杆及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]传统木质、水泥和钢电杆具有重量大、易腐烂、耐久性差、寿命短的缺陷，在运行过程中需要经常维护。新型缠绕成型复合材料电杆由于是缠绕成型层合板结构，因此存在层间剪切强度低、轴向弯曲强度小的缺陷，在运行过程中易出现杆壁失稳、杆顶挠曲值过大、线路安全稳定差等问题，几乎没有应用。
[0003]拉编缠碳纤维混杂复合材料电杆具有强度高、质量轻、耐腐蚀、耐疲劳和电绝缘性能好等其它类型电线杆无法比拟的优点。采用复合材料电线杆代替传统电线杆可以有效地减轻电线杆的重量，增强其耐腐蚀和耐疲劳性能，还具有挠曲变形小、几乎不用维护和使用寿命长的特点。
[0004]现有复合材料电杆包括两种成型方式，一种采用的是玻璃纤维股先浸渍芳香族聚氨酯后再浸渍脂肪族聚氨酯，以零角度围绕固体轴缠绕，通过加热模迅速固化成型。虽然该方法制得的复合材料电线杆具有重量轻、维护要求小、绝缘性好等性能，但其成型工艺成本高，并且在生产过程中会出现缺料、不规则气孔、翘曲变形和起泡等不良缺陷；此外，成型后的电线杆的抗张强度和抗压强度较低，在恶劣天气时易产生断裂现象。
[0005]另一种是采用玻璃纤维浸渍热固性树脂缠绕成型内蒙皮，中间引入石英夹心层再在外表面缠绕成型外蒙皮层。这种电杆壁厚较前一种有所增加，重量增加了一倍，降低了杆壁失稳的风险，但其杆挠曲性能完全不能满足现有标准要求；并且，由于夹芯石英砂层的引入，这种电杆在冲击载荷作用下特别容易分层。
[0006]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的第一目的在于提供一种复合材料杆的制备方法，通过将挤拉、编织和缠绕这三种工艺相结合，能够提高复合材料杆的整体性、稳定性和力学性能，同时，通过挤拉一次成型，不仅减小了层间分层的风险，还提高了生产效率，改善了复合材料杆的外观。
[0008]本专利技术的第二目的在于提供一种复合材料杆，该复合材料杆的剪切强度高，整体性能好，稳定性好，刚度好，抵抗外载荷能力强，挠曲变形能力好，电绝缘性和耐腐蚀性好。
[0009]本专利技术的第三目的在于提供如上所述的复合材料杆的用途，将复合材料杆用作电杆和灯杆，其性能指标可完全达到传统电杆和灯杆的技术要求，尤其适用于山区、沿海地区、高寒地区以及特变电高压输电。
[0010]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0011]本专利技术提供了一种复合材料杆的制备方法，包括如下步骤：
[0012](a)、将纤维材料进行编织，得到筒状的第一编织层；
[0013](b)、将纤维材料沿所述筒状的第一编织层的周向方向进行缠绕，得到缠绕层；
[0014](c)、将纤维材料沿所述筒状的第一编织层的轴向方向进行铺设，得到轴向增强层；
[0015](d)、在所述轴向增强层或所述缠绕层的表面将纤维材料进行编织，得到第二编织层；
[0016](e)、将步骤(d)得到的材料浸泡树脂后，挤拉成型，得到复合材料杆；
[0017]其中，步骤(b)和步骤(c)无先后顺序，且任选地在步骤(a)和步骤(d)之间重复步骤(b)和/或步骤(c)。
[0018]优选地，步骤(e)中，在所述挤拉成型的过程中，材料还经过加热。
[0019]优选地，步骤(b)和步骤(c)均重复至少一次；
[0020]优选地，步骤(b)和/或步骤(c)重复至少两次。
[0021]优选地，步骤(b)和步骤(c)具体包括：
[0022]将纤维材料沿所述筒状的第一编织层的周向方向进行缠绕，得到第一缠绕层后，将纤维材料沿所述筒状的第一编织层的轴向方向进行铺设，得到第一轴向增强层；然后，继续将纤维材料沿所述筒状的第一编织层的周向方向进行缠绕，得到第二缠绕层，将纤维材料沿所述筒状的第一编织层的轴向方向进行铺设，得到第二轴向增强层；再将纤维材料沿所述筒状的第一编织层的周向方向进行缠绕，得到第三缠绕层。
[0023]优选地，在步骤(a)～步骤(d)中，所述纤维材料包括玻璃纤维和/或碳纤维。
[0024]优选地，所述玻璃纤维包括低介电玻璃纤维、无碱玻璃纤维和高强玻璃纤维中的至少一种。
[0025]优选地，步骤(e)中，所述树脂包括聚氨酯树脂、环氧树脂、不饱和树脂和聚丙烯树脂中的至少一种。
[0026]优选地，所述树脂中还混有助剂；
[0027]优选地，所述助剂包括氢氧化铝、瓷粉和二氧化硅中的至少一种。
[0028]本专利技术还提供了如上所述的复合材料杆的制备方法所制得的复合材料杆。
[0029]本专利技术还提供了如上所述的复合材料杆在电杆和灯杆中的用途。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0031](1)本专利技术提供的复合材料杆的制备方法，同时结合了缠绕和编织工艺，确保了复合材料杆的整体性、稳定性和力学性能。同时，通过挤拉一次成型，不仅减小了层间分层的风险，还提高生产效率。
[0032](2)本专利技术提供的复合材料杆的制备方法，通过采用缠绕和编织工艺，并结合挤压成型，能够改善复合材料杆的外观，提高复合材料杆的可靠性和稳定性。
[0033](3)本专利技术提供的复合材料杆的制备方法，通过引入碳纤维，能够提高复合材料杆的弯曲模量和力学性能，减少复合材料杆的挠曲变形，最大限度减少杆壁壁厚，起到极大地减重作用。
[0034](4)本专利技术提供的复合材料杆的整体性好，稳定性好，力学性能优异，通过设置第一编织层，能够提高复合材料杆的剪切性能；通过设置第二编织层，能够提高复合材料杆的剪切强度及其整体性能，且方便开孔，便于在复合材料杆上安装横担、爬梯等附属配件；通过设置缠绕层，能够提高复合材料杆的刚度，增强抵抗外载荷能力；通过设置增强层，能够
提高复合材料杆的挠曲变形能力；通过设置树脂层，可提高复合材料杆的电绝缘性和耐腐蚀性。
[0035](5)本专利技术提供的复合材料杆，具有重量轻、绝缘性好、刚度高、不失稳、挠曲变形小和使用寿命长等优点。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本专利技术提供的复合材料杆的结构示意图。
具体实施方式
[0038]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料杆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)、将纤维材料进行编织，得到筒状的第一编织层；(b)、将纤维材料沿所述筒状的第一编织层的周向方向进行缠绕，得到缠绕层；(c)、将纤维材料沿所述筒状的第一编织层的轴向方向进行铺设，得到轴向增强层；(d)、在所述轴向增强层或所述缠绕层的表面将纤维材料进行编织，得到第二编织层；(e)、将步骤(d)得到的材料浸泡树脂后，挤拉成型，得到复合材料杆；其中，步骤(b)和步骤(c)无先后顺序，且任选地在步骤(a)和步骤(d)之间重复步骤(b)和/或步骤(c)。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(e)中，在所述挤拉成型的过程中，材料还经过加热。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)和步骤(c)均重复至少一次；优选地，步骤(b)和/或步骤(c)重复至少两次。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)和步骤(c)具体包括：将纤维材料沿所述筒状的第一编织层的周向方向进行缠绕，得到第一缠绕层后，将纤维材料沿所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾爱军，宋建华，宋鹏飞，杨舒涵，郑莉君，国彤，王晨鸣，王真，李秀捧，张菲菲，
申请(专利权)人：河北瑞太通电子科技有限公司河北省多基复合材料产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：