CN107200568A - 一种环保耐候高强度电力绝缘子及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保耐候高强度电力绝缘子，包括以下重量份的原料：低钠钾长石25‑35份、增强粘土10‑20份、石英10‑20份、氧化铝3‑7份、二氧化锆5‑8份、碳酸钙4‑6份、稀土氧化物2‑3份、玻璃粉15‑25份、白胶泥13‑17份。本发明的环保耐候高强度电力绝缘子具有耐老化、耐腐蚀、绝缘性能好、机械强度高的优点，同时本发明的制备方法一体化烧制成型，有效的避免了现有的分体式设计时上部分与下部分用胶合剂胶装的工艺，使产品从上到下均为一种材质组成，提高了产品应用时的安全可靠性，其采用原料绿色环保、成本较低、原料易得且工艺简明，具有较大的实用价值和良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备制造技术领域，具体涉及一种环保耐候高强度电力绝缘子及其制备方法。
背景技术
绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用。现在发展为高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体，它是为了增加爬电距离的，通常由陶瓷制成。绝缘子不能由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而失效，否则绝缘子就不会产生重大的作用，就会损害整条线路的使用和运行寿命。瓷绝缘子在架空输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地。瓷绝缘子由绝缘瓷体和金属附件组成，绝缘瓷体表面有多个、间隔、突出的圆形伞裙。绝缘瓷体原料选择不同，其机械性能、电气性能不同，合理选用原料是保证产品性能、使用安全的重要保障。本类产品种类繁多，配方各异，达标才是产品质量的保证。
此外由于绝缘子是电力系统的重要零部件，在新型高速电力机车领域，基本上都采用大功率交流电机传动的动力方式，其对绝缘子提出了较高的要求。传统的橡胶、树脂等有机高分子复合材料绝缘子虽然具有制造工艺简单、成型容易、质量可靠性较高等优点，但也具有明显的缺点，如耐温、耐老化性能差。一般的有机绝缘材料最高使用温度不超过260℃，并且当温度较高时其使用寿命也大打折扣。新型高速电力机车的高压电机等部件在运行时产生大量热量，电极内温度往往达到100℃。随着环境温度上升，有机高分子材料的老化速度加快，使用寿命缩短，并且产生开裂、机械及电极性能下降等问题，严重影响产品的质量稳定性。而无机陶瓷材料，如氧化铝陶瓷、微晶玻璃等虽然抗老化性能优越，但材料本身硬、脆，使产品抗热振性、抗冲击性差，且与金属嵌件的连接不好解决。
然而传统的陶瓷绝缘子制备工艺太过繁琐且制造成本高，从而限制了陶瓷绝缘子的发展，同时现有技术制备的绝缘子在耐老化、耐腐蚀和绝缘性能上还有改进的空间。因此研发新的绝缘子材料和制备工艺具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种环保耐候高强度电力绝缘子，该电力绝缘子具有耐老化、耐腐蚀、绝缘性能好、机械强度高的优点，同时本发明的制备方法一体化烧成成型，有效的避免了现有的分体式设计时上部分与下部分用胶合剂胶装的工艺，使产品从上到下均为一种材质组成，提高了产品应用时的安全可靠性，其采用原料绿色环保、成本较低、原料易得且工艺简明，具有较大的实用价值和良好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种环保耐候高强度电力绝缘子，包括以下重量份的原料：
低钠钾长石25-35份、增强粘土10-20份、石英10-20份、氧化铝3-7份、二氧化锆5-8份、碳酸钙4-6份、稀土氧化物2-3份、玻璃粉15-25份、白胶泥13-17份。
优选地，所述环保高压陶瓷电容器介质材料包括以下重量份的原料：
低钠钾长石30份、增强粘土15份、石英15份、氧化铝5份、二氧化锆7份、碳酸钙5份、稀土氧化物2.5份、玻璃粉20份、白胶泥15份。
优选地，所述低钠钾长石钠含量小于2%。
优选地，所述碳酸钙为轻质碳酸钙，并在280℃下高温煅烧10分钟。
优选地，所述增强粘土为铝矾土、高岭土、凹凸棒土中的一种或几种。
优选地，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化镨中的一种或几种。
优选地，所述玻璃粉规格为200-300目。
本发明还提供了一种环保耐候高强度电力绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将低钠钾长石、石英加入高速粉碎机中，粉碎过50目筛得到混合物A；
步骤二，将步骤一制得的混合物A、氧化铝、二氧化锆、碳酸钙、稀土氧化物、玻璃粉加入高速搅拌机中，在搅拌转速300-400r/min下搅拌15-35分钟时，再加入增强粘土、适量的水得到浆料，将浆料送入湿式球磨机中球磨6-8小时，将得到的新浆料进行榨泥，得到的混合物泥饼B；
步骤三，将步骤二制得的混合物泥饼B、白胶泥加入高速搅拌机中，在250-350r/min下搅拌10-20分钟，再送到成型机在80-100MPa 下压制成型，将成型坯体送入温度为160-180℃的饱和蒸汽养护窑中继续养护10-16小时，自然冷却，阴干，上釉，在惰性气体保护下，将温度升至1320-1340℃下烧结2.5-3.5小时，以10-16℃/min的降温速率，将温度降至400-460℃，保温1-2小时，自然冷却，得到发明的环保耐候高强度电力绝缘子。
优选地，所述环保耐候高强度电力绝缘子的制备步骤为：
步骤一，将低钠钾长石、石英加入高速粉碎机中，粉碎过50目筛得到混合物A；
步骤二，将步骤一制得的混合物A、氧化铝、二氧化锆、碳酸钙、稀土氧化物、玻璃粉加入高速搅拌机中，在搅拌转速350r/min下搅拌25分钟时，再加入增强粘土、适量的水得到浆料，将浆料送入湿式球磨机中球磨7小时，将得到的新浆料进行榨泥，得到的混合物泥饼B；
步骤三，将步骤二制得的混合物泥饼B、白胶泥加入高速搅拌机中，在300r/min下搅拌15分钟，再送到成型机在90MPa下压制成型，将成型坯体送入温度为170℃的饱和蒸汽养护窑中继续养护13小时，自然冷却，阴干，上釉，在惰性气体保护下，将温度升至1330℃下烧结2.5-3.5小时，以13℃/min的降温速率，将温度降至430℃，保温1.5小时，自然冷却，得到发明的环保耐候高强度电力绝缘子。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种环保耐候高强度电力绝缘子采用的低钠钾长石，其钠元素含量小于2%，阻止了电瓷材料中由于碱金属钠离子在迁移过程中产生的局部膨胀应力致使绝缘子破裂，同时更好地解决了当离子迁移时瓷件内部形成电阻率不同的导电层，引起电场分布不均匀、长时间作用下使绝缘子击穿问题。
（2）本发明的一种环保耐候高强度电力绝缘子通过添加煅烧后的碳酸钙以及氧化铝和二氧化锆，有效改善了电力绝缘子的温度特性，使其晶粒尺寸均匀，大大提高了材料的温度稳定性。
（3）本发明的一种环保耐候高强度电力绝缘子添加的稀土氧化物能大大减少材料的碎裂性，提高材料的力学性能；通过添加的玻璃粉和石英能有效提高绝缘子的绝缘性能。
（4）本发明的一种环保耐候高强度电力绝缘子采用的原料均为普通矿石原料，原料成本较低，添加的增强粘土和白胶泥能大幅提高制备的绝缘子的机械性能和耐老化耐腐蚀性能。
（5）本发明的一种环保耐候高强度电力绝缘子的制备方法采用一体化烧制成型，有效的避免了现有的分体式设计时上部分与下部分用胶合剂胶装的工艺，使产品从上到下均为一种材质组成，提高了产品应用时的安全可靠性，其采用原料绿色环保、成本较低、原料易得且工艺简明，具有较大的实用价值和良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种环保耐候高强度电力绝缘子，包括以下重量份的原料：
低钠钾长石25份、增强粘土10份、石英10份、氧化铝3份、二氧化锆5份、碳酸钙4份、稀土氧化物2份、玻璃粉15份、白胶泥13份。
本实施例中低钠钾长石钠含量小于2%。
本实施例中碳酸钙为轻质碳酸钙，并在280℃下高温煅烧10分钟。
本实施例中增强粘土为凹凸棒土。
本实施例中稀土氧化物为氧化镧。
本实施例中玻璃粉规格为200-300目。
本实施例的一种环保耐候高强度电力绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将低钠钾长石、石英加入高速粉碎机中，粉碎过50目筛得到混合物A；
步骤二，将步骤一制得的混合物A、氧化铝、二氧化锆、碳酸钙、稀土氧化物、玻璃粉加入高速搅拌机中，在搅拌转速300r/min下搅拌35分钟时，再加入增强粘土、适量的水得到浆料，将浆料送入湿式球磨机中球磨6小时，将得到的新浆料进行榨泥，得到的混合物泥饼B；
步骤三，将步骤二制得的混合物泥饼B、白胶泥加入高速搅拌机中，在250r/min下搅拌20分钟，再送到成型机在80MPa 下压制成型，将成型坯体送入温度为160℃的饱和蒸汽养护窑中继续养护16小时，自然冷却，阴干，上釉，在惰性气体保护下，将温度升至1320℃下烧结3.5小时，以10℃/min的降温速率，将温度降至400℃，保温1小时，自然冷却，得到发明的环保耐候高强度电力绝缘子。
实施例2.
本实施例的一种环保耐候高强度电力绝缘子，包括以下重量份的原料：
低钠钾长石35份、增强粘土20份、石英20份、氧化铝7份、二氧化锆8份、碳酸钙6份、稀土氧化物3份、玻璃粉25份、白胶泥17份。
本实施例中低钠钾长石钠含量小于2%。
本实施例中碳酸钙为轻质碳酸钙，并在280℃下高温煅烧10分钟。
本实施例中增强粘土为高岭土。
本实施例中稀土氧化物为氧化铈。
本实施例中玻璃粉规格为200-300目。
本实施例的一种环保耐候高强度电力绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将低钠钾长石、石英加入高速粉碎机中，粉碎过50目筛得到混合物A；
步骤二，将步骤一制得的混合物A、氧化铝、二氧化锆、碳酸钙、稀土氧化物、玻璃粉加入高速搅拌机中，在搅拌转速400r/min下搅拌15分钟时，再加入增强粘土、适量的水得到浆料，将浆料送入湿式球磨机中球磨8小时，将得到的新浆料进行榨泥，得到的混合物泥饼B；
步骤三，将步骤二制得的混合物泥饼B、白胶泥加入高速搅拌机中，在350r/min下搅拌10分钟，再送到成型机在100MPa 下压制成型，将成型坯体送入温度为180℃的饱和蒸汽养护窑中继续养护10小时，自然冷却，阴干，上釉，在惰性气体保护下，将温度升至1340℃下烧结2.5小时，以16℃/min的降温速率，将温度降至460℃，保温1小时，自然冷却，得到发明的环保耐候高强度电力绝缘子。
实施例3.
本实施例的一种环保耐候高强度电力绝缘子，包括以下重量份的原料：
低钠钾长石30份、增强粘土15份、石英15份、氧化铝5份、二氧化锆7份、碳酸钙5份、稀土氧化物2.5份、玻璃粉20份、白胶泥15份。
本实施例中低钠钾长石钠含量小于2%。
本实施例中碳酸钙为轻质碳酸钙，并在280℃下高温煅烧10分钟。
本实施例中增强粘土为铝矾土。
本实施例中稀土氧化物为氧化镨。
本实施例中玻璃粉规格为200-300目。
本实施例的一种环保耐候高强度电力绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将低钠钾长石、石英加入高速粉碎机中，粉碎过50目筛得到混合物A；
步骤二，将步骤一制得的混合物A、氧化铝、二氧化锆、碳酸钙、稀土氧化物、玻璃粉加入高速搅拌机中，在搅拌转速350r/min下搅拌25分钟时，再加入增强粘土、适量的水得到浆料，将浆料送入湿式球磨机中球磨7小时，将得到的新浆料进行榨泥，得到的混合物泥饼B；
步骤三，将步骤二制得的混合物泥饼B、白胶泥加入高速搅拌机中，在300r/min下搅拌15分钟，再送到成型机在90MPa下压制成型，将成型坯体送入温度为170℃的饱和蒸汽养护窑中继续养护13小时，自然冷却，阴干，上釉，在惰性气体保护下，将温度升至1330℃下烧结2.5-3.5小时，以13℃/min的降温速率，将温度降至430℃，保温1.5小时，自然冷却，得到发明的环保耐候高强度电力绝缘子。
以上各实施例制备的环保耐候高强度电力绝缘子的性能测试结果如下：
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例 |
| 机械强度kN | 28 | 34 | 39 | 16 |
| 耐受冲击电压KV/mm | 20 | 18 | 19 | 13 |
本发明的一种环保耐候高强度电力绝缘子具有耐老化、耐腐蚀、绝缘性能好、机械强度高的优点，同时本发明的制备方法一体化烧制成型，有效的避免了现有的分体式设计时上部分与下部分用胶合剂胶装的工艺，使产品从上到下均为一种材质组成，提高了产品应用时的安全可靠性，其采用原料绿色环保、成本较低、原料易得且工艺简明，具有较大的实用价值和良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种环保耐候高强度电力绝缘子，其特征在于，包括以下重量份的原料：
低钠钾长石25-35份、增强粘土10-20份、石英10-20份、氧化铝3-7份、二氧化锆5-8份、碳酸钙4-6份、稀土氧化物2-3份、玻璃粉15-25份、白胶泥13-17份。
2.根据权利要求1所述的一种环保耐候高强度电力绝缘子，其特征在于，所述环保高压陶瓷电容器介质材料包括以下重量份的原料：
低钠钾长石30份、增强粘土15份、石英15份、氧化铝5份、二氧化锆7份、碳酸钙5份、稀土氧化物2.5份、玻璃粉20份、白胶泥15份。
3.根据权利要求1或2所述的一种环保耐候高强度电力绝缘子，其特征在于，所述低钠钾长石钠含量小于2%。
4.根据权利要求1或2所述的一种环保耐候高强度电力绝缘子，其特征在于，所述碳酸钙为轻质碳酸钙，并在280℃下高温煅烧10分钟。
5.根据权利要求1或2所述的一种环保耐候高强度电力绝缘子，其特征在于，所述增强粘土为铝矾土、高岭土、凹凸棒土中的一种或几种。
6.根据权利要求1或2所述的一种环保耐候高强度电力绝缘子，其特征在于，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化镨中的一种或几种。
7.根据权利要求1或2所述的一种环保耐候高强度电力绝缘子，其特征在于，所述玻璃粉规格为200-300目。
8.一制备如权利要求1或2所述的环保耐候高强度电力绝缘子的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将低钠钾长石、石英加入高速粉碎机中，粉碎过50目筛得到混合物A；
步骤二，将步骤一制得的混合物A、氧化铝、二氧化锆、碳酸钙、稀土氧化物、玻璃粉加入高速搅拌机中，在搅拌转速300-400r/min下搅拌15-35分钟时，再加入增强粘土、适量的水得到浆料，将浆料送入湿式球磨机中球磨6-8小时，将得到的新浆料进行榨泥，得到的混合物泥饼B；
步骤三，将步骤二制得的混合物泥饼B、白胶泥加入高速搅拌机中，在250-350r/min下搅拌10-20分钟，再送到成型机在80-100MPa 下压制成型，将成型坯体送入温度为160-180℃的饱和蒸汽养护窑中继续养护10-16小时，自然冷却，阴干，上釉，在惰性气体保护下，将温度升至1320-1340℃下烧结2.5-3.5小时，以10-16℃/min的降温速率，将温度降至400-460℃，保温1-2小时，自然冷却，得到发明的环保耐候高强度电力绝缘子。
9.根据权利要求8所述的一种环保耐候高强度电力绝缘子的制备方法，其特征在于，所述制备步骤为：
步骤一，将低钠钾长石、石英加入高速粉碎机中，粉碎过50目筛得到混合物A；
步骤二，将步骤一制得的混合物A、氧化铝、二氧化锆、碳酸钙、稀土氧化物、玻璃粉加入高速搅拌机中，在搅拌转速350r/min下搅拌25分钟时，再加入增强粘土、适量的水得到浆料，将浆料送入湿式球磨机中球磨7小时，将得到的新浆料进行榨泥，得到的混合物泥饼B；
步骤三，将步骤二制得的混合物泥饼B、白胶泥加入高速搅拌机中，在300r/min下搅拌15分钟，再送到成型机在90MPa下压制成型，将成型坯体送入温度为170℃的饱和蒸汽养护窑中继续养护13小时，自然冷却，阴干，上釉，在惰性气体保护下，将温度升至1330℃下烧结2.5-3.5小时，以13℃/min的降温速率，将温度降至430℃，保温1.5小时，自然冷却，得到发明的环保耐候高强度电力绝缘子。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20170926 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |