CN104464988B - 改性玻璃纤维套管及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性玻璃纤维套管及其制备方法和应用，其中，所述制备方法包括：(1)将离子交换树脂和有机溶剂混合，得到混合物M1；(2)向混合物M1中加入玻璃纤维和石墨纤维，得到混合物M2；(3)向混合物M2中加入胶粉和碳酸钙颗粒，得到改性后的玻璃纤维M3；(4)将步骤(3)中制得的玻璃纤维M3编织后，得到改性玻璃纤维套管；其中，相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述离子交换树脂的用量为0.1‑5重量份，所述有机溶剂的用量为2‑10重量份，所述石墨纤维的用量为10‑70重量份，所述胶粉的用量为2‑10重量份，所述碳酸钙颗粒的用量为5‑30重量份。通过上述设计，大大增加了其耐磨性能。
Description
技术领域
本发明涉及变压器用玻璃纤维套管的制备领域，具体地，涉及一种改性玻璃纤维套管及其制备方法和应用。
背景技术
玻璃纤维在现今社会中应用极为广泛，作为一种具有良好的绝缘性能的材料，玻璃纤维在电气设备方面的应用则更为广泛，且因其具有良好的可塑性能，因而适用于很多电气设备，而变压器中的部件较多，很多部件均需在外层套有绝缘材料，因此，玻璃纤维作为一种良好的绝缘材料，在变压器中的应用则更为广泛，尤其是作为一种套管套于变压器中部件的外部。因而其还具有保护内部部件的作用。
因此，提供一种耐磨性能良好，可以更好地保护内部套合的材料的改性玻璃纤维套管及其制备方法是本发明亟需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术中玻璃纤维套管耐磨性能较差，无法较好地保护内部器件的问题，从而提供一种耐磨性能良好，可以更好地保护内部套合的材料的改性玻璃纤维套管及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种改性玻璃纤维套管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将离子交换树脂和有机溶剂混合，得到混合物M1；
(2)向混合物M1中加入玻璃纤维和石墨纤维，得到混合物M2；
(3)向混合物M2中加入胶粉和碳酸钙颗粒，得到改性后的玻璃纤维M3；
(4)将步骤(3)中制得的玻璃纤维M3编织后，得到改性玻璃纤维套管；其中，
相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述离子交换树脂的用量为0.1-5重量份，所述有机溶剂的用量为2-10重量份，所述石墨纤维的用量为10-70重量份，所述胶粉的用量为2-10重量份，所述碳酸钙颗粒的用量为5-30重量份。
本发明还提供了一种根据上述制备方法制得的改性玻璃纤维套管。
本发明还提供了一种上述所述的改性玻璃纤维套管在变压器中的应用。
本发明通过将离子交换树脂和有机溶剂混合后，对玻璃纤维进行改性，同时为了避免单一的玻璃纤维使用性能不好，还在其中加入石墨纤维，并添加胶粉和碳酸钙颗粒，从而大大增加了制得的改性玻璃纤维的耐磨性能，从而使得通过该改性玻璃纤维编织成的改性玻璃纤维套管也具有良好的耐磨性能，进而大大增加了其使用范围。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种改性玻璃纤维套管的制备方法，其中，所述制备方法包括：
(1)将离子交换树脂和有机溶剂混合，得到混合物M1；
(2)向混合物M1中加入玻璃纤维和石墨纤维，得到混合物M2；
(3)向混合物M2中加入胶粉和碳酸钙颗粒，得到改性后的玻璃纤维M3；
(4)将步骤(3)中制得的玻璃纤维M3编织后，得到改性玻璃纤维套管；其中，
相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述离子交换树脂的用量为0.1-5重量份，所述有机溶剂的用量为2-10重量份，所述石墨纤维的用量为10-70重量份，所述胶粉的用量为2-10重量份，所述碳酸钙颗粒的用量为5-30重量份。
上述设计通过将离子交换树脂和有机溶剂混合后，对玻璃纤维进行改性，同时为了避免单一的玻璃纤维使用性能不好，还在其中加入石墨纤维，并添加胶粉和碳酸钙颗粒，从而大大增加了制得的改性玻璃纤维的耐磨性能，从而使得通过该改性玻璃纤维编织成的改性玻璃纤维套管也具有良好的耐磨性能，进而大大增加了其使用范围。
为了使制得的改性玻璃纤维套管具有更好的耐磨性能，以进一步增加其使用范围，在本发明的一种优选的实施方式中，相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述离子交换树脂的用量为1-3重量份，所述有机溶剂的用量为5-8重量份，所述石墨纤维的用量为30-50重量份，所述胶粉的用量为5-8重量份，所述碳酸钙颗粒的用量为10-20重量份。
所述离子交换树脂可以为本领域常规使用的离子交换树脂类型，例如可以是阳离子交换树脂，也可以为阴离子交换树脂，当然，为了使制得的改性玻璃纤维套管具有更好的使用性能，在本发明的一种优选的实施方式中，所述离子交换树脂可以选择为阳离子交换树脂。此处阳离子交换树脂均可进行使用，因而不进一步限定其种类，例如，可以是酚醛系或环氧系阳离子交换树脂。
所述碳酸钙颗粒可以为本领域常规使用的碳酸钙颗粒，为了使制得的改性玻璃纤维套管表面更为光滑，在本发明的一种更为优选的实施方式中，所述碳酸钙颗粒为粒径不大于300nm的纳米碳酸钙粉末。
所述玻璃纤维和所述石墨纤维为本领域常规使用的玻璃纤维和石墨纤维类型，当然，为了使制得的改性玻璃纤维套管具有更好的使用性能，在本发明的一种更为优选的实施方式中，所述玻璃纤维和所述石墨纤维的直径为10-30μm。
所述有机溶剂为本领域常规使用的有机溶剂类型，例如，在本发明的一种优选的实施方式中，所述有机溶剂可以为丙酮。
为了使离子交换树脂和有机溶剂混合更为均匀，在本发明的一种优选的实施方式中，步骤(1)中还包括将混合物M1进行加热，所述加热时间为1-5h，所述加热温度为120-150℃。
为了使胶粉和碳酸钙颗粒能更好地与改性玻璃纤维M3混合，在本发明的一种优选的实施方式中，步骤(3)中还包括将混合物M3进行加热，所述加热时间为0.5-2h，所述加热温度为80-100℃。
本发明还提供了一种根据上述制备方法制得的改性玻璃纤维套管。
本发明还提供了一种上述所述的改性玻璃纤维套管在变压器中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，所述玻璃纤维和所述石墨纤维为市售直径为20μm，所述碳酸钙为粒径为300nm的常规市售纳米碳酸钙粉末，所述阳离子交换树脂、所述丙酮、所述胶粉为常规市售品。
实施例1
将1g阳离子交换树脂和5g丙酮加热至120℃并混合1h，得到混合物M1；向混合物M1中加入100g玻璃纤维和30g石墨纤维，得到混合物M2；向混合物M2中加入5g胶粉和10g碳酸钙颗粒并加热至80℃后保持0.5-2h，得到改性后的玻璃纤维M3；将上述制得的玻璃纤维M3编织后，得到改性玻璃纤维套管A1。
实施例2
将3g阳离子交换树脂和8g丙酮加热至150℃并混合5h，得到混合物M1；向混合物M1中加入100g玻璃纤维和50g石墨纤维，得到混合物M2；向混合物M2中加入8g胶粉和20g碳酸钙颗粒并加热至100℃后保持2h，得到改性后的玻璃纤维M3；将上述制得的玻璃纤维M3编织后，得到改性玻璃纤维套管A2。
实施例3
将2g阳离子交换树脂和6g丙酮加热至135℃并混合3h，得到混合物M1；向混合物M1中加入100g玻璃纤维和40g石墨纤维，得到混合物M2；向混合物M2中加入6g胶粉和15g碳酸钙颗粒并加热至90℃后保持1h，得到改性后的玻璃纤维M3；将上述制得的玻璃纤维M3编织后，得到改性玻璃纤维套管A3。
实施例4
将0.1g阳离子交换树脂和2g丙酮混合，得到混合物M1；向混合物M1中加入100g玻璃纤维和10g石墨纤维，得到混合物M2；向混合物M2中加入2g胶粉和5g碳酸钙颗粒，得到改性后的玻璃纤维M3；将上述制得的玻璃纤维M3编织后，得到改性玻璃纤维套管A4。
实施例5
将5g阳离子交换树脂和10g丙酮混合，得到混合物M1；向混合物M1中加入100g玻璃纤维和70g石墨纤维，得到混合物M2；向混合物M2中加入10g胶粉和30g碳酸钙颗粒，得到改性后的玻璃纤维M3；将上述制得的玻璃纤维M3编织后，得到改性玻璃纤维套管A5。
对比例1
按照实施例3的制备方法进行制备，不同的是，所述阳离子交换树脂的用量为0.02g，所述丙酮的用量为1g，所述石墨纤维的用量为5g，所述胶粉的用量为1g，所述碳酸钙颗粒的用量为2g，得到改性玻璃纤维套管D1。
对比例2
按照实施例3的制备方法进行制备，不同的是，所述阳离子交换树脂的用量为10g，所述丙酮的用量为20g，所述石墨纤维的用量为100g，所述胶粉的用量为20g，所述碳酸钙颗粒的用量为50g，得到改性玻璃纤维套管D2。
对比例3
昆山申悦复合材料有限公司生产的玻璃纤维套管D3。
测试例
将上述制得的A1-A5和D1-D3分别使用打磨工具对其表面进行打磨15min，而后观察其表面磨损情况，同时，按照JC/T175检测其可燃物含量，得到的结果如表1所示。
表1
| 编号 | 磨损情况 | 可燃物含量(％) |
| A1 | 无肉眼可见明显磨损 | 2.1 |
| A2 | 无肉眼可见明显磨损 | 1.8 |
| A3 | 无肉眼可见明显磨损 | 1.9 |
| A4 | 有轻微磨损 | 2.3 |
| A5 | 有轻微磨损 | 1.9 |
| D1 | 磨损严重 | 1.7 |
| D2 | 磨损严重 | 2.5 |
| D3 | 有明显可见磨损 | 2.3 |
通过表1可以看出，在本发明范围内制得的玻璃纤维套管在打磨后磨损轻微，无明显磨损，而常规市售品则有明显可见磨损，因而可以看出本发明范围内制得的产品具有良好的耐磨损性能，同时本发明制得的玻璃纤维套管中可燃物的含量也未超标，适宜于在变压器中进行使用，而本发明优选范围内制得的玻璃纤维套管的耐磨损性能则更好。但是在本发明范围外制得的玻璃纤维套管则不具有良好的耐磨损性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种改性玻璃纤维套管的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体由以下步骤组成：
(1)将离子交换树脂和有机溶剂混合，得到混合物M1；
(2)向混合物M1中加入玻璃纤维和石墨纤维，得到混合物M2；
(3)向混合物M2中加入胶粉和碳酸钙颗粒，得到改性后的玻璃纤维M3；
(4)将步骤(3)中制得的玻璃纤维M3编织后，得到改性玻璃纤维套管；其中，
相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述离子交换树脂的用量为0.1-5重量份，所述有机溶剂的用量为2-10重量份，所述石墨纤维的用量为10-70重量份，所述胶粉的用量为2-10重量份，所述碳酸钙颗粒的用量为5-30重量份。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述离子交换树脂的用量为1-3重量份，所述有机溶剂的用量为5-8重量份，所述石墨纤维的用量为30-50重量份，所述胶粉的用量为5-8重量份，所述碳酸钙颗粒的用量为10-20重量份。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述离子交换树脂为阳离子交换树脂。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述碳酸钙颗粒为粒径不大于300nm的纳米碳酸钙粉末。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述玻璃纤维和所述石墨纤维的直径为10-30μm。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述有机溶剂为丙酮。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(1)中还包括将混合物M1进行加热，加热时间为1-5h，加热温度为120-150℃。
8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(3)中还包括将混合物M2进行加热，加热时间为0.5-2h，加热温度为80-100℃。
9.一种根据权利要求1-8中任意一项所述的制备方法制得的改性玻璃纤维套管。
10.一种根据权利要求9所述的改性玻璃纤维套管在变压器中的应用。
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