CN107987479A - 一种复合瓷绝缘子的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种复合瓷绝缘子的制作工艺，通过将18‑25份环氧树脂、20‑30份玻璃纤维、10‑15份尼龙、5‑12份氮化硼、3‑5份固化剂、1‑3份促进剂、3‑5份阻燃剂和1‑3份脱模剂进行合理搭配、科学配伍，经浇注得到绝缘子原型；通过将玻璃纤维、尼龙、石英砂和氮化硼等高机械性能的物质合理搭配，大大提高了瓷绝缘子的机械性能；通过添加适当的阻燃剂使其具有较好的阻燃性能；通过对棒芯制备工艺的优化，增强了棒芯的机械强度；通过在瓷绝缘子的外表面喷涂一层高分子自洁涂层，使其具有较好的防污闪性能；与传统的瓷绝缘子相比，本发明所制得的复合瓷绝缘子不仅机械性能高，而且具有安全、可靠、防污闪等性能。

Description

一种复合瓷绝缘子的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种绝缘子的制备工艺，尤其涉及一种复合瓷绝缘子的制作工艺。
背景技术
绝缘子是一种特殊的绝缘控件，广泛用于架空输配电线路终端，耐张及转角杆上，起绝缘和固定导线的作用。其合理应用对输电线路的安全运行具有重要的作用，随着超/特高压大容量输电技术的发展，除要求绝缘子具备高质量的机械强度外，还需要具备安全、防污闪等功能。传统绝缘子多是瓷绝缘子，因笨重、易粹、容易引发污闪事故、维护困难等，已经无法满足现代电力工作的需求了。因此，发展高机械强度、安全可靠、具有防污闪等功能的瓷绝缘子成为了当前输电线路的需求。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种复合瓷绝缘子的制作工艺，与传统的瓷绝缘子相比，本发明所制得的复合瓷绝缘子不仅机械性能高，而且具有安全、可靠、防污闪等性能。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种复合瓷绝缘子的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料配方：环氧树脂18-25份、玻璃纤维20-30份、尼龙10-15份、石英砂10-15份、氮化硼5-12份、固化剂3-5份、促进剂1-3份、阻燃剂3-5份、脱模剂1-3份；
S2、将环氧树脂、玻璃纤维、尼龙、石英砂、氮化硼、固化剂、促进剂、阻燃剂和脱模剂按照上述配方放入高速搅拌机中，以200～300r/h的转速搅拌30～60min；
S3、将S2步骤中所得的混合物放于抽真空容器中，以0～-0.5MPa的真空度脱气20～30min；
S4、将S3步骤中经脱气处理的混合物放入加热釜中，加热至60℃备用；
S5、将浇注模具加热至80℃备用；
S6、对棒芯的外表面进行喷塑处理，固塑后往棒芯外表面黏贴一层粘结层，并将棒芯垂直置于浇注模具的中心位置；
所述棒芯为无碱玻璃纤维棒，所述无碱玻璃纤维棒由15份二氧化硅、10份氧化硼、10份碳化硅、8份金刚石粉末、8份碳化硅、8份氧化铝、30份环氧树脂、10份三元乙丙橡胶、3份聚异氰酸酯、3份三苯酚在压强为0.8MPa、温度为150℃的条件下经热压成型制得；
S7、将S4步骤中经加热处理的混合物均匀注入中浇注模具，第一次固化；
S8、第一次固化后脱模，并用新的模具进行第二次固化，得到绝缘子原型；
S9、用喷枪往S8步骤中所得的绝缘子原型外表面喷涂一层高分子自洁涂层。
优选的，所述固化剂为液态改性羧酸酐。
优选的，所述促进剂为三苯酚和苄基二甲苯按1:1的重量配比混合而成。
优选的，所述阻燃剂为多聚磷酸酯和苯并噁嗪树脂按1:1的重量配比混合而成。
优选的，所述脱模剂为硬脂酸锌。
优选的，S6步骤中所述的喷塑处理为酚醛环氧防腐涂料喷塑处理。
优选的，S6步骤中所述的粘结层为树脂粘结剂和陶瓷粘结剂按1:1的重量配比混合而成。
优选的，S7步骤中所述的第一次固化的压强为0.3～0.8MPa、温度为120～160℃、固化时间为30～60min。
优选的，S8步骤中所述的第二次固化的压强为0.3～0.5MPa、温度为130～150℃、固化时间为8～10h。
优选的，S9步骤中所述的高分子自洁涂层为磷酸钛纳米自洁涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的一种复合瓷绝缘子的制作工艺，通过将玻璃纤维、尼龙、石英砂和氮化硼等高机械性能的物质合理搭配，大大提高了瓷绝缘子的机械性能；通过添加适当的阻燃剂使其具有较好的阻燃性能，更加安全可靠；对棒芯的制备工艺进行优化，增强了棒芯的机械强度；通过在瓷绝缘子的外表面喷涂一层高分子自洁涂层，使其具有较好的防污闪性能；总之，与传统的瓷绝缘子相比，本发明所制得的复合瓷绝缘子不仅机械性能高，而且具有安全、可靠、防污闪等性能。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种复合瓷绝缘子的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料配方：环氧树脂18份、玻璃纤维20份、尼龙10份、石英砂10份、氮化硼5份、固化剂3份、促进剂1份、阻燃剂4份、脱模剂1份，其中，固化剂为液态改性羧酸酐，促进剂为三苯酚和苄基二甲苯按1:1的重量配比混合而成，阻燃剂为多聚磷酸酯和苯并噁嗪树脂按1:1的重量配比混合而成，脱模剂为硬脂酸锌；
S2、将环氧树脂、玻璃纤维、尼龙、石英砂、氮化硼、固化剂、促进剂、阻燃剂和脱模剂按照上述配方放入高速搅拌机中，以200r/h的转速搅拌30min，得到混合物；
S3、将S2步骤中所得的混合物放于抽真空容器中，以0MPa的真空度脱气20min；
S4、为有效地降低树脂的粘度，提高其的流动性，使气泡更容易排出，从而大大降低了气泡产生的几率，将S3步骤中经脱气处理的混合物放入加热釜中，加热至60℃备用；
S5、为有效地降低树脂的粘度，提高其的流动性，使气泡更容易排出，从而大大降低了气泡产生的几率，将浇注模具加热至80℃备用；
S6、对棒芯的外表面进行喷塑处理，固塑后往棒芯外表面黏贴一层粘结层，并将棒芯垂直置于浇注模具的中心位置，为延长棒芯的使用寿命，对棒芯的喷塑处理采用酚醛环氧防腐涂料喷塑处理，为增强棒芯与复合瓷材料的粘结性，粘结层采用树脂粘结剂和陶瓷粘结剂按1:1的重量配比混合而成；
为增强绝缘子棒芯的机械强度，所述棒芯为无碱玻璃纤维棒，所述无碱玻璃纤维棒由15份二氧化硅、10份氧化硼、10份碳化硅、8份金刚石粉末、8份碳化硅、8份氧化铝、30份环氧树脂、10份三元乙丙橡胶、3份聚异氰酸酯、3份三苯酚在压强为0.8MPa、温度为150℃的条件下经热压成型制得；
S7、将S4步骤中经加热处理的混合物均匀注入中浇注模具，在压强为0.3MPa、温度为120℃、固化时间为30min的条件下进行第一次固化；
S8、第一次固化后脱模，用新的模具在压强为0.3MPa、温度为130℃、固化时间为8h的条件下进行第二次固化，得到绝缘子原型；
S9、用喷枪往S8步骤中所得的绝缘子原型外表面喷涂一层高分子自洁涂层，为进一步增强绝缘子的防污闪性能，高分子自洁涂层采用磷酸钛纳米自洁涂层。
实施例2
一种复合瓷绝缘子的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料配方：环氧树脂25份、玻璃纤维30份、尼龙15份、石英砂15份、氮化硼12份、固化剂5份、促进剂3份、阻燃剂5份、脱模剂3份，其中，固化剂为液态改性羧酸酐，促进剂为三苯酚和苄基二甲苯按1:1的重量配比混合而成，阻燃剂为多聚磷酸酯和苯并噁嗪树脂按1:1的重量配比混合而成，脱模剂为硬脂酸锌；
S2、将环氧树脂、玻璃纤维、尼龙、石英砂、氮化硼、固化剂、促进剂、阻燃剂和脱模剂按照上述配方放入高速搅拌机中，以300r/h的转速搅拌60min，得到混合物；
S3、将S2步骤中所得的混合物放于抽真空容器中，以-0.5MPa的真空度脱气30min；
S4、为有效地降低树脂的粘度，提高其的流动性，使气泡更容易排出，从而大大降低了气泡产生的几率，将S3步骤中经脱气处理的混合物放入加热釜中，加热至60℃备用；
S5、为有效地降低树脂的粘度，提高其的流动性，使气泡更容易排出，从而大大降低了气泡产生的几率，将浇注模具加热至80℃备用；
S6、对棒芯的外表面进行喷塑处理，固塑后往棒芯外表面黏贴一层粘结层，并将棒芯垂直置于浇注模具的中心位置，为延长棒芯的使用寿命，对棒芯的喷塑处理采用酚醛环氧防腐涂料喷塑处理，为增强棒芯与复合瓷材料的粘结性，粘结层采用树脂粘结剂和陶瓷粘结剂按1:1的重量配比混合而成；
为增强绝缘子棒芯的机械强度，所述棒芯为无碱玻璃纤维棒，所述无碱玻璃纤维棒由15份二氧化硅、10份氧化硼、10份碳化硅、8份金刚石粉末、8份碳化硅、8份氧化铝、30份环氧树脂、10份三元乙丙橡胶、3份聚异氰酸酯、3份三苯酚在压强为0.8MPa、温度为150℃的条件下经热压成型制得；
S7、将S4步骤中经加热处理的混合物均匀注入中浇注模具，在压强为0.8MPa、温度为160℃、固化时间为60min的条件下进行第一次固化；
S8、第一次固化后脱模，用新的模具在压强为0.5MPa、温度为150℃、固化时间为10h的条件下进行第二次固化，得到绝缘子原型；
S9、用喷枪往S8步骤中所得的绝缘子原型外表面喷涂一层高分子自洁涂层，为进一步增强绝缘子的防污闪性能，高分子自洁涂层采用磷酸钛纳米自洁涂层。
实施例3
一种复合瓷绝缘子的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料配方：环氧树脂22份、玻璃纤维25份、尼龙13份、石英砂13份、氮化硼9份、固化剂4份、促进剂2份、阻燃剂5份、脱模剂2份，其中，固化剂为液态改性羧酸酐，促进剂为三苯酚和苄基二甲苯按1:1的重量配比混合而成，阻燃剂为多聚磷酸酯和苯并噁嗪树脂按1:1的重量配比混合而成，脱模剂为硬脂酸锌；
S2、将环氧树脂、玻璃纤维、尼龙、石英砂、氮化硼、固化剂、促进剂、阻燃剂和脱模剂按照上述配方放入高速搅拌机中，以250r/h的转速搅拌45min，得到混合物；
S3、将S2步骤中所得的混合物放于抽真空容器中，以-0.2MPa的真空度脱气25min；
S4、为有效地降低树脂的粘度，提高其的流动性，使气泡更容易排出，从而大大降低了气泡产生的几率，将S3步骤中经脱气处理的混合物放入加热釜中，加热至60℃备用；
S5、为有效地降低树脂的粘度，提高其的流动性，使气泡更容易排出，从而大大降低了气泡产生的几率，将浇注模具加热至80℃备用；
S6、对棒芯的外表面进行喷塑处理，固塑后往棒芯外表面黏贴一层粘结层，并将棒芯垂直置于浇注模具的中心位置，为延长棒芯的使用寿命，对棒芯的喷塑处理采用酚醛环氧防腐涂料喷塑处理，为增强棒芯与复合瓷材料的粘结性，粘结层采用树脂粘结剂和陶瓷粘结剂按1:1的重量配比混合而成；
为增强绝缘子棒芯的机械强度，所述棒芯为无碱玻璃纤维棒，所述无碱玻璃纤维棒由15份二氧化硅、10份氧化硼、10份碳化硅、8份金刚石粉末、8份碳化硅、8份氧化铝、30份环氧树脂、10份三元乙丙橡胶、3份聚异氰酸酯、3份三苯酚在压强为0.8MPa、温度为150℃的条件下经热压成型制得；
S7、将S4步骤中经加热处理的混合物均匀注入中浇注模具，在压强为0.5MPa、温度为140℃、固化时间为45min的条件下进行第一次固化；
S8、第一次固化后脱模，用新的模具在压强为0.4MPa、温度为140℃、固化时间为9h的条件下进行第二次固化，得到绝缘子原型；
S9、用喷枪往S8步骤中所得的绝缘子原型外表面喷涂一层高分子自洁涂层，为进一步增强绝缘子的防污闪性能，高分子自洁涂层采用磷酸钛纳米自洁涂层。
对比例1：
本对比例的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按高铝粘土30份、氧化锆10份、泾阳土20份、钾长石10份、白胶泥24份、黑粘土11份、左云土10份的重量配比放入高速搅拌机中，以200r/h的转速搅拌30min，得到混合物；
S2、往S1步骤中所得的混合物加入原料总重量30％的水得到浆料，然后对浆料进行球磨9h；
S3、对S2步骤中所得的新浆料经过筛除铁后进行榨泥，得到的泥饼在真空练泥机内挤制，得到泥段；
S4、将S3步骤中所得的泥段再进行电阴干，最后成型、干燥后即得到生坯，生坯经上釉、在1300℃温度下烧结、胶装后得到所述瓷绝缘子。
性能测定：
为进一步验证本实施例1-3和对比例1中制得的瓷绝缘子的性能，对其密封性能、机械负荷性能、工频干闪放电特性、雷电冲击放电特性、憎水性、防污性和阻燃性进行了测试，其结果如下：
(1)密封性能测试：
用染色渗透法对实施例1-3和对比例1中制得的瓷绝缘子的密封性能进行检查，试验时施加的机械负荷为0.65倍额定机械负荷，试验结果表明，实施例1-3和对比例1中制得的瓷绝缘子的密封性能均为合格。
(2)机械负荷性能测试：
先将机械负荷平稳地升到70％额定机械负荷，然后在30-90s时间内将机械负荷升到额定机械负荷值，耐受1min，被试绝缘子不应发生裂，然后增加机械负荷直至被试绝缘子拉断。实验结果表明，实施例1-3中制得的瓷绝缘子均具有较强的机械性能，均在额定负荷1.5倍以上，其中，实施例1中制得的瓷绝缘子的机械性能为额定负荷的1.5倍，实施例2中制得的瓷绝缘子的机械性能为额定负荷的1.55倍，实施例3中制得的瓷绝缘子的机械性能为额定负荷的1.6倍；而对比例1中制得的瓷绝缘子的机械性能仅为额定负荷的1.1倍。
(3)工频干闪放电特性测试：
试验时，先施加约75％的规定闪络电压，然后以每秒约2％试验电压的速率上升至闪络，干闪络电压以5个连续测定的闪络电压值的算术平均值为估算指标，按规定，该5次的各个电压与平均值之差不应超过平均值的5％。结果表明，实施例1中制得的瓷绝缘子的各个电压与平均值之差为1.8％，实施例2中制得的瓷绝缘子的各个电压与平均值之差为2.0％，实施例3中制得的瓷绝缘子的各个电压与平均值之差为1.5％，对比例1中制得的瓷绝缘子的各个电压与平均值之差为4.0％，均合格，但实施例1-3中制得的瓷绝缘子的工频干闪放电特性更佳。
(4)雷电冲击放电特性测试：
根据绝缘子试验方法(GB/T 775.2-2003)对实施例1-3和对比例1中制得的瓷绝缘子的雷电冲击放电特性进行测试，分别加压26-30次，然后求出50％闪络电压(U50)，试验结果表明，实施例1中制得的瓷绝缘子的U50为869kV，实施例2中制得的瓷绝缘子的U50为872kV，实施例3中制得的瓷绝缘子的U50为885kV，对比例1中制得的瓷绝缘子的U50为690kV，可见，实施例1-3中制得的瓷绝缘子的雷电冲击放电特性更好。
(5)憎水性测试：
采用喷水分级法(HC法)对实施例1-3和对比例1中制得的瓷绝缘子进行憎水性测试，用喷雾器往绝缘子表面喷水，每秒喷水1次，喷射角为50°-70°，持续20s，在喷雾结束后30s内对憎水性分级的HC值读取。结果表明，实施例1-3中制得的瓷绝缘子的憎水性均表现良好，憎水性等级均为HC1，而对比例1中制得的瓷绝缘子的憎水性较差，憎水性等级为HC4。
(6)防污性测试：
将实施例1-3和对比例1中制得的瓷绝缘子放置在户外，观察其表面的耐污性能，20天后观察其表面发现，实施例1-3中制得的瓷绝缘子的表面无任何污染，表现出良好的防污性能；对比例1中制得的瓷绝缘子的表面粘有细小的颗粒灰尘，颜色变暗。
(7)阻燃性测试：
根据塑料可燃性的试验方法与标准(UL94可燃性试验)对实施例1-3和对比例1中制得的瓷绝缘子进行可燃性测试，试验结果表明，实施例1-3中制得的瓷绝缘子均达到V0阻燃级别，对比例1中制得的瓷绝缘子为V-1阻燃级别，可见，实施例1-3中制得的瓷绝缘子的阻燃性能较佳。
综上可见，虽然实施例1-3和对比例1中制得的瓷绝缘子的各项性能均合格，但实施例1-3中制得的瓷绝缘子的性能更有优势，不仅机械性能高，而且具有安全、可靠、防污闪等性能。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合瓷绝缘子的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、原料配方：环氧树脂18-25份、玻璃纤维20-30份、尼龙10-15份、石英砂10-15份、氮化硼5-12份、固化剂3-5份、促进剂1-3份、阻燃剂3-5份、脱模剂1-3份；
S2、将环氧树脂、玻璃纤维、尼龙、石英砂、氮化硼、固化剂、促进剂、阻燃剂和脱模剂按照上述配方放入高速搅拌机中，以200～300r/h的转速搅拌30～60min；
S3、将S2步骤中所得的混合物放于抽真空容器中，以0～-0.5MPa的真空度脱气20～30min；
S4、将S3步骤中经脱气处理的混合物放入加热釜中，加热至60℃备用；
S5、将浇注模具加热至80℃备用；
S6、对棒芯的外表面进行喷塑处理，固塑后往棒芯外表面黏贴一层粘结层，并将棒芯垂直置于浇注模具的中心位置；
所述棒芯为无碱玻璃纤维棒，所述无碱玻璃纤维棒由15份二氧化硅、10份氧化硼、10份碳化硅、8份金刚石粉末、8份碳化硅、8份氧化铝、30份环氧树脂、10份三元乙丙橡胶、3份聚异氰酸酯、3份三苯酚在压强为0.8MPa、温度为150℃的条件下经热压成型制得；
S7、将S4步骤中经加热处理的混合物均匀注入中浇注模具，第一次固化；
S8、第一次固化后脱模，并用新的模具进行第二次固化，得到绝缘子原型；
S9、用喷枪往S8步骤中所得的绝缘子原型外表面喷涂一层高分子自洁涂层。
2.如权利要求1所述的一种复合瓷绝缘子的制备工艺，其特征在于：所述固化剂为液态改性羧酸酐。
3.如权利要求1所述的一种复合瓷绝缘子的制备工艺，其特征在于：所述促进剂为三苯酚和苄基二甲苯按1:1的重量配比混合而成。
4.如权利要求1所述的一种复合瓷绝缘子的制备工艺，其特征在于：所述阻燃剂为多聚磷酸酯和苯并噁嗪树脂按1:1的重量配比混合而成。
5.如权利要求1所述的一种复合瓷绝缘子的制备工艺，其特征在于：所述脱模剂为硬脂酸锌。
6.如权利要求1所述的一种复合瓷绝缘子的制备工艺，其特征在于：S6步骤中所述的喷塑处理为酚醛环氧防腐涂料喷塑处理。
7.如权利要求1所述的一种复合瓷绝缘子的制备工艺，其特征在于：S6步骤中所述的粘结层为树脂粘结剂和陶瓷粘结剂按1:1的重量配比混合而成。
8.如权利要求1所述的一种复合瓷绝缘子的制备工艺，其特征在于：S7步骤中所述的第一次固化的压强为0.3～0.8MPa、温度为120～160℃、固化时间为30～60min。
9.如权利要求1所述的一种复合瓷绝缘子的制备工艺，其特征在于：S8步骤中所述的第二次固化的压强为0.3～0.5MPa、温度为130～150℃、固化时间为8～10h。
10.如权利要求1所述的一种复合瓷绝缘子的制备工艺，其特征在于：S9步骤中所述的高分子自洁涂层为磷酸钛纳米自洁涂层。
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