CN103077786A - 一种增强型复合绝缘子伞裙护套 - Google Patents
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Abstract
一种增强型复合绝缘子伞裙护套，它由如下质量份的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶 95-105，三氧化二铁4-6，羟基硅油4-6，硫化剂1.5-2.5，陶瓷粉58-77，氢氧化铝62-83，着色剂1-3。本发明伞裙护套中按比例添加陶瓷粉，该陶瓷粉是回收废弃陶瓷绝缘子瓷体，经粉碎加工成粉末而成。将陶瓷粉添加到伞裙护套原料中作为补强剂，全部替代白炭黑、部分替代氢氧化铝，可以提高硅橡胶的机械强度和电气性能。本发明有效利用废弃陶瓷绝缘子瓷体作为生产伞裙护套的原料，实现了资源的合理循环利用，具有良好的经济效益和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种电器部件，尤其是输电线路用增强型复合绝缘子的伞裙护套，属电力技术领域。
背景技术
线路绝缘子是输电线路的主要构件之一，其作用是支撑导线、防止电流回地以及增加爬电距离，它的性能对于电网的安全稳定运行有着重要影响。线路绝缘子主要分为复合绝缘子、陶瓷绝缘子和玻璃绝缘子三类。从市场应用来看，复合绝缘子虽说是后起之秀，但无论是从产量还是从电压等级来说都呈逐年上升的趋势。复合绝缘子是快速发展的新型绝缘子，它具有许多优点，如体积小、质量轻、尺寸小、无需检零值、对外力破坏抵抗力强、生产周期短等。基于上述优点，复合绝缘子目前在国内外都得到了大量使用。
复合绝缘子的基本结构包括芯棒、伞裙护套和金具，其中伞裙护套是复合绝缘子的外绝缘部分，它以硅橡胶为基材，添加了多种化工原料，经高温硫化而成。其作用是使复合绝缘子具有足够高的防污闪和湿闪的外绝缘性能，以保护芯棒免受大气侵袭。伞裙护套长期暴露在户外，经受各种恶劣气象条件和工业污染的侵蚀，在运行状态下还可能受到火花放电或局部电弧的烧蚀。因此，通常要求伞裙护套必须具有优良的防污闪性、耐漏电起痕性和耐电蚀损性，以及耐臭氧、耐高温等大气老化的作用。现有的伞裙护套以甲基乙烯基硅橡胶材料为基体，添加偶联剂、阻燃剂、补强剂、抗老化剂等填料经高温硫化而成。由于硅橡胶分子间距离大，分子间作用力弱，造成硅橡胶本身机械强度不高，同时硬度和耐磨性较差，耐漏电和耐电腐蚀性能也不高，易发生绝缘子损坏的事故，造成经济损失。
目前电力线路上使用着的绝缘子, 其使用年限达二十年就会考虑全线更换，大批更换下来的绝缘子中相当一部分是陶瓷绝缘子，这些更换下来的陶瓷绝缘子虽然不能继续在高压线路上使用，但其瓷体的电绝缘性能仍属上乘，大批更换下来的陶瓷绝缘子没有合适的回收再利用途径，一方面造成浪费，另一方面也形成环境污染。
发明内容
本发明用于克服已有技术的缺陷、提供一种以废弃陶瓷绝缘子瓷体粉末作为补强剂，提高硅橡胶机械强度的增强型复合绝缘子伞裙护套。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的：
一种增强型复合绝缘子伞裙护套，其特别之处是，它由如下质量份的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶 95-105，三氧化二铁4-6，羟基硅油4-6，硫化剂1.5-2.5，陶瓷粉 58-77，氢氧化铝62-83，着色剂 1-3。
上述增强型复合绝缘子伞裙护套，所述陶瓷粉为废弃陶瓷绝缘子瓷体经粉碎后制备的粉末，陶瓷粉粉末颗粒直径为1-2μm。
上述增强型复合绝缘子伞裙护套，所述陶瓷粉中SiO2的含量为50-55%，Al2O3的含量为37-41%，K2O的含量为3.5-4.5%。
上述增强型复合绝缘子伞裙护套，所述甲基乙烯基硅橡胶选自110—2型，所述硫化剂选自2,5一二甲基一2,5一双(叔丁基过氧基)己烷。
本发明针对有效提高复合绝缘子伞裙护套机械强度及综合利用废弃陶瓷绝缘子问题了改进，经过反复研究、试验，设计了一种具有良好机械性能和电气性能的复合绝缘子伞裙护套。该伞裙护套中按比例添加陶瓷粉，所述陶瓷粉是回收废弃陶瓷绝缘子瓷体，经粉碎加工成粉末而成。将陶瓷粉添加到伞裙护套原料中作为补强剂，全部替代白炭黑、部分替代氢氧化铝。陶瓷绝缘子的瓷体中含有的SiO2、Al2O3 和K2O，可以提高硅橡胶的机械强度和电气性能，检测表明，本发明伞裙护套抗张强度可达6MPa，抗撕裂强度可达到15kN/m；此外，结晶水在Al2O3的催化作用下可与有机材料在高温分解时产生的游离碳发生反应，产生气态的CO、CO2，防止形成导电的碳化通道,同时Al2O3和K2O等其他金属氧化物协同作用，会使硅橡胶的耐漏电起痕和电蚀损性得到很大的提高。本发明有效利用废弃陶瓷绝缘子瓷体作为生产伞裙护套的原料，实现了资源的合理循环利用，具有良好的经济效益和环境效益。
具体实施方式
本发明所述伞裙护套，以甲基乙烯基硅橡胶为基本材料，甲基乙烯基硅橡胶选自110—2型，在原料配比中甲基乙烯基硅橡胶为90-110质量份。
本发明以三氧化二铁为耐热添加剂，它可以提高硅橡胶的耐热老化性能,提高硅橡胶的热氧稳定性，添加量为4-6质量份，添加比例非常小，对伞群保护套的电气性能不会造成任何影响。
本发明以羟基硅油作为结构化控制剂添加4-6质量份，可明显消除硅橡胶混炼胶的结构化程度，且胶料表面光滑，返炼方便，容易包辊，自黏性良好。
本发明硫化剂选自2,5一二甲基一2,5一双(叔丁基过氧基)己烷，添加量为1.5-2.5质量份，硫化剂用以保证硅橡胶得到完全硫化。
作为本发明的关键改进之处，在原料中添加陶瓷粉 58-77质量份，陶瓷粉作为补强剂在其中发挥增强作用。所述陶瓷粉为废弃陶瓷绝缘子瓷体，经清洗去除表面杂物粉碎后制备的粉末，陶瓷粉粉末颗粒直径为1μm-2μm。对于因击穿引起表面闪络的废弃陶瓷绝缘子瓷体，可以将表面闪络部位去除，闪络不会造成内部击穿，因此不会影响瓷体内部的绝缘强度和物理性能。添加陶瓷粉在有效利用废弃陶瓷绝缘子的同时，可以提高伞群护套的拉伸强度、撕裂强度等力学性能。所述陶瓷粉中SiO2的含量为50%-55%，Al2O3的含量为37%-41%，K2O的含量为3.5%-4.5%。对于各种不同电压等级的陶瓷绝缘子，其陶瓷部分中的成分组成有微小的差异，因此配方中的添加量也会随之有所不同。以某70kN陶瓷绝缘子为例进行化学分析，该绝缘子瓷体中含有52.30%的SiO2 ，39.52%的Al2O3，3.88%的K2O。SiO2可提高硅橡胶的机械强度，按配比量添加陶瓷粉，其中的SiO2可以使伞裙护套的抗张强度达到3-6MPa，抗撕裂强度达到5-15kN/m。 结晶水在Al2O3的催化作用下可与有机材料高温分解时产生的游离碳发生反应，产生气态的CO、CO2，防止形成导电的碳化通道。同时Al2O3和陶瓷粉中的K2O等金属氧化物协同作用，会使硅橡胶的耐漏电起痕和电蚀损性得到很大的提高。
本发明添加氢氧化铝62-83质量份，以补充陶瓷粉中缺乏的氢氧化铝，提高耐电蚀能力。
以下给出几个具体的实施例：
实施例1.
按配比称取原料：甲基乙烯基硅橡胶 95Kg，三氧化二铁5 Kg，羟基硅油4 Kg，硫化剂2 Kg，陶瓷粉 58 Kg，氢氧化铝65 Kg，着色剂 1 Kg。
实施例2.
按配比称取原料：甲基乙烯基硅橡胶 105Kg，三氧化二铁6 Kg，羟基硅油5 Kg，硫化剂2.5 Kg，陶瓷粉77 Kg，氢氧化铝75Kg，着色剂 3 Kg。
实施例3.
按配比称取原料：甲基乙烯基硅橡胶 98Kg，三氧化二铁4 Kg，羟基硅油4.5 Kg，硫化剂1.5 Kg，陶瓷粉70 Kg，氢氧化铝83 Kg，着色剂 2 Kg。
实施例4.
按配比称取原料：甲基乙烯基硅橡胶 103Kg，三氧化二铁5.5 Kg，羟基硅油6Kg，硫化剂2.3 Kg，陶瓷粉 65Kg，氢氧化铝62 Kg，着色剂 2.5Kg。
实施例5.
按配比称取原料：甲基乙烯基硅橡胶 97Kg，三氧化二铁4.5 Kg，羟基硅油5.2 Kg，硫化剂1.8 Kg，陶瓷粉 62 Kg，氢氧化铝69 Kg，着色剂 1.9 Kg。
将上述原料经粉碎、配料、混炼、反炼、成形等工序制成伞裙护套，再经二段硫化、伞裙护套粘结、端头装配、端部密封等工序制成复合绝缘子。
以上述实施例中的原料配比制成的伞裙护套，对其进行试验测定，得到以下数据，机械强度方面：撕裂强度( 直角法) 达到17.4kN/m，拉伸强度达到6.1 MPa，扯断伸长率达到 240%，邵尔 A 硬度达到62。电气性能方面：硅橡胶的耐电痕化水平达到 1 A 4.5 级要求，垂直燃烧等级达到了FV － 0的水平，符合电力系统用硅橡胶材料电性能的相关指标要求。漏电率只有4%。体积电阻率达到1.3*1012Ω.m，体表电阻率达到2.0*1012Ω，击穿强度达到22kV/mm。在进行抗老化测试中，测试完的复合绝缘子经肉眼观察没有出现龟裂、开裂和爆皮等现象。上述试验数据对比《DLT 376-2010 复合绝缘子用硅橡胶绝缘材料通用技术条件》中对硅橡胶材料的各种性能要求，可以看出本发明伞裙护套具有优越的性能。
Claims (4)
1.一种增强型复合绝缘子伞裙护套，其特征在于，它由如下质量份的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶 95-105，三氧化二铁4-6，羟基硅油4-6，硫化剂1.5-2.5，陶瓷粉 58-77，氢氧化铝62-83，着色剂 1-3。
2.根据权利要求1所述的增强型复合绝缘子伞裙护套，其特征在于：所述陶瓷粉为废弃陶瓷绝缘子瓷体经粉碎后制备的粉末，陶瓷粉粉末颗粒直径为1-2μm。
3.根据权利要求2所述的增强型复合绝缘子伞裙护套，其特征在于，所述陶瓷粉中SiO2的含量为50-55%，Al2O3的含量为37-41%，K2O的含量为3.5-4.5%。
4.根据权利要求3所述的增强型复合绝缘子伞裙护套，其特征在于，所述甲基乙烯基硅橡胶选自110—2型，所述硫化剂选自2,5一二甲基一2,5一双(叔丁基过氧基)己烷。
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