环境温度对架空导线用碳纤维复合芯成型工艺及性能的影响.pdf

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1、工程塑料应用2011年，第39卷，第9期环境温度对架空导线用碳纤维复合芯成型工艺及性能的影响球何州文陈新药宁娜(中国电力科学研究院，北京100192)摘要研究了两种不同树脂体系黏度与环境温度、凝胶化时间与温度的关系，确定了用于拉挤工艺的树脂体系。采用该树脂体系制备了架空导线用碳纤维复合芯，分析了环境温度对碳纤维复合芯制品成型工艺和拉伸强度的影响，采用扫描电子显微镜分析了碳纤维复合芯的拉伸断裂机理。结果表明，环境温度对碳纤维复合芯的拉伸强度及表观性能影响较大，"3-环境温度变化较大时如不及时调整成型工艺参数，复合芯制品会出现堵模、白粉、沟痕等缺陷；当环境温度为30℃时复合芯制品拉伸强度最高

2、。关键词环境温度碳纤维复合芯架空导线拉挤成型碳纤维复合芯由于其具有拉伸强度高、线膨胀公司；系数小、耐热性好等优点』，可广泛用于架空输电黏度计：CAP2000+型，美国Brookfield公司；线路导线，用于替代传统钢芯铝绞线中的钢芯。输胶固化时间测试仪：GT—II型，临安丰源电子电导线主要承受轴向载荷，钢芯铝绞线由钢芯和铝有限公司。股共同承载，碳纤维复合芯导线则主要由复合芯承1．3试样制备载_2J。因此，在碳纤维复合芯制备过程中需要充分碳纤维复合芯拉挤成型工艺流程如图1所示。考虑各因素对其拉伸性能的影响。环境温度对模具在牵引机的拉力下，连续的碳纤维材料在EP基体内传热及模具尺寸的影响会造

3、成复合芯拉伸强度的中浸渍，预成型后通过加热的模具，热量传递至液态变化。金属模具腔体尺寸会随着环境温度的变化而的树脂体系，交联反应开始发生，树脂从复合材料的伸缩，导致了拉挤过程中腔内压力的变化及复合芯周边向中心固化。由于交联，树脂体积收缩，使得复纤维含量的较大变化。大规模生产时车间温度在夏合材料与模具分开，热的固体复合材料从模具中脱季可达40~C以上，而在冬季有时只有约1O℃。因而出，经过后固化、冷却等流程，最终由收线机进行碳笔者旨在通过对复合芯表观性能、力学性能、微观结纤维复合芯的收卷。树脂的固化反应和相变均发生构的分析，研究环境温度变化对拉挤成型复合芯制在固化模内，且在较短时间内完成。

4、复合芯拉挤速品的影响，优化拉挤成型工艺，为复合芯的大规模产率约为600mm／min。业化提供技术参考。1，4S61实验部分1．1主要原材料碳纤维：12kT700，日本东丽公司；环氧树脂体系1(EP一1)：XB9721，美国Hunts—1一纱架；2一集纱板及周波预热器；3一料槽；4一成型模；5一固化模；6一牵引机man公司；图1拉挤工艺流程图环氧树脂体系2(EP一2)：Je一012，常熟佳发化1．4性能测试工有限公司。拉伸强度按GB／T13069—1991测试；1．2主要设备、仪器采用SEM对材料微观结构进行观察并拍照。成型模具：工具钢镀铬，长度1m，腔体直径8．52结果与讨论mm；2．1

5、树脂体系性能研究电子拉力机：CMT一6104型，深圳新三思计量图2所示为两种树脂体系的黏度一温度曲线。技术有限公司；从图2可以看出，随着温度的升高，树脂体系黏度快差示扫描量热分析(DSC)仪：Q2000型，美国TA公司；国家电网公司科技项目(5442DX100010)扫描电子显微镜(SEM)：S一4800型，日本Et立收稿日期：2011—07-07何州文，等：环境温度对架空导线用碳纤维复合芯成型工艺及性能的影响47∞．￡＼襟速下降，当温度小于80℃时，EP一1的黏度低于EP～2，且温度越低，EP一1与EP枷一瑚2的黏渤度㈣差伽值瑚越o大。这说明在30～50~C的环境温度下，EP一1的黏度

6、相对于EP一2来说较小。在拉挤工艺过程中，黏度对树脂浸润纤维至关重要，黏度越小越容易润湿纤维。∞＼厘窖506O708O9Ol00110l20130温度／℃O——EP一1：★——EP一2图2两种树脂体系的黏度一温度曲线图3所示为两种不同树脂体系的DSC曲线。温度／℃EP一1反应起始温度约为145℃，拉挤固化区间约(b)为145～211o【=；EP一2反应起始温度约为80℃，拉a——EP一1：b——EP一2挤固化区间约为80～160~C。但实际生产中，EP一2图4两种树脂体系的凝胶时间一温度曲线2．2环境温度对碳纤维复合芯成型工艺的影响反应起始温度略高，约为100~C。03以30℃作为环境起

7、始温度，设定了碳纤维复合芯成型的最佳工艺参数，通过改变环境温度得到了．n2不同的成型状态，如表1所示。从表1可以看出，当≥环境温度降低时，不改变成型模具和纤维含量，将会墼o一出现越来越重的堵模现象。其原因是环境温度降番低，导致金属模具腔体的膨胀变小，纤维含量过高造0O050100l50200250成堵模。当环境温度升高时，不改变成型模具和纤温度／℃维含量，碳纤维复合芯制品将出现白粉、沟痕及纤维图3两种树脂体系的DSC曲线含量不足等现