一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合杆塔制造技术领域，具体涉及一种抗60m/s以上强风的纳米复合 杆塔的制造方法。
【背景技术】
[0002] 高压输电线路杆塔一般采用导电的钢材制成，不绝缘，易引起雷击和雾闪、湿闪等 闪络事件，并容易造成跳闸事故，且成本较高，重量大，运输和安装都不方便，在偏远山区或 交通不便的地方显得尤为不便。
[0003] 复合杆塔具有绝缘、抗闪、耐雷击的特点，例如对复合材料IlOk电杆具有双地线 且接地电阻不大于30 Ω，其耐雷水平可达IOOkA以上，此类电杆颇适合我国沿海多雷地区 和潮湿地带。但一般的复合材料难以抗雷雨交加时的强风。
[0004] 目前，我国对输电线路杆塔的风力规定为：内陆地区一般按照25m/s风速设计，沿 海台风地带按照35m/s风速设计。然而，近年来有些地区风速有急剧增加的趋势。例如， 2015年4月4日，四川省武胜县发生38. 5m/s风速的13级强风，造成严重损失。2013年~ 2014年登陆台风（威马逊）竟然达到60m/s，在海南地区造成严重损失。因此，急需一种能 够抗60m/s以上强风的高压输电线路杆塔。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种抗60m/s 以上强风的纳米复合杆塔的制造方法。该方法通过向树脂中加入纳米材料和增强材料，提 高了树脂的力学性能，通过控制复合材料中玻璃纤维的体积，提高了复合材料的力学性能， 制造的复合杆段的拉伸强度达〇. 6GPa~1.0 GPa，弯曲强度达1.0 GPa~I. 5GPa，经结构计 算，可抗强风达60m/s以上；采用复合材料制造法兰式抱箍，并在复合杆段与法兰式抱箍连 接的部位和法兰式抱箍内侧涂覆无水硫酸钙晶须粘结的树脂，利用无水硫酸钙晶须粘接树 脂与玻璃纤维的作用，能够使复合杆段之间牢固连接，从而进一步增强输电杆塔的力学性 能，达到抗强风的目的。采用该方法制造的复合杆塔具有憎水、抗紫外光、耐酸碱和抗冷热 等性能，寿命可达40年，可用作IlOkV~220kV输电杆塔。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种抗60m/s以上强风的纳米 复合杆塔的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0007] 步骤一、制备复合材料：
[0008] 步骤101、向经分散处理的纳米材料中加入增强材料和硅烷偶联剂，搅拌均匀得 到混合粉体，将所述混合粉体加入树脂中搅拌均匀，得到浸渍液；所述纳米材料为纳米SiO2 或纳米Al2O3;*述增强材料为晶须或微米级硅微粉，增强材料的质量为树脂质量的15%~ 18%，分散处理前的纳米材料的质量为树脂质量的3%~5%，硅烷偶联剂的质量为分散处 理前的纳米材料质量的3%~5% ;所述树脂为环氧树脂或聚氨酯树脂；
[0009] 步骤102、将玻璃纤维置于步骤101中所述浸渍液中浸渍，得到复合材料；所述复 合材料中玻璃纤维的体积百分含量为60 %~65% ;
[0010] 步骤二、制备输电杆塔的复合杆段：将步骤102中所述复合材料沿轴向铺设于模 具上，待铺设厚度达到所需厚度时停止铺设；然后将铺设有复合材料的模具置于固化炉中， 在温度为80°C~KKTC的条件下固化2h~3h，脱模后得到复合杆段；
[0011] 步骤三、制备法兰式抱箍：采用模压成型法将步骤102中所述复合材料制成与步 骤二中所述复合杆段的端部相配合的法兰式抱箍，模压成型的温度为80°C~100°C ;
[0012] 步骤四、装配复合杆段和法兰式抱箍：趁热在步骤二中所述复合杆段与法兰式抱 箍连接的部位和法兰式抱箍内侧均涂覆纳米材料增强的树脂，将涂覆后的法兰式抱箍与复 合杆段装配，拧紧法兰式抱箍的螺栓，冷却后得到装配有法兰式抱箍的复合杆段；所述纳米 材料增强的树脂为采用无水硫酸钙晶须粘结的环氧树脂或采用无水硫酸钙晶须粘结的聚 氨酯树脂，纳米材料增强的树脂中无水硫酸钙晶须的质量百分含量为1%~2% ;
[0013] 步骤五、将若干个步骤四中装配有法兰式抱箍的复合杆段依次连接，其中相邻两 个复合杆段端部的法兰式抱箍通过螺栓相连接，得到抗强风的复合杆塔。
[0014] 上述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤101 中所述晶须为碳化硅晶须、氧化铝晶须、氮化硅晶须、硅酸铝晶须、硼酸铝晶须和氧化镁晶 须中的一种或几种。
[0015] 上述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤101 中所述硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂。
[0016] 上述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤101 中所述分散处理的方法为机械振捣法、超声振动法、离子辐照法或超分散剂分散法。
[0017] 上述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤二 中铺设复合材料之前，根据国标风力要求和复合杆塔的结构设计选型设计模具的横截面。
[0018] 上述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤二 中所述模具的横截面为圆形或椭圆形，所述椭圆形的长轴与短轴的长度之比为1. 15~ 1. 2〇
[0019] 上述的一种抗60m/s以上强风的纳米复合杆塔的制造方法，其特征在于，步骤四 中所述采用无水硫酸钙晶须粘结的环氧树脂由无水硫酸钙晶须和环氧树脂混合后搅拌均 匀制成，采用无水硫酸钙晶须粘结的聚氨酯树脂由无水硫酸钙晶须和聚氨酯树脂混合后搅 拌均匀制成。
[0020] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0021] 1、本发明通过向树脂中加入纳米材料和增强材料，提高了树脂的力学性能，通过 控制复合材料中玻璃纤维的体积，提高了复合材料的力学性能，制造的复合杆段的拉伸强 度达0. 6GPa~1.0 GPa，弯曲强度达1.0 GPa~I. 5GPa，经结构计算，可抗强风达60m/s以上。
[0022] 2、本发明的复合材料不仅能够用于制作复合杆塔，还可应用于车、船、建筑等多个 领域。
[0023] 3、本发明采用复合材料制造法兰式抱箍，并在复合杆段与法兰式抱箍连接的部位 和法兰式抱箍内侧涂覆无水硫酸钙晶须粘结的树脂，利用无水硫酸钙晶须粘接树脂与玻璃 纤维的作用，能够使复合杆段之间牢固连接，从而进一步增强输电杆塔的力学性能，达到抗 强风的目的。
[0024] 4、本发明通过选择横截面为椭圆形的模具，并控制椭圆形的长轴与短轴的长度之 比为1. 15~1. 2,可使制备的高压输电杆塔的惯性矩增大至模具横截面为圆形的1. 52~ 1. 72倍，抗弯截面模量增大至模具横截面为圆形的1. 32~1. 44倍。
[0025] 5、采用本发明的方法制造的复合杆塔具有憎水、抗紫外光、耐酸碱和抗冷热等性 能，寿命可达40年，可用作IlOkV~220kV输电杆塔。
[0026] 下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明法兰式抱箍的结构示意图。
[0028] 附图标记说明：
[0029] 1 一抱箍本体； 2-连接板； 3-底盘；
[0030] 4 一螺栓。
【具体实施方式】
[0031] 如图1所示，以下实施例中所用法兰式抱箍包括左抱箍和与左抱箍相配合的右抱 箍，所述左抱箍和右抱箍结构相同且均包括抱箍本体1和设置于抱箍本体1两端的连接板 2, 所述抱箍本体1下方设置有与抱箍本体1和连接板2均连接的底盘3,所述连接板2上开 设有安装孔，左抱箍和右抱箍通过穿过连接板2的安装孔的螺栓4相互连接，连接后两个底 盘3拼接成一个