[发明专利]一种高韧性铝基碳纤维复合棒及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高韧性铝基碳纤维复合棒及其制备方法，属于碳纤维复合材料技术领域，包括碳纤维加强芯和铝合金导体层，铝合金导体层由绞合于碳纤维加强芯外的铝合金单线组成，制备方法如下：将环氧树脂、增韧聚氨酯和稀释剂搅拌混合，加入固化剂和促进剂，在温度60‑80℃、真空度0.05‑0.1MPa下真空脱泡2‑3h，降至室温后转移至浸渍槽中；将氨基化碳纤维烘干，通过拉挤机在浸渍槽中浸胶，然后于高温固化模具内固化成型，得到碳纤维加强芯；将若干个铝合金单丝绞合于碳纤维加强芯表面形成铝合金导体层，得到高韧性铝基碳纤维复合棒，本发明制备的碳纤维复合棒具有更高地力学性能、耐热性能。

技术领域

本发明属于碳纤维复合材料技术领域，具体地，涉及一种高韧性铝基碳纤维复合棒及其制备方法。

背景技术

架空输电导线作为输送电力的载体，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、铝包钢芯铝绞线、耐热合金导线、高强度合金导线等，由于使用的是普通绞线或单一性能的导线，不能满足电缆同时具有高导电性、高强度、耐热性能的要求，而碳纤维增强铝基复合材料是以碳纤维为强化体，以铝或铝合金为基体的一类复合材料的统称，具有良好的耐磨性、低的热膨胀系数、优异的导线和导热性能，被广泛应用于架空输电导线中。

如中国专利CN111564243A公开一种高强抗拉铝合金导线，包括复合纤维加强芯和铝合金导体层，该专利直接采用未处理的碳纤维与热固性树脂组合物复合得到加强芯，但是碳纤维表面比较光滑，比表面积和活性碳原子相比比例较低，碳纤维的惰性表面会影响复合材料界面的连接性，因此是导线芯材的力学性能下降，并且环氧树脂脆性较大，固化后形成的导线芯韧性较差，在导线安装时容易弯折断裂，影响导线的整体强度，因此，提供一种高韧性铝基碳纤维复合棒是目前需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种高韧性铝基碳纤维复合棒及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高韧性铝基碳纤维复合棒，包括碳纤维加强芯和铝合金导体层，铝合金导体层由绞合于碳纤维加强芯外的铝合金单线组成；

该高韧性铝基碳纤维复合棒由以下步骤制成：

第一步、准备以下重量份原料：环氧树脂50-70份、增韧聚氨酯30-40份、固化剂32-45份、促进剂0.5-2份、稀释剂15-20份、氨基化碳纤维55-60份；

第二步、将环氧树脂、增韧聚氨酯和稀释剂搅拌混合10-20min，加入固化剂和促进剂，在温度60-80℃、真空度0.05-0.1MPa下真空脱泡2-3h，降至室温后转移至浸渍槽中；

第三步、将氨基化碳纤维烘干，通过拉挤机在浸渍槽中浸胶，然后于高温固化模具内固化成型，得到碳纤维加强芯，高温固化模具分为三区，三区加热温度分别为：140-150℃，160-170℃，170-190℃；

第四步、将直径9.5mm铝合金杆通过铝合金拉丝机拉丝得到铝合金单丝，将若干个铝合金单丝绞合于碳纤维加强芯表面形成铝合金导体层，得到高韧性铝基碳纤维复合棒。

进一步地，氨基化碳纤维由以下步骤制成：