CN107134327B - 一种防污耐磨高强度绝缘子及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于绝缘子技术领域，公开了一种防污耐磨高强度绝缘子及其制作方法，包括上钢板、下钢板、绝缘子本体、伞裙、绝缘纤维绳、短纤维、超疏水层，绝缘子本体内设置若干绝缘纤维绳、上钢板和下钢板，绝缘纤维绳的两端分别绑定在上钢板和下钢板上，绝缘子本体上设有伞裙，绝缘子本体及其伞裙的表面设有短纤维，超疏水层通过短纤维紧密连接在绝缘子本体及其伞裙的表面。本发明的绝缘子抗拉强度高，疏水防污性能好，并且超疏水层不会剥落，具有防冰、防污、防雷、防鸟的作用。

Description

一种防污耐磨高强度绝缘子及其制备方法

技术领域

本发明属于绝缘子技术领域，涉及一种防污耐磨高强度绝缘子及其制备方法。

背景技术

绝缘子作为输电线路中必备的部件，用量非常大，绝缘子起到绝缘作用，绝缘子除了其本身的绝缘能力之外，绝缘子表面的要求也非常高，如果绝缘子表面蒙尘、结冰，绝缘性能会降低，影响输电，绝缘子两端之间伞裙表面之间的距离称为爬电距离，设置伞裙的目的就是为了防止绝缘子表面污染影响绝缘性。传统的瓷绝缘子需人工清理表面污染物，清洁麻烦，有的技术在瓷绝缘子上安装破冰装置和风力带动的清扫装置，不说安装破冰装置和风力带动的清扫装置使得绝缘子结构复杂化，增加了绝缘子负重，而且安装在绝缘子上的破冰装置和风力带动的清扫装置本身就可能导电，影响爬电距离，舍本逐末。随着复合绝缘子在上个世纪的问世，相比瓷绝缘子，复合绝缘子具有以下优点：重量轻(比同电压等级瓷质的轻1/3～4/5)、防爆性能好以及优良的电气性能，特别是可达到很高的污秽等级。复合绝缘子芯一般由环氧树脂和纤维构成，并且为了增加防污能力，有些复合绝缘子的表面涂覆超疏水涂料，超疏水涂料虽然大大改善了防污效果，但是一般超疏水涂料本身的抗老化性差、抗雷电冲击力差，耐磨性不足，也不具备防鸟啄能力，所以随着使用时间延长，风吹日晒，还可能被鸟啄，导致表面剥落，失去防污能力。

发明内容

基于现有技术的上述情况，为了解决复合绝缘子抗老化性差、抗雷电冲击力差，耐磨性不足，也不具备防鸟啄能力，所以随着使用时间延长，风吹日晒，还可能被鸟啄，导致表面剥落，失去防污能力的问题，本发明提供了一种防污耐磨高强度绝缘子及其制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案。

一种防污耐磨高强度绝缘子，包括上钢板、下钢板、绝缘子本体、伞裙、绝缘纤维绳、短纤维、超疏水层，绝缘子本体内设置若干绝缘纤维绳、上钢板和下钢板，绝缘纤维绳的两端分别绑定在上钢板和下钢板上，绝缘子本体上设有伞裙，绝缘子本体及其伞裙的表面设有短纤维，超疏水层通过短纤维紧密连接在绝缘子本体及其伞裙的表面。

作为优选，上钢板上设有上螺母，上螺母与上钢板是一体成型的，下钢板设有下螺母，下螺母是与下钢板一体成型的，绝缘纤维绳是碳纤维绳。

作为优选，绝缘子本体上端盖设护盖板，护盖板的外圈设置招弧圈，招弧圈的直径大于伞裙的直径，可以罩住伞裙，防止雷电击穿伞裙，起到防雷效果。

作为优选，绝缘子本体为树脂组合物，树脂组合物的组成为：环氧树脂100-150份、4-二甲基氨基吡啶30-50份、苯并恶嗪树脂10-20份、聚四氟乙烯10-20份、羟乙基纤维素20-30份、碳化硅粉80-100份，石英粉50-100份，玻璃微珠20-30份、二氧化钛2-3份、氧化锌2-3份。

作为优选，超疏水层的组成为：有机硅树脂或氟碳树脂50-100份、超疏水的纳米氧化锌10-30份、碳化硅微粉20-30份、反光剂5-10份、不导电的红色颜料2-3份、抗老化剂1-2份。

本发明还提供了一种防污耐磨高强度绝缘子的制作方法，步骤如下：

(1)、将绝缘纤维绳绑定上钢板和下钢板上，上钢板和下钢板四周开孔，绝缘纤维绳的上端穿过上钢板的孔后绕过上钢板外沿，然后绝缘纤维绳的上端与绝缘纤维绳本身绑定在一起，绝缘纤维绳的下端穿过下钢板的孔后绕过下钢板外沿，然后绝缘纤维绳的下端与绝缘纤维绳本身绑定在一起；

(2)、上螺母和下螺母各自连接一根螺杆，拉动两根螺杆使绝缘纤维绳张紧；

(3)、绝缘子本体成型模与绝缘子本体及其伞裙的形状配合，绝缘子本体成型模为双层的，绝缘子本体成型模的内层和外层之间设置空腔，绝缘子本体成型模的内层均匀设置气孔，绝缘子本体成型模的空腔连接抽气管，将短纤维撒在绝缘子本体成型模内，并通过抽气管抽气，使得短纤维吸附在绝缘子本体成型模的内层的气孔中；

(4)将步骤(2)中张紧的绝缘纤维绳、上钢板和下钢板组合放入绝缘子本体成型模内；

(5)、配置用于制作绝缘子本体的树脂组合物，将树脂组合物混合均匀，并加热成流体，将流体加压注入绝缘子本体成型模内，然后冷却固化得到绝缘子本体，得到的绝缘子本体表面有短纤维毛刺，短纤维部分与绝缘子本体的树脂组合物固结为一体，部分裸露在外；

(6)、将步骤(5)得到绝缘子本体放入超疏水层成型模内固定，将流体状态的超疏水层材料注入超疏水层成型模内，固化成型得到超疏水层。

本发明的技术效果：在绝缘子本体设置短纤维，通过短纤维使超疏水层连接牢固，解决了超疏水层易剥落的问题，同时超疏水层的超疏水材料用量较小，成本较低。环氧树脂、苯并恶嗪树脂、聚四氟乙烯具有良好的绝缘性，以4-二甲基氨基吡啶作为固化促进剂，羟乙基纤维素用于增强粘结力，碳化硅和石英粉作为无机填料，具有良好的强度，使得成型后的绝缘子不易变形，玻璃微珠质量轻，并且可提高绝缘子的抗击穿性能，二氧化钛和氧化锌起到改变体系表面性质的作用，使其与超疏水层更容易粘结，二氧化钛还起到改变颜色的作用。纳米氧化锌具有超疏水性，并且硬度高，可改善表面性质，使得绝缘子的表面具备自清洁能力，碳化硅微粉加入树脂中，可显著改善其耐磨性，不导电的红色颜料是为了使绝缘子表面呈红色，实验表面红色可防止鸟类停留，反光剂使得绝缘子表面更刺眼，防止鸟类停留。

附图说明

图1是本发明的防污耐磨高强度绝缘子示意图。

图中：1.上钢板、2.下钢板、3.上螺母、4.下螺母、5.绝缘子本体、6.伞裙、7.绝缘纤维绳、8.短纤维、9.超疏水层、10.护盖板、11.招弧圈。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细说明本发明。

如图1所示，一种防污耐磨高强度绝缘子，包括上钢板1、下钢板2、上螺母3、下螺母4、绝缘子本体5、伞裙6、绝缘纤维绳7、短纤维8、超疏水层9，绝缘子本体5内设置若干绝缘纤维绳7、上钢板1和下钢板2，绝缘纤维绳7的两端分别绑定在上钢板1和下钢板2上，绝缘子本体5上设有伞裙6，绝缘子本体5及其伞裙6的表面设有短纤维8，超疏水层9通过短纤维8紧密连接在绝缘子本体5及其伞裙6的表面。上钢板1上设有上螺母3，上螺母3与上钢板1是一体成型的，下钢板2设有下螺母4，下螺母4是与下钢板2一体成型的。绝缘纤维绳7是高抗拉强度的绳子，如采用碳纤维绳，使得绝缘子架设高压电线使抗拉能力强，不会断裂。上钢板1、下钢板2设置在绝缘子本体5内，并通过绝缘纤维绳7连接，使得绝缘子受力均匀，抗拉强度高。为了使绝缘子防污防冰效果好，保证有效爬电距离，在绝缘子本体5及其伞裙6的表面覆盖超疏水层9，因为超疏水层9的接触角大，水、灰尘等污物难以附着在其表面，起到了自清洁的效果，同时因为超疏水层9接触角大，常规涂覆方法施工效果不理想，超疏水层9与绝缘子本体和伞裙的粘结力弱，容易剥落，部分现有技术用超疏水材料制成超疏水的伞裙外套，再把超疏水的伞裙外套套在绝缘子芯棒上，这样的方式超疏水材料用量大，成本高。而本发明在绝缘子本体5设置短纤维，通过短纤维使超疏水层9连接牢固，解决了超疏水层9易剥落的问题，同时超疏水层9的超疏水材料用量较小，成本较低。

为了解决防雷问题，绝缘子本体5上端盖设护盖板10，护盖板10的外圈设置招弧圈11，招弧圈11的直径大于伞裙6的直径，可以罩住伞裙6，防止雷电击穿伞裙6，起到防雷效果。

绝缘子本体5为树脂组合物，树脂组合物的组成为：环氧树脂100-150份、4-二甲基氨基吡啶30-50份、苯并恶嗪树脂10-20份、聚四氟乙烯10-20份、羟乙基纤维素20-30份、碳化硅粉80-100份，石英粉50-100份，玻璃微珠20-30份、二氧化钛2-3份、氧化锌2-3份。环氧树脂、苯并恶嗪树脂、聚四氟乙烯具有良好的绝缘性，以4-二甲基氨基吡啶作为固化促进剂，羟乙基纤维素用于增强粘结力，碳化硅和石英粉作为无机填料，具有良好的强度，使得成型后的绝缘子不易变形，玻璃微珠质量轻，并且可提高绝缘子的抗击穿性能，二氧化钛和氧化锌起到改变体系表面性质的作用，使其与超疏水层更容易粘结，二氧化钛还起到改变颜色的作用。

超疏水层的组成为：有机硅树脂或氟碳树脂50-100份、超疏水的纳米氧化锌10-30份、碳化硅微粉20-30份、反光剂5-10份、不导电的红色颜料2-3份、抗老化剂1-2份。纳米氧化锌具有超疏水性，并且硬度高，可改善表面性质，使得绝缘子的表面具备自清洁能力，碳化硅微粉加入树脂中，可显著改善其耐磨性，不导电的红色颜料是为了使绝缘子表面呈红色，实验表面红色可防止鸟类停留，反光剂使得绝缘子表面更刺眼，防止鸟类停留。

前述防污耐磨高强度绝缘子的制作步骤如下：

(1)、将绝缘纤维绳7绑定上钢板1和下钢板2上，上钢板1和下钢板2四周开孔，绝缘纤维绳7的上端穿过上钢板1的孔后绕过上钢板1外沿，然后绝缘纤维绳7的上端与绝缘纤维绳7本身绑定在一起，绝缘纤维绳7的下端穿过下钢板2的孔后绕过下钢板2外沿，然后绝缘纤维绳7的下端与绝缘纤维绳7本身绑定在一起。采用这样的绑法，防止绝缘纤维绳7松脱。

(2)、上螺母3和下螺母4各自连接一根螺杆，拉动两根螺杆使绝缘纤维绳7张紧。

(3)、绝缘子本体成型模与绝缘子本体5及其伞裙6的形状配合，绝缘子本体成型模为双层的，绝缘子本体成型模的内层和外层之间设置空腔，绝缘子本体成型模的内层均匀设置气孔，绝缘子本体成型模的空腔连接抽气管，将短纤维8撒在绝缘子本体成型模内，并通过抽气管抽气，使得短纤维8吸附在绝缘子本体成型模的内层的气孔中；

(4)将步骤(2)中张紧的绝缘纤维绳7、上钢板1和下钢板2组合放入绝缘子本体成型模内。

(5)、配置用于制作绝缘子本体5的树脂组合物，将树脂组合物混合均匀，并加热成流体，将流体加压注入绝缘子本体成型模内，然后冷却固化得到绝缘子本体5，得到的绝缘子本体5表面有短纤维毛刺，短纤维部分与绝缘子本体5的树脂组合物固结为一体，部分裸露在外。

(6)、将步骤(5)得到绝缘子本体5放入超疏水层成型模内固定，将流体状态的超疏水层材料注入超疏水层成型模内，固化成型得到超疏水层9。超疏水层9可选用涂料，最好是采用树脂复合材料，使其与绝缘子本体5的结合性更好。优选的，超疏水层的组成为：有机硅树脂或氟碳树脂50-100份、超疏水的纳米氧化锌10-30份、碳化硅微粉20-30份、反光剂5-10份、不导电的红色颜料2-3份、抗老化剂1-2份。所述的有机硅树脂选自乙烯基封端的二甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷或聚三氟丙基甲基硅氧烷中的任意一种或两种以上；所述的氟碳树脂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、六氟丙烯中的任意一种或两种以上。

(7)、最后将护盖板10套在上螺母3上，护盖板10外围设置招弧圈11，以起到防雷效果。

实施例1

(1)、将碳纤维绳绑定上钢板1和下钢板2上，上钢板1和下钢板2四周开孔，碳纤维绳的上端穿过上钢板1的孔后绕过上钢板1外沿，然后碳纤维绳的上端与绝缘纤维绳7本身绑定在一起，碳纤维绳的下端穿过下钢板2的孔后绕过下钢板2外沿，然后碳纤维绳的下端与碳纤维绳本身绑定在一起。

(2)、上螺母3和下螺母4各自连接一根螺杆，拉动两根螺杆使绝缘纤维绳7张紧。

(3)、绝缘子本体成型模与绝缘子本体5及其伞裙6的形状配合，绝缘子本体成型模为双层的，绝缘子本体成型模的内层和外层之间设置空腔，绝缘子本体成型模的内层均匀设置气孔，绝缘子本体成型模的空腔连接抽气管，将短纤维8撒在绝缘子本体成型模内，并通过抽气管抽气，使得短纤维8吸附在绝缘子本体成型模的内层的气孔中，短纤维8的长度不大于10mm为佳，气孔大小和抽气力的大小根据现场情况调节，使短纤维8吸附在绝缘子本体成型模的内层表面并且短纤维8不被抽走为准；

(4)将步骤(2)中张紧的绝缘纤维绳7、上钢板1和下钢板2组合放入绝缘子本体成型模内。

(5)、配置用于制作绝缘子本体5的树脂组合物，树脂组合物的组成为：环氧树脂100份、4-二甲基氨基吡啶50份、苯并恶嗪树脂20份、聚四氟乙烯20份、羟乙基纤维素20份、碳化硅粉100份，石英粉50份，玻璃微珠20份、二氧化钛3份、氧化锌3份。将树脂组合物混合均匀，并加热成流体，将流体加压注入绝缘子本体成型模内，然后冷却固化得到绝缘子本体5，得到的绝缘子本体5表面有短纤维毛刺，短纤维部分与绝缘子本体5的树脂组合物固结为一体，部分裸露在外。

(6)、将步骤(5)得到绝缘子本体5放入超疏水层成型模内固定，将流体状态的超疏水层材料注入超疏水层成型模内，固化成型得到超疏水层9。超疏水层的组成为：乙烯基封端的二甲基硅氧烷50份、超疏水的纳米氧化锌20份、碳化硅微粉20份、反光剂5份、不导电的红色颜料2份、抗老化剂1份。

(7)、最后将护盖板10套在上螺母3上，护盖板10外围设置招弧圈11，以起到防雷效果。

实施例2

(1)、将碳纤维绳绑定上钢板1和下钢板2上，上钢板1和下钢板2四周开孔，碳纤维绳的上端穿过上钢板1的孔后绕过上钢板1外沿，然后碳纤维绳的上端与绝缘纤维绳7本身绑定在一起，碳纤维绳的下端穿过下钢板2的孔后绕过下钢板2外沿，然后碳纤维绳的下端与碳纤维绳本身绑定在一起。

(2)、上螺母3和下螺母4各自连接一根螺杆，拉动两根螺杆使绝缘纤维绳7张紧。

(3)、绝缘子本体成型模与绝缘子本体5及其伞裙6的形状配合，绝缘子本体成型模为双层的，绝缘子本体成型模的内层和外层之间设置空腔，绝缘子本体成型模的内层均匀设置气孔，绝缘子本体成型模的空腔连接抽气管，将短纤维8撒在绝缘子本体成型模内，并通过抽气管抽气，使得短纤维8吸附在绝缘子本体成型模的内层的气孔中，短纤维8的长度不大于10mm为佳，气孔大小和抽气力的大小根据现场情况调节，使短纤维8吸附在绝缘子本体成型模的内层表面并且短纤维8不被抽走为准；

(4)将步骤(2)中张紧的绝缘纤维绳7、上钢板1和下钢板2组合放入绝缘子本体成型模内。

(5)、配置用于制作绝缘子本体5的树脂组合物，树脂组合物的组成为：环氧树脂150份、4-二甲基氨基吡啶50份、苯并恶嗪树脂10份、聚四氟乙烯10份、羟乙基纤维素20份、碳化硅粉80份，石英粉100份，玻璃微珠30份、二氧化钛2份、氧化锌2份。

将树脂组合物混合均匀，并加热成流体，将流体加压注入绝缘子本体成型模内，然后冷却固化得到绝缘子本体5，得到的绝缘子本体5表面有短纤维毛刺，短纤维部分与绝缘子本体5的树脂组合物固结为一体，部分裸露在外。

(6)、将步骤(5)得到绝缘子本体5放入超疏水层成型模内固定，将流体状态的超疏水层材料注入超疏水层成型模内，固化成型得到超疏水层9。超疏水层的组成为：聚四氟乙烯100份、超疏水的纳米氧化锌30份、碳化硅微粉30份、反光剂10份、不导电的红色颜料3份、抗老化剂2份。

(7)、最后将护盖板10套在上螺母3上，护盖板10外围设置招弧圈11，以起到防雷效果。

实施例3

(1)、将碳纤维绳绑定上钢板1和下钢板2上，上钢板1和下钢板2四周开孔，碳纤维绳的上端穿过上钢板1的孔后绕过上钢板1外沿，然后碳纤维绳的上端与绝缘纤维绳7本身绑定在一起，碳纤维绳的下端穿过下钢板2的孔后绕过下钢板2外沿，然后碳纤维绳的下端与碳纤维绳本身绑定在一起。

(2)、上螺母3和下螺母4各自连接一根螺杆，拉动两根螺杆使绝缘纤维绳7张紧。

(3)、绝缘子本体成型模与绝缘子本体5及其伞裙6的形状配合，绝缘子本体成型模为双层的，绝缘子本体成型模的内层和外层之间设置空腔，绝缘子本体成型模的内层均匀设置气孔，绝缘子本体成型模的空腔连接抽气管，将短纤维8撒在绝缘子本体成型模内，并通过抽气管抽气，使得短纤维8吸附在绝缘子本体成型模的内层的气孔中，短纤维8的长度不大于10mm为佳，气孔大小和抽气力的大小根据现场情况调节，使短纤维8吸附在绝缘子本体成型模的内层表面并且短纤维8不被抽走为准；

(4)将步骤(2)中张紧的绝缘纤维绳7、上钢板1和下钢板2组合放入绝缘子本体成型模内。

(5)、配置用于制作绝缘子本体5的树脂组合物，树脂组合物的组成为：环氧树脂120份、4-二甲基氨基吡啶30份、苯并恶嗪树脂15份、聚四氟乙烯15份、羟乙基纤维素30份、碳化硅粉90份，石英粉70份，玻璃微珠25份、二氧化钛3份、氧化锌3份。将树脂组合物混合均匀，并加热成流体，将流体加压注入绝缘子本体成型模内，然后冷却固化得到绝缘子本体5，得到的绝缘子本体5表面有短纤维毛刺，短纤维部分与绝缘子本体5的树脂组合物固结为一体，部分裸露在外。

(6)、将步骤(5)得到绝缘子本体5放入超疏水层成型模内固定，将流体状态的超疏水层材料注入超疏水层成型模内，固化成型得到超疏水层9。超疏水层的组成为：全氟甲基乙烯基醚70份、超疏水的纳米氧化锌20份、碳化硅微粉30份、反光剂8份、不导电的红色颜料3份、抗老化剂2份。

(7)、最后将护盖板10套在上螺母3上，护盖板10外围设置招弧圈11，以起到防雷效果。

将实施例1-3所制备的绝缘子作抗拉强度测试，其抗拉强度超过100MPa，疏水防污性能好，并且超疏水层不会剥落。

Claims (5)

1.一种防污耐磨高强度绝缘子，其特征是：包括上钢板、下钢板、绝缘子本体、伞裙、绝缘纤维绳、短纤维、超疏水层，绝缘子本体内设置若干绝缘纤维绳、上钢板和下钢板，绝缘纤维绳的两端分别绑定在上钢板和下钢板上，绝缘子本体上设有伞裙，绝缘子本体及其伞裙的表面设有短纤维，超疏水层通过短纤维紧密连接在绝缘子本体及其伞裙的表面；绝缘子本体为树脂组合物，树脂组合物的质量组成为：环氧树脂100-150份、4-二甲基氨基吡啶30-50份、苯并恶嗪树脂10-20份、聚四氟乙烯10-20份、羟乙基纤维素20-30份、碳化硅粉80-100份，石英粉50-100份，玻璃微珠20-30份、二氧化钛2-3份、氧化锌2-3份。

2.根据权利要求1所述的防污耐磨高强度绝缘子，其特征是：上钢板上设有上螺母，上螺母与上钢板是一体成型的，下钢板设有下螺母，下螺母是与下钢板一体成型的，绝缘纤维绳是碳纤维绳。

3.根据权利要求1所述的防污耐磨高强度绝缘子，其特征是：绝缘子本体上端盖设护盖板，护盖板的外圈设置招弧圈，招弧圈的直径大于伞裙的直径。

4.根据权利要求1所述的防污耐磨高强度绝缘子，其特征是：超疏水层的质量组成为：有机硅树脂或氟碳树脂50-100份、超疏水的纳米氧化锌10-30份、碳化硅微粉20-30份、反光剂5-10份、不导电的红色颜料2-3份、抗老化剂1-2份。

5.一种防污耐磨高强度绝缘子的制作方法，步骤如下：

(1)、将绝缘纤维绳绑定上钢板和下钢板上，上钢板和下钢板四周开孔，绝缘纤维绳的上端穿过上钢板的孔后绕过上钢板外沿，然后绝缘纤维绳的上端与绝缘纤维绳本身绑定在一起，绝缘纤维绳的下端穿过下钢板的孔后绕过下钢板外沿，然后绝缘纤维绳的下端与绝缘纤维绳本身绑定在一起；

(2)、上螺母和下螺母各自连接一根螺杆，拉动两根螺杆使绝缘纤维绳张紧；

(3)、绝缘子本体成型模与绝缘子本体及其伞裙的形状配合，绝缘子本体成型模为双层的，绝缘子本体成型模的内层和外层之间设置空腔，绝缘子本体成型模的内层均匀设置气孔，绝缘子本体成型模的空腔连接抽气管，将短纤维撒在绝缘子本体成型模内，并通过抽气管抽气，使得短纤维吸附在绝缘子本体成型模的内层的气孔中；

(4)、将步骤(2)中张紧的绝缘纤维绳、上钢板和下钢板组合放入绝缘子本体成型模内；

(5)、配置用于制作绝缘子本体的树脂组合物，将树脂组合物混合均匀，并加热成流体，将流体加压注入绝缘子本体成型模内，然后冷却固化得到绝缘子本体，得到的绝缘子本体表面有短纤维毛刺，短纤维部分与绝缘子本体的树脂组合物固结为一体，部分裸露在外；

(6)、将步骤(5)得到绝缘子本体放入超疏水层成型模内固定，将流体状态的超疏水层材料注入超疏水层成型模内，固化成型得到超疏水层。