一种智能复合材料芯导线及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能复合材料芯导线及其制备方法。导线包括复合材料芯(1)和绞制在复合材料芯(1)外周的单线(2)；复合材料芯(1)或者单线(2)内设置有通讯或监测用的光纤(3)或光纤保护管(4)，光纤保护管(4)内设有光纤(3)。智能复合材料芯导线制备方法包括复合材料芯的制备和复合材料芯(1)外周单线(2)的绞制。本发明提供的制备方法，可操作性强，生产效率更高，可节省大量的人力物力，生产成本低，制备得到的复合材料芯具有非常好的直线度，圆整度，无弯曲，颜色一致性好，强度高、寿命长，无偏心，耐老化性能好等优点；制备得到的智能复合材料芯导线具有导线紧密度与填充率高，耐高温，载流量大，弧垂小等优点。
【专利说明】
一种智能复合材料芯导线及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种导线，具体涉及智能复合材料芯导线及其制备方法。
【背景技术】
[0002]长期以来，远程大容量电力输送采用的电线电缆一般以钢芯铝绞线为导线，不仅耗能大，而且载流量小，由此造成的停电、断电故障时有发生，成为电力工业发展的一大“瓶颈”。如果使用复合材料芯导线，与传统的钢芯铝绞线相比，具有载流量大、节约输电走廊、节约能源、安全系数高、节约杆塔费用、减少占地面积、减少碳排放等一系列优点，实现了电力传输的节能、环保与安全，但是现有技术中的复合材料电缆一般就具有输电功能，不具有通信功能，并且电线内部不具有测监测应力和监测温度等功能。
【发明内容】
[0003]发明目的:本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种耐高温、大容量、低能耗、寿命长，低弧垂，性能优，不仅有输电功能，还具有通讯，测监测导线应力和监测导线温度的智能复合材料芯导线。
[0004]本发明的另一个目的是提供连续稳定效率高的复合材料芯导线的制备方法。本发明制备得到的复合材料芯具有非常好的直线度，圆整度，无弯曲，并且颜色一致性好，强度高、寿命长，无偏心，耐老化性能好等优点。制备得到的智能复合材料芯导线具有导线紧密度与填充率高，外观色泽均匀无缺陷，耐高温，载流量大，弧垂小等优点，并可以监测线路运行情况，功能全面，实用性强。
[0005]技术方案:为了实现本发明的目的，本发明采取如下技术方案:
[0006]—种智能复合材料芯导线，它包括:复合材料芯和绞制在复合材料芯外周的单线；所述的复合材料芯或者单线内设置有通讯或监测用的光纤或光纤保护管，光纤保护管内设有光纤。
[0007]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线，单线的材质为铜、铝、铝镁硅合金或铝锆合金，单线的截面形状为圆形，梯形或Z形等其它形状。
[0008]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线，复合材料芯直径为0.1mm?15mm0
[0009]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线，光纤保护管(4)的截面形状为圆形、椭圆、矩形、三角形等其它多边形;材质可以为金属和非金属等。
[0010]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线，复合材料芯或者单线内设置一根或者多根光纤;或者复合材料芯或者单线内设置一根或者多根光纤保护管，光纤保护管内设置一根或者多根光纤。
[0011 ]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线，复合材料芯包括高强度纤维和包覆在高强度纤维周围的高断裂延伸率纤维或织物;高断裂延伸率纤维或织物可以分多层分布在高强度纤维周围。
[0012]本发明提供的智能复合材料芯导线的制备方法，包括以下步骤:
[0013](I)复合材料芯的制备:
[0014]首先将高强度纤维和高断裂延伸率纤维或织物放置在纱架上，通过牵引机牵出，然后分别通过除湿机进行除湿，再分别通过胶槽充分浸润树脂胶液;将高强度纤维牵引进入预固化模具预热后进入固化模具，然后将高断裂延伸率纤维或织物依次通过矩形分纱板和平面导纱板后，与高强度纤维同时进入固化模具，同时在固化模具中加入一根或者多根光纤或者光纤保护管;使得高断裂延伸率纤维或织物包覆在高强度纤维和光纤或者光纤保护管周围，树脂胶液在固化模具中固化后成型制得复合材料芯，并在光纤保护管内加入光纤;然后通过收卷机收卷复合材料芯；
[0015](2)内部设有光纤的单丝的制备
[0016]采用Conform连续挤压机，首先将铝杆经过矫直清理，去除氧化层后，挤入挤铝模具，该挤铝模具进行单丝空心设计，在单丝挤出后形成直径为0.5-2.0mm连续空腔，然后在单丝生产完成后，采用光纤吹入工艺，将单根或多根光纤穿入单丝连续空腔中；
[0017](3)内部设有光纤保护管的单丝的制备
[0018]采用Conform连续挤压机，将铝杆经过矫直清理，去除氧化层后，再将铝杆挤入挤铝模具同时，在单丝中定位加入一根或多根光纤保护管，在单丝生产完成后，采用光纤吹入工艺，将单根或多根光纤穿入光纤保护管中；
[0019](4)复合材料芯外周单线的绞制
[0020]将步骤(I)制备得到的复合材料芯在牵引机的作用下从放线机出来，依次通过第一绞制段，第二绞制段与第三绞制段，将步骤(2)制备得到的内部设有光纤的单丝或者步骤
(3)内部设有光纤保护管的单丝绞制在复合材料芯外表面得到单，最后将制备得到的导线用收卷机收卷。
[0021](2)复合材料芯外周单线的绞制
[0022]将步骤(I)制备得到的复合材料芯，在牵引机的作用下从放线机出来，依次通过第一绞制段，第二绞制段与第三绞制段，将单丝绞制在复合材料芯外表面得到单线，最后将制备得到导线用收卷机收卷;所述的单丝内部设有光纤或者内部设有光纤的光纤保护管。
[0023]以上采用的Conform连续挤压机，也可以采用常规的其它铝连续挤压机。
[0024]本发明提供的另一种智能复合材料芯导线的制备方法，其包括以下步骤:
[0025](I)复合材料芯的制备:
[0026]首先将高强度纤维和高断裂延伸率纤维或织物放置在纱架上，通过牵引机牵出，然后通过除湿机进行除湿，然后将高强度纤维和高断裂延伸率纤维或织物牵引到注射模具内，同时在注射模具内加入一根或者多根光纤或者含有光纤的光纤保护管，树脂胶液由多组分或单组份注射装置注入注射模具内，高强度纤维和高断裂延伸率纤维或织物在注射模具内被树脂胶液充分浸润后，进入固化模具中，树脂胶液固化后成型制得复合材料芯，最后由收卷机收卷；
[0027](2)内部设有光纤的单丝的制备
[0028]采用Conform连续挤压机，首先将铝杆经过矫直清理，去除氧化层后，挤入挤铝模具，该挤铝模具进行单丝空心设计，在单丝挤出后形成直径为0.5-2.0mm连续空腔，然后在单丝生产完成后，采用光缆气吹敷设工艺，将单根或多根光纤穿入单丝连续空腔中；
[0029](3)内部设有光纤保护管的单丝的制备
[0030]采用Conform连续挤压机，将铝杆经过矫直清理，去除氧化层后，再将铝杆挤入挤铝模具同时，在单丝中定位加入一根或多根光纤保护管，在单丝生产完成后，采用光缆气吹敷设工艺，将单根或多根光纤穿入光纤保护管中；
[0031 ] (4)复合材料芯外周单线的绞制
[0032]将步骤(I)制备得到的复合材料芯在牵引机的作用下从放线机出来，依次通过第一绞制段，第二绞制段与第三绞制段，将步骤(2)制备得到的内部设有光纤的单丝或者步骤
(3)内部设有光纤保护管的单丝绞制在复合材料芯外表面得到单，最后将制备得到的导线用收卷机收卷。
[0033]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，单线的材质为铜，铝，铝镁硅合金或铝锆合金;单线的截面形状为圆形，梯形或Z形等其它形状。
[0034]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，复合材料芯的直径为0.1mm-15mm；
[0035]其中高强度纤维可优选为碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维，超高强聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维、玻璃纤维、芳纶纤维，聚苯二甲酰对苯二胺纤维、芳香族聚酰胺共聚纤维或杂环族聚酰胺纤维;高断裂延伸率纤维或织物为玻璃纤维、芳纶纤维，碳纤维、有聚酯型和聚醚型聚氨基甲酸酯纤维、聚丙烯酸酯类纤维或聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维。
[0036]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，光纤为通讯或监测应力或温度功能的光纤，光纤的种类可为石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料、红外材料;光纤的材料可为无机材料、金属材料或塑料;光纤的外部可以包裹保护层材料。
[0037]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，树脂胶液为热塑性或热固性树脂。如环氧树脂，聚酯树脂，乙烯基树脂，聚氨酯树脂，聚乙烯，聚氯乙烯，聚醚醚酮或聚苯硫醚等；
[0038]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，光纤或者光纤保护管可以分散分布或集中布置;光纤保护管内放置有一根或者多根光纤，各根光纤的功能可以是通讯，监测应力和/或监测温度不同功能。
[0039]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线及其制备方法，高断裂延伸率纤维均匀的包覆在高强度纤维周围，高断裂纤维层可以分多层分布在高强度纤维层周围，例如多层圆环结构。
[0040]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，注射模具的材质为金属或者非金属，且注射模具外侧设有冷却装置，可避免注射模具过热导致堵模。
[0041]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线及其制备方法，树脂由多组分或单组份注射装置注入预固化模具，注胶装置可以是注射机，注胶机等，根据树脂的种类确定注胶机的类型；
[0042]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，复合材料芯外周绞制单线的层数为一层或者多层，各层单线之间单丝的截面形状相同或不同。
[0043]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，单线中预制有光纤和光纤保护管，光纤和光纤保护管可以在一根单线中，也可以在多根单线中。
[0044]作为优选方案，以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，各层单线的绞向相反，最外层单线的绞向为右向或左向。
[0045]有益效果:本发明提供的智能复合材料芯导线及其制备方法和现有技术相比具有如下优点:
[0046]本发明提供的智能复合材料芯导线，结构设计合理，具有耐高温、大容量、低能耗、寿命长，低弧垂，性能优等优点，本发明设计的智能复合材料芯导线不仅具有输电功能，还具有通讯，测监测导线应力和监测导线温度的功能，可保证导线的运行，并且将输电和通讯结合有利于节省成本。
[0047]本发明提供的智能复合材料芯导线的制备方法，可操作性能强，工艺流水线生产，生产效率高，自动化程度高；制备得到的复合材料芯具有非常好的直线度，圆整度，无弯曲，并且颜色一致性好，强度高、寿命长，无偏心，耐老化性能好等优点。制备得到的智能复合材料芯导线具有导线紧密度与填充率高，外观色泽均匀无缺陷，耐高温，载流量大，弧垂小等优点。
【附图说明】
[0048]图1为本发明提供的第一种类型智能复合材料芯导线的横截面的结构示意图。
[0049]图2为本发明提供的第二种类型智能复合材料芯导线的横截面的结构示意图。
[0050]图3为本发明提供的智能复合材料芯的结构示意图。
[0051]图4为发明提供的智能复合材料芯导线的制备方法中的智能复合材料芯制备过程示意图。
[0052]图5为发明提供的智能复合材料芯导线的制备方法中的智能复合材料芯另一种制备过程示意图。
[0053]图6为发明在复合材料芯外周绞制单线的过程示意图。
【具体实施方式】
[0054]下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0055]实施例1
[0056]如图1和图3所示，一种智能复合材料芯导线，它包括:复合材料芯(I)和绞制在复合材料芯(I)外周的单线(2);所述的复合材料芯(I)或者单线(2)内设置有一根或者多根通讯或监测用的光纤(3)。
[0057]以上所述的智能复合材料芯导线，其特征在于，单线的材质为铜、铝、铝镁硅合金或铝锆合金，单线的截面形状为圆形或梯形。
[0058]以上所述的智能复合材料芯导线，复合材料芯(I)直径为0.1mm?15mm。
[0059]以上所述的智能复合材料芯导线，复合材料芯(I)包括高强度纤维(11)和包覆在高强度纤维(11)周围的高断裂延伸率纤维或织物(12);高断裂延伸率纤维或织物(12)可以单层或多层分布在高强度纤维(11)周围，如图3所示。
[0060]实施例2
[0061]如图2和图3所示，一种智能复合材料芯导线，它包括:复合材料芯(I)和绞制在复合材料芯(I)外周的单线(2);所述的复合材料芯(I)或者单线(2)内设置有一根或者多根光纤保护管(4)，光纤保护管(4)内设有一根或者多根通讯或监测用的光纤(3)。
[0062]以上所述的智能复合材料芯导线，单线的材质为铜、铝、铝镁硅合金或铝锆合金，单线的截面形状为圆形或梯形。
[0063]以上所述的智能复合材料芯导线，复合材料芯(I)直径为0.1mm?15mm。
[0064]以上所述的智能复合材料芯导线，复合材料芯(I)包括高强度纤维(11)和包覆在高强度纤维(11)周围的高断裂延伸率纤维或织物(12);高断裂延伸率纤维或织物(12)可以单层或多层分布在高强度纤维(11)周围，如图3所示。
[0065]以上所述的智能复合材料芯导线，光纤保护管(4)的截面形状为圆形;材质可以为金属和非金属。
[0066]实施例3
[0067]如图4和图6所示，一种智能复合材料芯导线的制备方法，其包括以下步骤:
[0068](I)复合材料芯(I)的制备:
[0069]首先将高强度纤维(11)和高断裂延伸率纤维或织物(12)放置在纱架(1-1)上，通过牵引机(1-5)牵出，然后分别通过除湿机(1-2)进行除湿，再分别通过胶槽(1-3)充分浸润树脂胶液;将高强度纤维(11)牵引进入预固化模具预热后进入固化模具(1-4)，然后将高断裂延伸率纤维或织物(12)依次通过矩形分纱板和平面导纱板后，与高强度纤维(11)同时进入固化模具(1-4)，同时在固化模具(1-4)中加入一根或者多根光纤(3)或者光纤保护管(4);使得高断裂延伸率纤维或织物(12)包覆在高强度纤维(11)和光纤(3)或者光纤保护管
(4)周围，树脂胶液在固化模具(1-4)中固化后成型制得复合材料芯(I)，并在光纤保护管
(4)内加入光纤(3);然后通过收卷机(1-6)收卷复合材料芯(I);
[0070](2)内部设有光纤(3)的单丝的制备
[0071 ]采用Conf orm连续挤压机，首先将铝杆经过矫直清理，去除氧化层后，挤入挤铝模具，该挤铝模具进行单丝空心设计，在单丝挤出后形成直径为0.5-2.0mm连续空腔，然后在单丝生产完成后，采用光缆气吹敷设工艺，将单根或多根光纤(3)穿入单丝连续空腔中；
[0072](3)内部设有光纤保护管(4)的单丝的制备
[0073]采用Conform连续挤压机，将铝杆经过矫直清理，去除氧化层后，在将铝杆挤入挤铝模具同时，在单丝中定位加入一根或多根光纤保护管(4)，在单丝生产完成后，采用光缆气吹敷设工艺，将单根或多根光纤(3)穿入光纤保护管(4)中；
[0074](4)复合材料芯(I)外周单线(2)的绞制
[0075]将步骤(I)制备得到的复合材料芯(I)，在牵引机(3-6)的作用下从放线机(3-1)出来，依次通过第一绞制段(3-2)，第二绞制段(3-4)与第三绞制段(3-5)，将步骤(2)制备得到的内部设有光纤(3)的单丝或者步骤(3)内部设有光纤保护管(4)的单丝绞制在复合材料芯(I)外表面得到单线(2)，最后将制备得到导线用收卷机(3-7)收卷。
[0076]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，单线(2)的材质为铜，铝，铝镁硅合金或铝锆合金;单线(2)的截面形状为圆形，梯形或Z形。
[0077]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，复合材料芯(I)的直径为0.1mm-15mm；
[0078]其中高强度纤维(11)为碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维，超高强聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维、玻璃纤维、芳纶纤维，聚苯二甲酰对苯二胺纤维、芳香族聚酰胺共聚纤维或杂环族聚酰胺纤维；高断裂延伸率纤维或织物(12)为玻璃纤维、芳纶纤维，碳纤维、有聚酯型和聚醚型聚氨基甲酸酯纤维、聚丙烯酸酯类纤维或聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维。
[0079]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，光纤(3)为通讯或监测应力或温度功能的光纤，光纤(3)的种类为石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料、红外材料;光纤(3)的材料为无机材料、金属材料或塑料;光纤(3)的外部可以包裹保护层材料，例如钢，塑料，橡胶，铜等。
[0080]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，树脂胶液为热塑性或热固性树脂。如环氧树脂，聚酯树脂，乙烯基树脂，聚氨酯树脂，聚乙烯，聚氯乙烯，聚醚醚酮或聚苯硫醚等。
[0081]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，其特征在于，光纤(3)或者光纤保护管(4)可以分散分布或集中布置;光纤保护管(4)内放置有一根或者多根光纤(3)，各根光纤的功能可以是通讯，监测应力和/或监测温度不同功能。
[0082]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，注射模具(2-3)的材质为金属或者非金属，且注射模具(2-3)外侧设有冷却装置，可避免注射模具过热导致堵模。
[0083]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，复合材料芯(I)外周绞制单线(2)的层数为一层或者多层，各层单线之间单丝的截面形状相同或不同。
[0084]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，单线(2)中预制有光纤(3)和光纤保护管(4)，光纤(3)和光纤保护管(4)可以在一根单线(2)中，也可以在多根单线(2)中。
[0085]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，各层单线(2)的绞向相反，最外层单线(2)的绞向为右向或左向。
[0086]本发明制备得到的复合材料芯具有非常好的直线度，圆整度，无弯曲，并且颜色一致性好，强度高、寿命长，无偏心，耐老化性能好等优点；制备得到的智能复合材料芯导线具有导线紧密度与填充率高，外观色泽均匀无缺陷，耐高温，载流量大，弧垂小等优点。该方法复合材料芯的玻璃化转变温度可以达到210 °C (DMA法，储存模量)，拉伸强度可以达到2400Mpa，载流量可以达到同规格钢芯铝绞线的1.7_2.2倍以上。
[0087]实施例4
[0088]如图5和图6所示，一种智能复合材料芯导线的制备方法，其包括以下步骤:
[0089](I)复合材料芯(I)的制备:
[0090]首先将高强度纤维(11)和高断裂延伸率纤维或织物(12)放置在纱架(1-1)上，通过牵引机(1-5)牵出，然后通过除湿机(1-2)进行除湿，然后将高强度纤维(11)和高断裂延伸率纤维或织物(12)牵引到注射模具(2-3)内，同时在注射模具(2-3)内加入一根或者多根光纤(3)或者含有光纤的光纤保护管(4)，树脂胶液由多组分或单组份注射装置(2-7)注入注射模具(2-3)内，高强度纤维(II)和高断裂延伸率纤维或织物(12)在注射模具(2-3)内被树脂胶液充分浸润后，进入固化模具(1-4)中，树脂胶液固化后成型制得复合材料芯(I)，最后由收卷机(1-6)收卷；
[0091](2)内部设有光纤(3)的单丝的制备
[0092]采用Conform连续挤压机，首先将铝杆经过矫直清理，去除氧化层后，挤入挤铝模具，该挤铝模具进行单丝空心设计，在单丝挤出后形成直径为0.5-2.0mm连续空腔，然后在单丝生产完成后，采用光缆气吹敷设工艺，将单根或多根光纤(3)穿入单丝连续空腔中；
[0093](3)内部设有光纤保护管(4)的单丝的制备
[0094]采用Conform连续挤压机，将铝杆经过矫直清理，去除氧化层后，在将铝杆挤入挤铝模具同时，在单丝中定位加入一根或多根光纤保护管(4)，在单丝生产完成后，采用光缆气吹敷设工艺，将单根或多根光纤(3)穿入光纤保护管(4)中；
[0095](4)复合材料芯(I)外周单线(2)的绞制
[0096]将步骤(I)制备得到的复合材料芯(I)，在牵引机(3-6)的作用下从放线机(3-1)出来，依次通过第一绞制段(3-2)，第二绞制段(3-4)与第三绞制段(3-5)，将步骤(2)制备得到的内部设有光纤(3)的单丝或者步骤(3)内部设有光纤保护管(4)的单丝绞制在复合材料芯
(I)外表面得到单线(2)，最后将制备得到导线用收卷机(3-7)收卷。
[0097]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，单线(2)的材质为铜，铝，铝镁硅合金或铝锆合金;单线(2)的截面形状为圆形，梯形或Z形。
[0098]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，复合材料芯(I)的直径为0.1mm-15mm；
[0099]其中高强度纤维(11)为碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维，超高强聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维、玻璃纤维、芳纶纤维，聚苯二甲酰对苯二胺纤维、芳香族聚酰胺共聚纤维或杂环族聚酰胺纤维；高断裂延伸率纤维或织物(12)为玻璃纤维、芳纶纤维，碳纤维、有聚酯型和聚醚型聚氨基甲酸酯纤维、聚丙烯酸酯类纤维或聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维。
[0100]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，光纤(3)为通讯或监测应力或温度功能的光纤，光纤(3)的种类为石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料、红外材料;光纤(3)的材料为无机材料、金属材料或塑料;光纤(3)的外部可以包裹保护层材料，例如钢，塑料，橡胶，铜等。
[0101]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，树脂胶液为热塑性或热固性树脂。如环氧树脂，聚酯树脂，乙烯基树脂，聚氨酯树脂，聚乙烯，聚氯乙烯，聚醚醚酮或聚苯硫醚等。
[0102]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，其特征在于，光纤(3)或者光纤保护管(4)可以分散分布或集中布置;光纤保护管(4)内放置有一根或者多根光纤(3)，各根光纤的功能可以是通讯，监测应力和/或监测温度不同功能。
[0103]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，注射模具(2-3)的材质为金属或者非金属，且注射模具(2-3)外侧设有冷却装置，可避免注射模具过热导致堵模。
[0104]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，复合材料芯(I)外周绞制单线(2)的层数为一层或者多层，各层单线之间单丝的截面形状相同或不同。
[0105]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，单线(2)中预制有光纤(3)和光纤保护管(4)，光纤(3)和光纤保护管(4)可以在一根单线(2)中，也可以在多根单线(2)中。
[0106]以上所述的智能复合材料芯导线的制备方法，各层单线(2)的绞向相反，最外层单线(2)的绞向为右向或左向。
[0107]本发明制备得到的复合材料芯具有非常好的直线度，圆整度，无弯曲，并且颜色一致性好，强度高、寿命长，无偏心，耐老化性能好等优点；制备得到的智能复合材料芯导线具有导线紧密度与填充率高，外观色泽均匀无缺陷，耐高温，载流量大，弧垂小等优点。该方法复合材料芯的玻璃化转变温度可以达到210 °C (DMA法，储存模量)，拉伸强度可以达到2400Mpa，载流量可以达到同规格钢芯铝绞线的1.7_2.2倍以上。
[0108]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种智能复合材料芯导线，其特征在于，它包括:复合材料芯(I)和绞制在复合材料芯(I)外周的单线(2);所述的复合材料芯(I)或者单线(2)内设置有通讯或监测用的光纤(3)或光纤保护管(4)，光纤保护管(4)内设有光纤(3)。2.根据权利要求1所述的智能复合材料芯导线，其特征在于，单线(2)的材质为铜、铝、铝镁硅合金或铝锆合金，单线的截面形状为圆形，梯形或Z形。3.根据权利要求1所述的智能复合材料芯导线，其特征在于，复合材料芯(I)直径为0.Imm?15mm04.根据权利要求1所述的智能复合材料芯导线，其特征在于，光纤保护管(4)的截面形状为圆形、椭圆、矩形、三角形;材质可以为金属和非金属。5.根据权利要求1至4任一项所述的智能复合材料芯导线，其特征在于，复合材料芯(I)或者单线(2)内设置一根或者多根光纤(3); 或者复合材料芯(I)或者单线(2)内设置一根或者多根光纤保护管(4)，光纤保护管(4)内设置有一根或者多根光纤(3)。6.根据权利要求5所述的智能复合材料芯导线，其特征在于，复合材料芯(I)包括高强度纤维(11)和包覆在高强度纤维(11)周围的高断裂延伸率纤维或织物(12);高断裂延伸率纤维或织物(12)可以单层或多层分布在高强度纤维(11)周围。7.权利要求1所述的智能复合材料芯导线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)复合材料芯(I)的制备: 首先将高强度纤维(11)和高断裂延伸率纤维或织物(12)放置在纱架(1-1)上，通过牵引机(1-5)牵出，然后分别通过除湿机(1-2)进行除湿，再分别通过胶槽(1-3)充分浸润树脂胶液;将高强度纤维(11)牵引进入预固化模具预热后进入固化模具(1-4)，然后将高断裂延伸率纤维或织物(12)依次通过矩形分纱板和平面导纱板后，与高强度纤维(11)同时进入固化模具(1-4)，同时在固化模具(1-4)中加入一根或者多根光纤(3)或者光纤保护管(4);使得高断裂延伸率纤维或织物(12)包覆在高强度纤维(11)和光纤(3)或者光纤保护管(4)周围，树脂胶液在固化模具(1-4)中固化后成型制得复合材料芯(I)，并在光纤保护管(4)内加入光纤(3);然后通过收卷机(1-6)收卷复合材料芯(I); (2)内部设有光纤(3)的单丝的制备 采用Conform连续挤压机，首先将铝杆经过矫直清理，去除氧化层后，挤入挤铝模具，该挤铝模具进行单丝空心设计，在单丝挤出后形成直径为0.5-2.0mm连续空腔，然后在单丝生产完成后，采用光缆气吹敷设工艺，将单根或多根光纤(3)穿入单丝连续空腔中； (3)内部设有光纤保护管(4)的单丝的制备 采用Conform连续挤压机，将铝杆经过矫直清理，去除氧化层后，在将铝杆挤入挤铝模具同时，在单丝中定位加入一根或多根光纤保护管(4)，在单丝生产完成后，采用光缆气吹敷设工艺，将单根或多根光纤(3)穿入光纤保护管(4)中； (4)复合材料芯(I)外周单线(2)的绞制 将步骤(I)制备得到的复合材料芯(I)，在牵引机(3-6)的作用下从放线机(3-1)出来，依次通过第一绞制段(3-2)，第二绞制段(3-4)与第三绞制段(3-5)，将步骤(2)制备得到的内部设有光纤(3)的单丝或者步骤(3)内部设有光纤保护管(4)的单丝绞制在复合材料芯(I)外表面得到单线(2)，最后将制备得到导线用收卷机(3-7)收卷。8.权利要求1所述的智能复合材料芯导线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)复合材料芯(I)的制备: 首先将高强度纤维(11)和高断裂延伸率纤维或织物(12)放置在纱架(1-1)上，通过牵引机(1-5)牵出，然后通过除湿机(1-2)进行除湿，然后将高强度纤维(11)和高断裂延伸率纤维或织物(12)牵引到注射模具(2-3)内，同时在注射模具(2-3)内加入一根或者多根光纤(3)或者含有光纤的光纤保护管(4)，树脂胶液由多组分或单组份注射装置(2-7)注入注射模具(2-3)内，高强度纤维(11)和高断裂延伸率纤维或织物(12)在注射模具(2-3)内被树脂胶液充分浸润后，进入固化模具(1-4)中，树脂胶液固化后成型制得复合材料芯(I)，最后由收卷机(1-6)收卷； (2)内部设有光纤(3)的单丝的制备 采用Conform连续挤压机，首先将铝杆经过矫直清理，去除氧化层后，挤入挤铝模具，该挤铝模具进行单丝空心设计，在单丝挤出后形成直径为0.5-2.0mm连续空腔，然后在单丝生产完成后，采用光缆气吹敷设工艺，将单根或多根光纤(3)穿入单丝连续空腔中； (3)内部设有光纤保护管(4)的单丝的制备 采用Conform连续挤压机，将铝杆经过矫直清理，去除氧化层后，在将铝杆挤入挤铝模具同时，在单丝中定位加入一根或多根光纤保护管(4)，在单丝生产完成后，采用光缆气吹敷设工艺，将单根或多根光纤(3)穿入光纤保护管(4)中； (4)复合材料芯(I)外周单线(2)的绞制 将步骤(I)制备得到的复合材料芯(I)在牵引机(3-6)的作用下从放线机(3-1)出来，依次通过第一绞制段(3-2)，第二绞制段(3-4)与第三绞制段(3-5)，将步骤(2)制备得到的内部设有光纤(3)的单丝或者步骤(3)内部设有光纤保护管(4)的单丝绞制在复合材料芯(I)外表面得到单线(2)，最后将制备得到的导线用收卷机(3-7)收卷。9.根据权利要求7或8所述的智能复合材料芯导线的制备方法，其特征在于，单线(2)的材质为铜，铝，铝镁硅合金或铝锆合金;单线(2)的截面形状为圆形，梯形或Z形。10.根据权利要求7或8所述的智能复合材料芯导线的制备方法，其特征在于，复合材料芯(I)的直径为0.1mm-15mm； 其中高强度纤维(11)为碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维，超高强聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维、玻璃纤维、芳纶纤维，聚苯二甲酰对苯二胺纤维、芳香族聚酰胺共聚纤维或杂环族聚酰胺纤维;高断裂延伸率纤维或织物(12)为玻璃纤维、芳纶纤维，碳纤维、有聚酯型和聚醚型聚氨基甲酸酯纤维、聚丙烯酸酯类纤维或聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维。11.根据权利要求7或8所述的智能复合材料芯导线的制备方法，其特征在于，光纤(3)为通讯或监测应力或温度功能的光纤，光纤(3)的种类为石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料、红外材料;光纤(3)的材料为无机材料、金属材料或塑料;光纤(3)的外部可以包裹保护层材料。12.根据权利要求7或8所述的智能复合材料芯导线的制备方法，其特征在于，树脂胶液为热塑性或热固性树脂。13.根据权利要求7或8所述的智能复合材料芯导线的制备方法，其特征在于，光纤(3)或者光纤保护管(4)可以分散分布或集中布置;光纤保护管(4)内放置有一根或者多根光纤(3)，各根光纤的功能可以是通讯，监测应力和/或监测温度不同功能。14.根据权利要求8所述的智能复合材料芯导线的制备方法，其特征在于，注射模具(2-3)的材质为金属或者非金属，且注射模具(2-3)外侧设有冷却装置，可避免注射模具过热导致堵模。15.根据权利要求7或8所述的智能复合材料芯导线的制备方法，其特征在于，复合材料芯(I)外周绞制单线(2)的层数为一层或者多层，各层单线之间单丝的截面形状相同或不同。16.根据权利要求15所述的智能复合材料芯导线的制备方法，其特征在于，单线(2)中预制有光纤(3)和光纤保护管(4)，光纤(3)和光纤保护管(4)可以在一根单线(2)中，也可以在多根单线(2)中。17.根据权利要求15所述的智能复合材料芯导线的制备方法，其特征在于，各层单线(2)的绞向相反，最外层单线(2)的绞向为右向或左向。
【文档编号】H01B5/10GK105825945SQ201610304660
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】任桂芳, 田超凯, 王志伟, 赵宏飞, 宋朝印
【申请人】中复碳芯电缆科技有限公司