專利名稱：用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線、其制造方法及使用其的架空傳輸電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠用作架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線、其制造方法及使用其的架空傳輸電纜。

背景技術(shù)：
通常，架空傳輸電纜用于將發(fā)電廠中產(chǎn)生的電力傳輸?shù)竭h(yuǎn)程中央和鄰近的接收區(qū)域中的一次變電站。
常規(guī)架空傳輸電纜由中心加強(qiáng)件11和包圍中心加強(qiáng)件11的導(dǎo)體單元13構(gòu)成，如圖1所示。傳統(tǒng)上，架空傳輸電纜通常包括主要由鋼絲和鋼線構(gòu)成的中心加強(qiáng)件以及由鋁或鋁合金構(gòu)成的導(dǎo)體單元，并且通常被稱作鋼芯鋁絞線(ACSR)。
架空傳輸電纜的這種導(dǎo)體單元13用于傳輸電流，其中，可以在加強(qiáng)件的外部使用圓形或壓制的鋁導(dǎo)體，并且這種導(dǎo)體單元可以形成為多層。
同時(shí)，布置在架空傳輸電纜的中心區(qū)域中的加強(qiáng)件11用于支撐傳輸電纜以及保持其電纜強(qiáng)度。這種中心加強(qiáng)件的結(jié)構(gòu)可以是單股線的形式，或者是由多股線構(gòu)成的絞合線的形式。
通常，架空傳輸電纜通過懸掛在以預(yù)定間隔安裝的諸如多個(gè)鋼塔或電桿的支撐物上而被安裝在室外，但是由于這種環(huán)境性質(zhì)，架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的諸如抗拉強(qiáng)度的物理性質(zhì)應(yīng)當(dāng)優(yōu)異，并應(yīng)具有高張緊和低垂度特性。
然而，架空傳輸電纜暴露于外部環(huán)境并在相當(dāng)惡劣的條件下使用，例如，當(dāng)電流傳輸通過電纜時(shí)，電纜自身的溫度上升到90℃或更高。具體地說，通過傳輸高壓電流所產(chǎn)生的熱可以使支撐架空傳輸電纜的中心加強(qiáng)件膨脹，這會(huì)導(dǎo)致電纜下垂。
特別是，現(xiàn)有技術(shù)中使用的由鋼線和鋼絲構(gòu)成的加強(qiáng)件的重量重，因此電纜的下垂現(xiàn)象增加得更嚴(yán)重，并且鋼塔和電桿還會(huì)嚴(yán)重地經(jīng)受極端壓力，這會(huì)引起安全問題。
隨著近來傳輸容量的增大，使這些問題更加嚴(yán)重。因此，考慮到電纜在高溫下的下垂現(xiàn)象，應(yīng)采取措施來安裝更高的鋼塔或電桿，以及縮小鋼塔或電桿的安裝間隔。


發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題 因此，設(shè)計(jì)本發(fā)明來解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，因此本發(fā)明的目的是提供一種用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線、其制造方法及使用其的架空傳輸電纜，由于所述纖維強(qiáng)化塑料線具有諸如即使在高溫下也能保持高抗拉強(qiáng)度和低熱膨脹系數(shù)的優(yōu)異機(jī)械性質(zhì)以及其重量輕，因此所述纖維強(qiáng)化塑料線能夠使電纜在高溫下的下垂現(xiàn)象最小化。
技術(shù)方案 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線，該纖維強(qiáng)化塑料線包括具有預(yù)定直徑并且由熱固性基質(zhì)樹脂構(gòu)成的線；以及與縱向平行地分散在所述線內(nèi)部的多根高強(qiáng)度纖維，其中利用耦聯(lián)劑(coupling agent)對(duì)所述高強(qiáng)度纖維進(jìn)行表面處理以提高與所述基質(zhì)樹脂的界面粘附力。
此外，本發(fā)明提供了一種架空傳輸電纜，該架空傳輸電纜具有中心加強(qiáng)件和包圍該中心加強(qiáng)件的導(dǎo)體單元，其中所述中心加強(qiáng)件由前述根據(jù)本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線構(gòu)成。
同時(shí)，可以通過以下方法來制造前述纖維強(qiáng)化塑料線，該方法包括以下步驟(S1)利用包括耦聯(lián)劑的溶液對(duì)多根高強(qiáng)度纖維進(jìn)行表面處理；(S2)將多根經(jīng)表面處理的高強(qiáng)度纖維浸入到熱固性樹脂組合物中；(S3)通過對(duì)浸入到所述熱固性樹脂組合物中的所述多根高強(qiáng)度纖維進(jìn)行加熱以使所述熱固性樹脂固化，來制備纖維強(qiáng)化塑料線；以及(S4)將得到的纖維強(qiáng)化塑料線纏繞起來。



應(yīng)理解，給出以下附圖僅僅是為了說明優(yōu)選實(shí)施方式，并不是想要限制本發(fā)明的范圍，下面將參照這些附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。在附圖中 圖1是示出了常規(guī)架空傳輸電纜的立體圖。
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線的剖面圖。
圖3是示出了使用根據(jù)本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線的、單股線形式的加強(qiáng)件的立體圖。
圖4是示出了使用根據(jù)本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線的、絞合線形式的加強(qiáng)件的立體圖。

具體實(shí)施例方式 下文中，將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
為了改善架空傳輸電纜的性質(zhì)，本發(fā)明人已進(jìn)行了許多嘗試來開發(fā)一種包括高強(qiáng)度纖維和熱固性基質(zhì)樹脂的纖維強(qiáng)化塑料線，來替代在現(xiàn)有技術(shù)中用作加強(qiáng)件的鋼線或鋼絲。
然而，僅由高強(qiáng)度纖維和熱固性基質(zhì)樹脂構(gòu)成的纖維強(qiáng)化塑料線具有以下問題在制造該纖維強(qiáng)化塑料線時(shí)在其內(nèi)部產(chǎn)生了氣泡，此外這些纖維彼此結(jié)塊。這種現(xiàn)象是纖維強(qiáng)化塑料線的強(qiáng)度劣化的主要因素。
因此，本發(fā)明人基于上述問題是由高強(qiáng)度纖維表面與聚合樹脂之間的界面的接合力不足所導(dǎo)致這一事實(shí)，嘗試進(jìn)行了許多研究。結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)高強(qiáng)度纖維股(strand)進(jìn)行表面處理，提高了與聚合樹脂部分的界面粘附力，因此聚合物復(fù)合物(polymeric complex)的性質(zhì)沒有劣化。即，本發(fā)明人采用利用耦聯(lián)劑進(jìn)行了表面處理的纖維作為高強(qiáng)度纖維，解決了前述問題。
在本發(fā)明中，纖維強(qiáng)化塑料線包括重量輕且具有優(yōu)異的機(jī)械性質(zhì)的高強(qiáng)度纖維和熱固性基質(zhì)樹脂，并且通過利用耦聯(lián)劑對(duì)高強(qiáng)度纖維進(jìn)行表面處理從而在高強(qiáng)度纖維與熱固性聚合樹脂之間的界面處具有增大的界面粘附力。因此，由于根據(jù)本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線即使在高溫下也具有優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度以及諸如熱膨脹系數(shù)低等的優(yōu)異性質(zhì)，因此可將其有效地用作架空傳輸電纜的加強(qiáng)件等。具體地說，根據(jù)本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線具有以下優(yōu)點(diǎn)由于該纖維強(qiáng)化塑料線可以由重量輕的材料制成從而與現(xiàn)有技術(shù)中使用的加強(qiáng)件相比其重量減小，因此在將其用作架空傳輸電纜中的加強(qiáng)件時(shí)，可以進(jìn)一步使架空傳輸電纜的下垂現(xiàn)象最小化。
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線的剖面圖。
參照?qǐng)D2，根據(jù)本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線具有預(yù)定直徑，并包括由熱固性基質(zhì)樹脂制成的線21以及與縱向平行地分散在所述線的內(nèi)部的多根高強(qiáng)度纖維23。即，多根高強(qiáng)度纖維23被浸入在熱固性基質(zhì)樹脂中，這表示多個(gè)高強(qiáng)度纖維股分散在該熱固性基質(zhì)樹脂中。這里，將纖維束布置成與纖維強(qiáng)化塑料線的縱向平行。
在本發(fā)明中，高強(qiáng)度纖維的抗拉強(qiáng)度至少為140kgf/□。這里使用的這種高強(qiáng)度纖維是(但不限于)選自于由以下纖維構(gòu)成的組碳纖維、玻璃纖維、芳綸(Kevlar)、聚丙烯酸脂纖維、超高分子量PE(聚乙烯)纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維和PBO(聚對(duì)苯撐苯并雙噁唑)纖維等。
這種高強(qiáng)度纖維股的直徑優(yōu)選地為約3至10□。如果其直徑小于3□，則存在不經(jīng)濟(jì)且難以制造高強(qiáng)度纖維股的問題，而如果其直徑超過10□，則難以獲得期望強(qiáng)度的纖維股。
在根據(jù)本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線中，基于纖維強(qiáng)化塑料線的總重量，高強(qiáng)度纖維的含量按重量計(jì)優(yōu)選地為50％至85％，并且按重量計(jì)特別優(yōu)選地為70％至80％。這是因?yàn)?，如果高?qiáng)度纖維的含量按重量計(jì)少于50％，則纖維強(qiáng)化塑料線的強(qiáng)度劣化，而如果高強(qiáng)度纖維的含量按重量計(jì)超過85％，則纖維之間的結(jié)塊增加，并且由于氣泡和裂縫的產(chǎn)生而導(dǎo)致纖維強(qiáng)化塑料線的物理性質(zhì)劣化且可用性降低。
此外，可以單獨(dú)或混合地使用如上所述的高強(qiáng)度纖維。例如，可以混合使用碳纖維和玻璃纖維以獲得具有優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度和優(yōu)異的彎曲強(qiáng)度的高強(qiáng)度纖維。因此優(yōu)選的是，基于所使用的高強(qiáng)度纖維的總重量，在90℃級(jí)電纜的情況下，玻璃纖維的含量按重量計(jì)為約60％至90％，在230℃級(jí)電纜的情況下，玻璃纖維的含量按重量計(jì)為約10％至40％。
在本發(fā)明中，耦聯(lián)劑并無特別限制，只要其可以用于對(duì)高強(qiáng)度纖維進(jìn)行表面處理即可。例如，耦聯(lián)劑包括鈦酸鹽基耦聯(lián)劑、硅烷基耦聯(lián)劑、鋯酸鹽基耦聯(lián)劑等，并且可以單獨(dú)或組合地使用它們。
向利用這種耦聯(lián)劑進(jìn)行了表面處理的纖維的表面引入多種反應(yīng)劑(reactor)，其中該反應(yīng)劑與聚合樹脂起反應(yīng)從而去除對(duì)最終產(chǎn)品的性質(zhì)造成不利影響的氣泡和缺陷，并且還防止了纖維之間的結(jié)塊，由此提高了高強(qiáng)度纖維與熱固性聚合樹脂之間的界面粘附力以及高強(qiáng)度纖維的分散性。
在本發(fā)明中，具有優(yōu)異的性質(zhì)(例如，耐熱性、耐磨性等)的熱固性基質(zhì)樹脂優(yōu)選地(而非限制性地)選自于由諸如熱固性樹脂(例如環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、玻璃纖維分散型環(huán)氧樹脂等)的固化材料組成的組，并且可以單獨(dú)或組合地使用它們。
優(yōu)選的是，這種纖維強(qiáng)化塑料線在90℃(普通架空傳輸電纜的工作溫度)下的抗拉強(qiáng)度高于110kgf/□，彈性模量為5000kgf/□或更大，熱膨脹系數(shù)為7×10-6m/m/℃或更小。
具有以上性質(zhì)的本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線可以有效地用作架空傳輸電纜的中心加強(qiáng)件。例如，在包括中心加強(qiáng)件和包圍該中心加強(qiáng)件的導(dǎo)體單元的架空傳輸電纜中，包括該纖維強(qiáng)化塑料線作為中心加強(qiáng)件。
此時(shí)，如圖3和圖4所示地構(gòu)造中心加強(qiáng)件。參照?qǐng)D3和圖4，可以使用本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線將中心加強(qiáng)件制造成單股線30或絞合線40的結(jié)構(gòu)。在圖3和圖4中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的組成部分。
在本發(fā)明的架空傳輸電纜中，可以使用在架空傳輸電纜中通常使用的材料(例如，圓形或壓制的鋁導(dǎo)體等)作為導(dǎo)體單元，并且這種導(dǎo)體單元可以形成為多層。
本發(fā)明的架空傳輸電纜由于加強(qiáng)件的優(yōu)異性質(zhì)從而即使在高溫下也具有極好的性質(zhì)，諸如抗拉強(qiáng)度和低垂度。另外，由于與使用常規(guī)鋼線和鋼絲作為加強(qiáng)件的ACSR電纜相比，該架空傳輸電纜的重量顯著地輕，因此可以使架空傳輸電纜的下垂現(xiàn)象最小化。因此，本發(fā)明的架空傳輸電纜具有以下優(yōu)點(diǎn)如果使用這種架空傳輸電纜，則即使其傳輸容量增大，也不必安裝更多鋼塔或電桿。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的前述纖維強(qiáng)化塑料線可以使用以下方法來制造。
首先，利用耦聯(lián)劑對(duì)高強(qiáng)度纖維進(jìn)行表面處理。此時(shí)，高強(qiáng)度纖維是通過以下濕處理進(jìn)行表面處理的。
首先，通過在諸如乙醇的合適溶劑(例如，異丙醇等)中溶解耦聯(lián)劑，以液相形式制備耦聯(lián)劑溶液。此時(shí)，耦聯(lián)劑溶液的濃度按重量計(jì)優(yōu)選地為約0.1％至1％，并且為了使耦合效率最優(yōu)化，耦聯(lián)劑溶液的濃度按重量計(jì)更優(yōu)選地為約0.1％至0.5％。將高強(qiáng)度纖維股浸入到該溶液中以被該溶液完全浸潤，并且例如使用機(jī)械攪拌器對(duì)其進(jìn)行揉捏(knead)，直到該纖維的表面處理完成為止。這里，處理溶液的溫度優(yōu)選地保持在約70℃至80℃ 。此時(shí)，可以使用的高強(qiáng)度纖維和耦聯(lián)劑與先前所描述的相同。
通過去除溶劑對(duì)利用耦聯(lián)劑進(jìn)行了表面處理的纖維進(jìn)行干燥。在該情況下，在真空電爐中例如以80℃或更高溫度將纖維徹底干燥。優(yōu)選的是，按使纖維不能與濕氣直接接觸的方式來貯存經(jīng)干燥的纖維。
接下來，將多根經(jīng)表面處理的高強(qiáng)度纖維股浸入到未固化的熱固性樹脂組合物中。在該階段，多根經(jīng)表面處理的高強(qiáng)度纖維股被布置成與縱向平行，并被浸入到熱固性樹脂組合物中。
此時(shí)，可以使用的熱固性樹脂組合物優(yōu)選地包括基礎(chǔ)樹脂、固化劑、固化加速劑、填充劑、脫模劑等。并且，熱固性樹脂組合物的混合比優(yōu)選地是100重量份的基礎(chǔ)樹脂、30至150重量份的固化劑、0.2至3重量份的固化加速劑、0.2至20重量份的填充劑以及0.2至0.5重量份的脫模劑，但是并不限于此。此外，除如上所述的添加劑之外還可以使用常用的樹脂添加劑。
前述基礎(chǔ)樹脂優(yōu)選地(但非限制性地)選自于由諸如環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、玻璃纖維分散型環(huán)氧樹脂等的熱固性樹脂組成的組，并且可以單獨(dú)或組合地使用它們。脂環(huán)族(Cycloaliphatics)、酚醛樹脂(Novolaks)、縮水甘油胺(glycidylamines)等也可以用作環(huán)氧樹脂。
此外，所述固化劑包括胺、酸酐、咪唑等，并且可以根據(jù)期望性質(zhì)和處理?xiàng)l件來進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，但并不特別局限于此。固化加速劑用于激發(fā)熱固性樹脂中的交聯(lián)反應(yīng)，而其種類無特別限制。填充劑用于改進(jìn)樹脂的機(jī)械性質(zhì)和高張力線的外觀，而脫模劑用于提高處理穩(wěn)定性，并且還用于通過在成型處理期間使固化的樹脂合成物與染料之間的摩擦最小地傳遞熱固性樹脂組合物來改善線的外觀，并且其種類無特別限制。
隨后，通過對(duì)浸入到熱固性樹脂組合物中的高強(qiáng)度纖維進(jìn)行加熱，使存在于纖維之間以及纖維周圍的熱固性樹脂固化，從而形成其中高強(qiáng)度纖維浸入到熱固性基質(zhì)樹脂中的纖維強(qiáng)化塑料線。
優(yōu)選的是，可將使熱固性樹脂組合物固化的處理分成幾個(gè)步驟。例如，熱固化步驟從作為第一固化步驟的預(yù)加熱處理開始，接著組合物在更高的溫度下完全固化。此時(shí)，優(yōu)選的是，在熱固化步驟的開始處使用超聲波，因此，可以使高強(qiáng)度纖維股在聚合樹脂中的結(jié)塊最小化。
隨后，在經(jīng)過冷卻器之后完成熱固性樹脂的固化步驟。結(jié)果，制造出根據(jù)本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線。
最后，由于得到的纖維強(qiáng)化塑料線是線，因此使用適當(dāng)?shù)难b置將其拿起。如有必要，可以在加熱爐中對(duì)纖維強(qiáng)化塑料線進(jìn)行后固化。
本發(fā)明的實(shí)施方式 為了更好地理解本發(fā)明，在下文中將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。然而，這里進(jìn)行的描述僅是出于說明的目的的優(yōu)選實(shí)施例，而并是想要限制本發(fā)明的范圍，因此應(yīng)理解，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對(duì)其做出其他等同物和變型。下面將充分描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，使其對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員變得清楚。
實(shí)施方式1 首先，將鈦酸鹽耦聯(lián)劑溶解在異丙醇中，以制備包括按重量計(jì)為0.5％的鈦酸鹽耦聯(lián)劑的溶液。將直徑為10□的玻璃纖維浸入該溶液中，該溶液的溫度保持在70℃ 至80℃。在該玻璃纖維充分浸漬1小時(shí)之后，將其放入保持在100℃ 下的真空電爐中，接著去除溶劑異丙醇，以獲得經(jīng)表面處理的玻璃纖維，按不能與濕氣相接觸的方式貯存該玻璃纖維。同時(shí)，在浴器(bath)中制備熱固性樹脂組合物，該組合物包括100重量份的耐熱環(huán)氧樹脂、100重量份的酸酐基固化劑、1重量份的固化加速劑、2重量份的填充劑以及0.5重量份的脫模劑。將先前制備的玻璃纖維在保持其拉力恒定的同時(shí)安裝到線軸(bobbin)中，在干燥爐中在70℃至80℃下進(jìn)行干燥，然后將其浸入到包括得到的熱固性樹脂組合物的浴器中。為了使浸入到所述熱固性樹脂組合物中的玻璃纖維固化，通過將該玻璃纖維引入到直線卷繞模具(traverse-winding die)中并在180℃下進(jìn)行加熱來執(zhí)行第一固化步驟。此時(shí)，施加超聲波以防止浸入的玻璃纖維結(jié)塊并使得聚合樹脂可以均勻地浸入在纖維之間。接著，在保持在220℃下的固化單元中執(zhí)行使聚合樹脂固化的第二固化步驟。最后，對(duì)聚合樹脂進(jìn)行冷卻，從而獲得具有按重量計(jì)為80％的高強(qiáng)度纖維并且直徑為3□的纖維強(qiáng)化塑料線。
對(duì)比示例1 在浴器中制備熱固性樹脂組合物，該組合物包括100重量份的不飽和聚酯樹脂、2重量份的固化劑、1重量份的固化加速劑、6重量份的填充劑以及1重量份的脫模劑。將未經(jīng)表面處理的玻璃纖維在保持其拉力恒定的同時(shí)安裝到線軸，在干燥爐中在70℃至80℃下進(jìn)行干燥，然后將其浸入到所述浴器中。為了使浸入到所述熱固性樹脂組合物中的玻璃纖維固化，通過將該玻璃纖維引入到來回卷繞模具中并在175℃進(jìn)行加熱來執(zhí)行第一固化步驟。此時(shí)，施加超聲波以防止浸入的玻璃纖維結(jié)塊并使得聚合樹脂可以均勻地浸入在纖維之間。然后，在保持在195℃下的固化單元中執(zhí)行使聚合樹脂固化的第二固化步驟。然后，對(duì)聚合樹脂進(jìn)行冷卻，從而獲得具有按重量計(jì)為80％的高強(qiáng)度纖維并且直徑為3□的纖維強(qiáng)化塑料線。
對(duì)比示例2 除了使用環(huán)氧樹脂來替代不飽和聚酯樹脂之外，按與對(duì)比示例1相同的方式制造出纖維強(qiáng)化塑料線，該纖維強(qiáng)化塑料線具有按重量計(jì)為80％的高強(qiáng)度纖維并且直徑為3□。
對(duì)實(shí)施方式1以及對(duì)比示例1和2中制備的纖維強(qiáng)化塑料線的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)量。通過利用ASTM D3916的標(biāo)準(zhǔn)化方法來對(duì)它們的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。如下，在表1至表3中列出了結(jié)果。
表1 表2 表3 表1表示在不同周圍溫度下的抗拉強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果，表2表示在各溫度下的抗拉強(qiáng)度相對(duì)于如表1中所列出的在環(huán)境溫度(25℃ )下的抗拉強(qiáng)度的殘留抗拉強(qiáng)度(％)。此外，表3表示如表1中所列出的在環(huán)境溫度下的抗拉強(qiáng)度相對(duì)于根據(jù)實(shí)施方式1的纖維強(qiáng)化塑料線的抗拉強(qiáng)度的相對(duì)抗拉強(qiáng)度。
參照表1至表3，揭示出與對(duì)比示例1和2中制備的纖維強(qiáng)化塑料線相比，使用經(jīng)表面處理的玻璃纖維的根據(jù)實(shí)施方式1的纖維強(qiáng)化塑料線在各溫度下都具有優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度。此外，可以看出當(dāng)與對(duì)比示例1和2中制備的纖維強(qiáng)化塑料線相比時(shí)，實(shí)施方式1中制備的纖維強(qiáng)化塑料線在高溫下也具有優(yōu)異的殘留抗拉強(qiáng)度，特別地甚至在90℃或更高溫度(架空傳輸電纜的實(shí)際工作溫度)下也具有極好的抗拉強(qiáng)度。
接下來，將對(duì)比示例1和2以及實(shí)施方式1中制備的纖維強(qiáng)化塑料線在特定溫度下老化1000小時(shí)，然后測(cè)量它們的抗拉強(qiáng)度。如下，在表4至表7中列出了結(jié)果。利用根據(jù)ASTM D3916的標(biāo)準(zhǔn)化方法，對(duì)所述抗拉強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。
表4 表5 表6 表7 表4表示在特定溫度下老化1000小時(shí)后的纖維強(qiáng)化塑料線的抗拉強(qiáng)度的測(cè)量值，表5表示在高溫下的抗拉強(qiáng)度相對(duì)于如表4中所列出的在環(huán)境溫度下的抗拉強(qiáng)度的殘留抗拉強(qiáng)度(％)。
參照表4和表5，揭示出與對(duì)比示例1和2中制備的纖維強(qiáng)化塑料線相比，實(shí)施方式1中制備的纖維強(qiáng)化塑料線即使在老化后也在不同溫度下具有優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度。特別的是可以看出實(shí)施方式1中制備的纖維強(qiáng)化塑料線即使在90℃或更高溫度(架空傳輸電纜的實(shí)際工作溫度)下也具有優(yōu)異的殘留抗拉強(qiáng)度。
表6和表7分別表示在90℃和135℃下的抗拉強(qiáng)度相對(duì)于根據(jù)實(shí)施方式1的纖維強(qiáng)化塑料線的抗拉強(qiáng)度的相對(duì)抗拉強(qiáng)度(％)。參照表6和表7，揭示出與對(duì)比示例1和2的纖維強(qiáng)化塑料線相比，實(shí)施方式1中制備的纖維強(qiáng)化塑料線即使在高溫下也具有優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度。特別的是可以看出實(shí)施方式1中制備的纖維強(qiáng)化塑料線在較高溫度下具有更優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度。
如上所述，應(yīng)理解由于在本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線中使用了經(jīng)表面處理的高強(qiáng)度纖維，因此盡管長時(shí)間老化，該纖維強(qiáng)化塑料線仍保持足夠的抗拉強(qiáng)度。
實(shí)施方式3 按與如上所述的實(shí)施方式1相同的方式制備纖維強(qiáng)化塑料線，并將得到的纖維強(qiáng)化塑料線用作中心加強(qiáng)件來制備架空傳輸電纜。將鋁用作導(dǎo)體單元，并用7股線來制造該加強(qiáng)件。
實(shí)施方式4 除了使用碳纖維來替代如上所述的實(shí)施方式3中的玻璃纖維之外，把按與如上所述的實(shí)施方式1相同的方式制備的纖維強(qiáng)化塑料線用作中心加強(qiáng)件，然后按與如上所述的實(shí)施方式3相同的方式制造架空傳輸電纜。
針對(duì)常規(guī)ACSR和在實(shí)施方式3和4中制備的架空傳輸電纜，對(duì)熱膨脹系數(shù)和重量進(jìn)行測(cè)量和比較。如下，在表8中列出了結(jié)果。
表8 在表8中，導(dǎo)體單元和加強(qiáng)件的結(jié)構(gòu)的值表示[每根絞合線中使用的單股線的數(shù)量]/[單股線的直徑□]。
參照表8，揭示出在實(shí)施方式3和4的使用本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線作為加強(qiáng)件的架空傳輸電纜的情況下，與使用常規(guī)鋼加強(qiáng)件的ACSR電纜相比，其重量可以減小約20％。并且發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)ACSR相比，該加強(qiáng)件的熱膨脹系數(shù)顯著減小。因此，揭示出使用聚合物復(fù)合物作為加強(qiáng)件的根據(jù)本發(fā)明的架空傳輸電纜的熱膨脹系數(shù)低并且重量輕。
工業(yè)實(shí)用性 如上所述，由于利用耦聯(lián)劑對(duì)根據(jù)本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線的高強(qiáng)度纖維進(jìn)行了表面處理從而提高了基質(zhì)樹脂與高強(qiáng)度纖維之間的界面粘附力，因此該纖維強(qiáng)化塑料線即使在高溫下也具有高抗拉強(qiáng)度。另外，本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線由于保持了低熱膨脹系數(shù)等而具有優(yōu)異的耐熱性，并且其重量輕。因此，與常規(guī)架空傳輸電纜相比，以該纖維強(qiáng)化塑料線作為加強(qiáng)件的架空傳輸電纜具有以下優(yōu)點(diǎn)可以使由溫度升高所引起的下垂現(xiàn)象最小化。
權(quán)利要求
1.一種用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線，該纖維強(qiáng)化塑料線包括
具有預(yù)定直徑并由熱固性基質(zhì)樹脂構(gòu)成的線；以及
與縱向平行地分散在所述線內(nèi)部的多根高強(qiáng)度纖維，
其中，利用耦聯(lián)劑對(duì)所述高強(qiáng)度纖維進(jìn)行表面處理，以提高與所述基質(zhì)樹脂的界面粘附力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線，
其中，所述高強(qiáng)度纖維是選自于由以下纖維構(gòu)成的組中的至少一種碳纖維、玻璃纖維、芳綸、聚丙烯酸脂纖維、超高分子量聚乙烯纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維和PBO(聚亞苯基苯并二惡唑)纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線，
其中，所述熱固性基質(zhì)樹脂是選自于由以下樹脂構(gòu)成的組中的至少一種環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂和玻璃纖維分散型環(huán)氧樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線，
其中，所述耦聯(lián)劑包括選自于由以下耦聯(lián)劑構(gòu)成的組中的至少一種鈦酸鹽基耦聯(lián)劑、硅烷基耦聯(lián)劑和鋯酸鹽基耦聯(lián)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線，
其中，所述纖維強(qiáng)化塑料線在90℃下具有至少110kgf/□的抗拉強(qiáng)度和至少5000kgf/□的彈性模量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線，其中，所述高強(qiáng)度纖維的直徑為3至10□。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線，
其中，基于所述纖維強(qiáng)化塑料線的總重量，所包括的所述高強(qiáng)度纖維的含量按重量計(jì)為50％至85％。
8.一種架空傳輸電纜，該架空傳輸電纜包括中心加強(qiáng)件和包圍所述中心加強(qiáng)件的導(dǎo)體單元，
其中，所述中心加強(qiáng)件由在權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)中限定的所述纖維強(qiáng)化塑料線制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的架空傳輸電纜，
其中，所述中心加強(qiáng)件是單股線或絞合線的形式。
10.一種用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線的制造方法，該方法包括以下步驟
(S1)利用包括耦聯(lián)劑的溶液對(duì)多根高強(qiáng)度纖維進(jìn)行表面處理；
(S2)將多根經(jīng)表面處理的高強(qiáng)度纖維浸入到熱固性樹脂組合物中；
(S3)通過對(duì)浸入到所述熱固性樹脂組合物中的所述多根高強(qiáng)度纖維進(jìn)行加熱以使所述熱固性樹脂固化，來制備纖維強(qiáng)化塑料線；以及
(S4)將得到的纖維強(qiáng)化塑料線纏繞起來。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線的制造方法，
其中，所述高強(qiáng)度纖維是選自于由以下纖維構(gòu)成的組中的至少一種碳纖維、玻璃纖維、芳綸、聚丙烯酸脂纖維、超高分子量聚乙烯纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維和PBO(聚亞苯基苯并二惡唑)纖維。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線的制造方法，
其中，所述熱固性樹脂組合物包括100重量份的基礎(chǔ)樹脂、30至150重量份的固化劑、0.2至3重量份的固化加速劑、0.2至20重量份的填充劑以及0.2至0.5重量份的脫模劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線的制造方法，
其中，所述熱固性樹脂組合物中的基礎(chǔ)樹脂是選自于由以下樹脂構(gòu)成的組中的至少一種環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂和玻璃纖維分散型環(huán)氧樹脂。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線的制造方法，
其中，所述耦聯(lián)劑是選自于由以下耦聯(lián)劑構(gòu)成的組中的至少一種鈦酸鹽基耦聯(lián)劑、硅烷基耦聯(lián)劑和鋯酸鹽基耦聯(lián)劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線的制造方法，其中，所述高強(qiáng)度纖維股的直徑為3至10□。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線的制造方法，
其中，基于所述纖維強(qiáng)化塑料線的總重量，所包括的所述高強(qiáng)度纖維的含量按重量計(jì)為50％至85％。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線、其制造方法及使用其的架空傳輸電纜。公開了一種用作架空傳輸電纜的纖維強(qiáng)化塑料線。根據(jù)本發(fā)明的用于架空傳輸電纜的加強(qiáng)件的纖維強(qiáng)化塑料線包括具有預(yù)定直徑并由熱固性基質(zhì)樹脂構(gòu)成的線；以及與縱向平行地分散在所述線內(nèi)部的多根高強(qiáng)度纖維，利用耦聯(lián)劑對(duì)所述高強(qiáng)度纖維進(jìn)行表面處理以提高與所述基質(zhì)樹脂的界面粘附力。由于利用耦聯(lián)劑對(duì)本發(fā)明的纖維強(qiáng)化塑料線的高強(qiáng)度纖維進(jìn)行了表面處理，因此該纖維強(qiáng)化塑料線在室溫和高溫下都具有高抗拉強(qiáng)度。由于所述纖維強(qiáng)化塑料線具有非常低的熱膨脹系數(shù)等并且其重量輕，因此可將其有效地用作架空傳輸電纜中的加強(qiáng)件。
文檔編號(hào)H01B11/22GK101111905SQ200580047403
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月29日
發(fā)明者李正喜, 李在益 申請(qǐng)人:Ls電線有限公司