[发明专利]一种三维编织复合材料输电杆塔及其制备方法

权利要求书

1.一种三维编织复合材料输电杆塔，其特征在于：包括依次连接的塔头、塔身与塔腿，塔头包括横担杆件以及连接在塔身与横担杆件之间的支撑杆件；塔身包括塔身主肢以及连接在塔身主肢之间的塔身支撑杆；塔腿包括塔腿主肢和连接在塔腿主肢之间的塔腿支撑杆；所述塔头、塔身以及塔腿中的各个部件都包括三维编织骨架和树脂基体；

所述三维编织骨架包括芯部的玻璃纤维织物和包裹在最外层的混杂纤维织物过渡层，所述玻璃纤维织物的内部设置碳纤维零度纱骨架；

所述树脂基体是热固性树脂和热塑性树脂复合制备的改性树脂；所述热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或多种，所述热塑性树脂为聚氨酯树脂、聚苯硫醚树脂或聚酰亚胺树脂中的一种或多种，热固性树脂与热塑性树脂的配比根据输电杆塔的工作环境及力学性能要求具体而定；

所述塔头、塔身与塔腿中的各个部件上都设置有起连接作用的法兰结构，每个法兰结构均包括法兰骨架以及包覆在法兰骨架外侧的三维编织法兰层；所述法兰骨架为金属法兰骨架，所述三维编织法兰层将法兰骨架与主体连接为一个整体。

2.根据权利要求1所述的三维编织复合材料输电杆塔，其特征在于：所述塔头的横担杆件和支撑杆件的碳纤维零度纱骨架的厚度为横担杆件截面半径的5-10%；或玻璃纤维织物的编织形式为三维四向、三维五向、三维六向或三维七向中的一种或多种，玻璃纤维织物的厚度占横担杆件截面半径的70-80%；或所述混杂纤维过渡层由碳纤维和高强玻璃纤维混编而成，碳纤维在混合纱线中的比例为90%以上，混杂纤维过渡层的编织形式采用三维四向、三维五向、三维六向或三维七向中的一种或者多种。

3.根据权利要求1所述的三维编织复合材料输电杆塔，其特征在于：所述塔身的塔身主肢的碳纤维零度纱骨架的厚度为塔身主肢截面半径的10-15%，塔身支撑杆的碳纤维零度纱骨架的厚度为塔身支撑杆的半径的5-10%；或塔身主肢和塔身支撑杆的玻璃纤维织物的编织形式为三维四向、三维五向、三维六向或三维七向中的一种或者多种；或塔身主肢的玻璃纤维织物的厚度占塔身主肢截面半径的60-70%，塔身支撑杆的玻璃纤维织物的厚度占塔身支撑杆截面半径的70-80%；或所述塔身主肢和塔身支撑杆的混杂纤维过渡层中，碳纤维在混合纱线中的比例为95%以上，混杂纤维过渡层的编织形式采用三维四向、三维五向、三维六向或三维七向中的一种或者多种。

4.根据权利要求1所述的三维编织复合材料输电杆塔，其特征在于：所述塔腿的塔腿主肢的碳纤维零度纱骨架的厚度为塔腿主肢截面半径的15-20%，塔腿支撑杆的碳纤维零度纱骨架的厚度为塔腿支撑杆的半径的5-10%；或塔腿主肢和塔腿支撑杆的玻璃纤维织物的编织形式为三维四向、三维五向、三维六向或三维七向中的一种或者多种；或塔腿主肢的玻璃纤维织物的厚度占塔腿主肢截面半径的50-60%，塔腿支撑杆的玻璃纤维织物的厚度占塔腿支撑杆截面半径的70-80%；或所述塔腿主肢和塔腿支撑杆的混杂纤维过渡层中，碳纤维在混合纱线中的比例为95%以上，混杂纤维过渡层的编织形式采用三维四向、三维五向、三维六向或三维七向中的一种或者多种。

5.根据权利要求1所述的三维编织复合材料输电杆塔，其特征在于：所述三维编织法兰层中的碳纤维纱线占混合纱线用量的50%以上，或三维编织法兰层与杆件主体之间无缝三维编织，编织形式为三维四向、三维五向、三维六向或三维七向中的一种或者多种。

6.一种三维编织复合材料输电杆塔的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）分别单独编织输电杆塔的各个部件，在横担杆件的设定位置预埋入陶瓷绝缘端子；

2）在输电杆塔的各个部件与其他部件的连接处预埋法兰骨架，并在法兰骨架的外侧编织三维编织法兰层，并与主体杆件之间进行无缝编织；

3）将编织好的各个部件分别真空导入树脂基体，固化成型；

4）将固化成型的各个部件进行连接，即得三维编织复合材料输电杆塔。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，真空导入的真空度为0.06-0.1MPa；或固化的温度为80-120℃，固化时间为2-4h。

8.权利要求1-5任一所述的三维编织复合材料输电杆塔在电力输送、通讯、高速铁路以及市政中的应用。