CN101800124A

CN101800124A - 电流互感器用聚四氟乙烯中压套管的制备方法

Info

Publication number: CN101800124A
Application number: CN201010103760A
Authority: CN
Inventors: 杨文光; 焦小东; 陈朝曦; 杨烨; 陈佩民; 徐小曼
Original assignee: NANJING COMPTECH NEW MATERIAL CO Ltd
Current assignee: NANJING COMPTECH NEW MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2010-08-11

Abstract

本发明提供一种聚四氟乙烯中压套管的制备方法，以其制备的中压套管耐腐蚀、耐温、耐电压，具有高绝缘性能，又能满足中压套管的机械加工，而且成本低。该制备方法，包括把悬浮聚四氟乙烯经压塑成型的步骤；所述压塑成型包括预成型、烧结和冷却三个步骤；烧结时，从室温匀速升温至130-170℃后，保温0.8-1.2h；再匀速升温至235-265℃后，保温0.8-1.2h；接着匀速升温至310-320℃后，保温0.8-1.2h；再匀速升温至325-335℃后，保温0.8-1.2h；最后再匀速升温至360-380℃后，保温1.9-2.4h。

Description

电流互感器用聚四氟乙烯中压套管的制备方法

技术领域

本发明涉及一种35KV-750KV电流互感器用聚四氟乙烯中压套管(绝缘端子)的制备方法，具体地说，是用聚四氟乙烯加工成电流互感器的中压套管的方法，属于电力电气技术领域。

背景技术

电流互感器用中压套管(绝缘端子)要求有优异的电绝缘性、介电常数小(2.0-2.2)，高频率，耐化学腐蚀，阻燃，抗老化(≥50年)，易机械加工等特性。

目前各国中压套管采用的材料和机构均有所不同，优缺点都很明显，例如用陶瓷、玻璃，酚醛环氧树脂等。这样材料易碎易损不便维修及运输，加工成本也较高。

发明内容

本发明的目的是提供聚四氟乙烯中压套管(绝缘端子)的制备方法，以其制备的中压套管耐腐蚀、耐温、耐电压，具有高绝缘性能，又能满足中压套管的机械加工，而且成本低。

该电流互感器用聚四氟乙烯中压套管的制备方法，包括把悬浮聚四氟乙烯经压塑成型的步骤；所述压塑成型包括预成型、烧结和冷却三个步骤；烧结时，从室温匀速升温至130-170℃后，保温0.8-1.2h(小时)；再匀速升温至235-265℃后，保温0.8-1.2h；接着匀速升温至310-320℃后，保温0.8-1.2h；再匀速升温至325-335℃后，保温0.8-1.2h；最后再匀速升温至360-380℃后，保温1.9-2.4h。

悬浮聚四氟乙烯(PTFE)属于现有产品，该产品具有聚乙烯的各个氢原子完全为氟原子所置换的化学结构，是分子量达200万至1000万的高分子长链结构。由于碳氟聚合物中的氟原子具有很强的化学结合力，所以跟其他同类塑料比较，有着更优异耐热和耐药品性。分子中所含的氟原子越多，这种性质越显著。

使用悬浮聚四氟乙烯一般需要将其压塑成型。压塑成型又叫模压成型，模压成型是将粉状或粒状树脂加入维持在一定温度的金属模具使其塑化，并在压力的作用下充满整个模腔，然后经加压脱模即得预制品。压塑成型虽然生产效率不高，但方便易行，只需配置压机、模具和烧结炉就可生产，特别适用小批量生产。

悬浮聚四氟乙烯的压塑成型属于现有技术，其包括预成型、烧结和冷却三个步骤。但是根据聚四氟乙烯需要应用的具体场合，烧结和冷却的具体工艺条件(参数)不同。因为烧结温度、冷却速度等工艺条件的不同直接影响到制品的分子量、结晶度和空隙率，而这三者又对制品的物理、机械和电气性能发生影响。烧结和冷却过程完成的好坏还影响到制品中残余压力的大小与分布，故烧结和冷却工艺控制不当将导致制品翘曲、弯形乃至开裂。

对于本发明来说，烧结时，从室温匀速升温至130-170℃后，保温0.8-1.2h；再匀速升温至235-265℃后，保温0.8-1.2h；接着匀速升温至310-320℃后，保温0.8-1.2h；再匀速升温至325-335℃后，保温0.8-1.2h；最后再匀速升温至360-380℃后，保温1.9-2.4h。

本发明采用特殊的烧结工艺，使得制得的制品不会翘曲、弯形，产品可耐5万伏高压，是A级绝缘材料制品；局部放电试验：电压30KV，局放量≤2pc。机械加工容易，可根据需要做成各种所需的形状。故本发明值得的中压套管(绝缘端子)完全能够满足电流互感器设备的各项性能要求。

对于上述的制备方法，烧结时，从室温匀速升温至150℃后，保温1h；再匀速升温至250℃后，保温1h；接着匀速升温至315℃后，保温1h；再匀速升温至330℃后，保温1h；最后再匀速升温至370℃后，保温2.2h。

对于上述的制备方法，悬浮聚四氟乙烯的颗粒直径为150-300μm，视密度0.6g/l。

对于上述的制备方法，冷却时，冷却至320℃后，在1.8-2.2h内匀速冷却至310℃。最好，冷却时，从烧结时的最高温度，在0.8-1.2h内匀速冷却至320℃。冷却至310℃后，在1.3-1.7h内匀速冷却至250℃；然后再冷却至室温。

本发明有益效果：以本发明制备的中压套管，具有优异的电绝缘性，介电常数小(2.0-2.2)，，耐化学腐蚀，阻燃，抗老化(≥50年)等特性。工频耐压试验(50HZ，66KV，60S)接上中压导杆浸入油中，检验结果全部通过。局部放电试验：电压30KV，局放量≤2pc。结论：合格。产品可耐5万伏高压，是A级绝缘材料制品。

总而言之，本发明制备的中压套管，试验结果完全满足电流互感器设备各项性能要求，对整机的可靠性、安全性起到了非常重要的作用，其综合优点及特性：

1.成型加工容易，根据需要可做成各种所需的形状中压套管(绝缘端子)。

2.可取代陶瓷、玻璃传统产品，克服陶瓷、玻璃不易切削又易破碎缺点。

3.成本降低，仅模具制造费比传统产品下降80％。

4.耐腐蚀、耐老化、比重轻(≤2.2g/cm²)。

附图说明

图1是中压套管DW-00102的示意图。

图2是中压套管DW-00500的示意图。

图3是悬浮聚四氟乙烯预成型示意图。

图4是烧结和冷却曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

制作图1、2所示的两种规格电流互感器聚四氟乙烯中压套管(绝缘端子)的方法如下。

1.原料选样。

选用悬浮聚四氟乙烯F4颗粒直径：150-300μm，视密度0.6g/l。

2.模具设计及选用

结构合理的模具是保证成型品性能优良和尺寸准确的重要条件。模具的设计应该与成型工艺相适应，并具有最大的生产能力、操作安全、制造简单、成本低廉和使用耐久等特点。

①.设计工艺参数

聚四氟乙烯模压预成型毛坯经烧结冷却后，轴向和径向尺寸会缩小或增高。收缩率的大小与塑料品种、树脂牌号、成型压力、制品形状、尺寸等因素有关。

②.压缩比：1∶4-5

③.模具的结构，参见图3，预成型制品4在上垫模3与下垫模5之间，周边是外模2，压模1在上垫模3的顶部。

模具零件均要热处理淬火，成型腔表面硬度R_c50。所有零件都应镀硬铬，铬层厚度0.01-0.03mm。模具的工作腔表面光洁。

常用的模具材料有碳素钢，合金工具钢和合金结构钢。

④.预成型

b.压制的压力

预成型压力P₁一般在单位压力200-400kg/cm²范围内变化，压机表压可用下式计算：

P = \frac{S \times P_{1}}{S_{1}}

式中：P-压机表压kg/cm³

S-预成型的截面积cm²

S₁-压机活塞面积cm²

P₁-单位面积压力kg/cm²

3.烧结和冷却工艺

本发明的制品烧结和冷却曲线如图4。

烧结时，从室温匀速升温至150℃后，保温1h(小时)；再匀速升温至250℃后，保温1h；接着匀速升温至315℃后，保温1h；再匀速升温至330℃后，保温1h；最后再匀速升温至370℃后，保温2.2h。然后开始冷却，在1h内匀速冷却至320℃，接着在2h内匀速冷却至310℃，再在1.5h内匀速冷却至250℃；最后在1.2h内冷却至室温。

4.对冷却后的制品进行机械加工成最终产品。

制得的电流互感器聚四氟乙烯中压套管(绝缘端子)(在机械加工前)的主要性能见表一、表二。

本发明制备的主要是适用于35KV-750KV电流互感器的中压绝缘端子，性能为A级绝缘材料，耐压5万伏，放电≤2PC。经工频耐压试验，接上中压导杆浸入油中，检测结果均合格。

表一：一般物性

项目	单位	M-18	测定方法
项目	单位	M-18	测定方法	表现密度	g/ml	0.40	JLS K6891

项目	单位	M-18	测定方法
项目	单位	M-18	测定方法	模具充填表观密度	g/l	740	^＊1)DK法
平均粒径	μm	40	干式激光测定法	模具充填表观密度	g/l	740	^＊1)DK法

表二：特性

项目	单位	M-18	测定方法
项目	单位	M-18	测定方法	比重	g/cm³	2.17	JLS K6891
收缩率	％	3.4	^＊2)DK法	比重	g/cm³	2.17	JLS K6891
收缩率	％	3.4	^＊2)DK法	拉伸强度	MPa	54	JLS K6891
延伸	％	390	JLS K6891	拉伸强度	MPa	54	JLS K6891
延伸	％	390	JLS K6891	绝缘破坏电压	KV/0.1mmτ	11	ASTM D149

Claims

1.电流互感器用聚四氟乙烯中压套管的制备方法，包括把悬浮聚四氟乙烯经压塑成型的步骤；所述压塑成型包括预成型、烧结和冷却三个步骤；其特征是：烧结时，从室温匀速升温至130-170℃后，保温0.8-1.2h；再匀速升温至235-265℃后，保温0.8-1.2h；接着匀速升温至310-320℃后，保温0.8-1.2h；再匀速升温至325-335℃后，保温0.8-1.2h；最后再匀速升温至360-380℃后，保温1.9-2.4h。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：烧结时，从室温匀速升温至150℃后，保温1h；再匀速升温至250℃后，保温1h；接着匀速升温至315℃后，保温1h；再匀速升温至330℃后，保温1h；最后再匀速升温至370℃后，保温2.2h。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：悬浮聚四氟乙烯的颗粒直径为150-300μm，视密度0.6g/l。

4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：冷却时，冷却至320℃后，在1.8-2.2h内匀速冷却至310℃。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征是：冷却时，从烧结时的最高温度，在0.8-1.2h内匀速冷却至320℃。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征是：冷却时，冷却至310℃后，在1.3-1.7h内匀速冷却至250℃；然后再冷却至室温。