CN108198670A - 一种复合绝缘子及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合绝缘子的制备方法，该方法包括：制备复合材料伞裙预混材料，预混材料包括基体材料和填料；利用注射机将预混材料注射在绝缘子芯体上，形成复合材料伞裙；打磨复合材料伞裙；将打磨后的复合材料伞裙浸渍在一定浓度的酸性溶液中；浸渍一段时间后，取出复合材料伞裙，水洗并烘干，形成具有超疏水复合材料伞裙的复合绝缘子。本发明还公开了一种复合绝缘子，该复合绝缘子由本发明公开的复合绝缘子的制备方法制得。本发明公开的复合绝缘子及其制备方法，使得复合绝缘子的复合材料伞裙具有超疏水自清洁性能和良好的防覆冰性能，同时制备方法简易、成本低。

Description

一种复合绝缘子及其制备方法

技术领域

本发明涉及输电绝缘设备领域，具体是一种复合绝缘子及其制备方法。

背景技术

目前在南部多雨、潮湿地区，复合绝缘子背阴面易出现长苔、霉变的现象。硅橡胶是低表面能材料，其表面具有憎水性，与水的接触角为105°至110°，该接触角范围的表面可以保证落于其表面的水滴相对孤立，不会连接形成水膜。但其滚落角较大，裹杂污染物的水滴在硅橡胶伞裙表面不易滚落，会随着水汽挥发而在伞裙表面留下污渍，进而日积月累形成污闪、长苔等现象。此类现象可能对于复合绝缘子的长期有效运行产生威胁，增加运维成本。

对此，行业内主要采用的解决方法有：相分离法、等离子处理法、模板法、粉碎模压法和氟硅树脂基体法等。其中，相分离法中的地成本较高，不利于环境保护。等离子处理法极为昂贵，不适合在较大部件上进行处理，不适合在大制品上进行工业化生产。模板法的性能不可控、处理工艺复杂、生产成本高，不适用于工业大规模生产。粉碎模压法的成品机械性能较差，且内部存在大量界面间隙，不适合用于复合绝缘子伞裙。氟硅树脂基体法所需成本较高，且处理的伞裙表面无法达到超疏水状态。因而，目前行业内尚无有效解决手段用于解决该技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种复合绝缘子的制备方法。采用该方法制备的复合绝缘子的复合材料伞裙具有超疏水自清洁性能和良好的防覆冰性能，同时制备方法简易、成本低。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种复合绝缘子的制备方法，该制备方法包括：

制备复合材料伞裙预混材料，预混材料包括基体材料和填料；

利用注射机将混材料注射在绝缘子芯体上，形成复合材料伞裙；

打磨复合材料伞裙；

将打磨后的复合材料伞裙浸渍在一定浓度的酸性溶液中；

浸渍一段时间后，取出复合材料伞裙，水洗并烘干，形成具有超疏水复合材料伞裙的复合绝缘子。

上述复合绝缘子的制备方法，使得复合绝缘子的复合材料伞裙具有超疏水自清洁表面。该超疏水自清洁表面具有大于150°的憎水接触角，小于10°的憎水迁移角，区别于现有产品的憎水性。水滴在其表面上不会停留，污秽、粉尘、以及孢子等污染物不易粘附于该超疏水自清洁表面。即使落在复合材料伞裙表面之后，也可以被水滴轻易带走。同时，憎水迁移角极小，水滴基本不会附着在硅橡胶表面，故其防覆冰性能也将有大幅度提升。

其中，上述制备复合材料伞裙预混材料的步骤中，取基体材料100phr，取填料为10phr至150phr。进一步地，取填料为40phr。

其中，上述基体材料包括橡胶材料、热固性材料和热塑性材料中的一种或几种。

其中，上述填料包括金属氧化物。

其中，上述酸性溶液为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸和氢氟酸中的一种或几种。

其中，上述酸性溶液的浓度为5％至50％。进一步地，上述酸性溶液的浓度为20％。

其中，上述浸渍时间为0.5h至12h。

本发明的目的之二，是提供一种复合绝缘子，该复合绝缘子具有超疏水自清洁表面的复合材料伞裙，使得该复合绝缘子具有超疏水自清洁性能和良好的防覆冰性能，同时制备方法简易、成本低。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种复合绝缘子，该复合绝缘子由上述复合绝缘子的制备方法制得。

附图说明

图1本发明方法实施例一的复合绝缘子10制备方法的流程示意图；

图2是本发明方法实施例一的复合绝缘子10的纵向剖视示意图。

图3是本发明方法实施例二的复合绝缘子20的正视示意图。

具体实施方式

根据要求，这里将披露本发明的具体实施方式。然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本发明的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本发明的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。

本发明方法实施例一：

参见图1和图2，本实施例的复合绝缘子10包括绝缘子芯体11、超疏水复合材料伞裙14和端部法兰13，复合绝缘子芯体11为空心复合绝缘管。本实施例的复合绝缘子10的制备方法，包括：

S11：制备复合材料伞裙预混材料，预混材料包括基体材料和填料；

S12：利用注射机将预混材料注射在绝缘子芯体12上，形成复合材料伞裙；

S13：打磨复合材料伞裙；

S14：将打磨后的复合材料伞裙浸渍在一定浓度的酸性溶液中；

S15：浸渍一段时间后，取出复合材料伞裙，水洗并烘干，形成具有超疏水复合材料伞裙11的复合绝缘子10。

该复合绝缘子10的制备方法，使得复合绝缘子10的超疏水复合材料伞裙11具有超疏水自清洁表面。超疏水复合材料伞裙11的表面具有大于150°的憎水接触角，小于10°的憎水迁移角，区别于现有产品的憎水性。水滴在其表面上不会停留，污秽、粉尘、以及孢子等污染物不易粘附于该超疏水自清洁表面。即使落在超疏水复合材料伞裙11的表面之后，也可以被水滴轻易带走。同时，超疏水复合材料伞裙11表面的憎水迁移角极小，水滴基本不会附着在超疏水复合材料伞裙11的表面，故其防覆冰性能也将有大幅度提升。

在步骤S11中，取基体材料100phr，取填料为10phr至150phr。

具体地，本实施例中，当基体材料取100phr时，取填料为10phr。

其中，基体材料包括橡胶材料、热固性材料和热塑性材料中的一种或几种。

具体地，本实施例中，基体材料选取橡胶材料。橡胶材料为三元乙丙橡胶。

需要说明的是，在其他实施例中，橡胶材料也可以为其他橡胶材料，如高温硫化硅橡胶、室温硫化硅橡胶等。基体材料也可以为热固性材料或者热塑性材料，或者为橡胶材料、热固性材料和热塑性材料中几种的结合。

需要说明的是，在其他实施例中，当基体材料为多种物质的混合物时，可以根据实际需求配比混合物中各物质的质量比例，在此不做限定。

其中，填料包括金属氧化物。

具体地，本实施例中，填料为气相二氧化硅。

需要说明的是，在其他实施例中，填料也可以为其他材质，如沉淀法二氧化硅、氢氧化铝、碳酸钙等。或者可以为气相二氧化硅、沉淀法二氧化硅、氢氧化铝、碳酸钙等多种物质的混合物。

需要说明的是，在其他实施例中，当填料为多种物质的混合物时，可以根据实际需求配比混合物中各物质的质量比例，在此不做限定。

在步骤S12中，本实施例中，将绝缘子芯体12放置在注射模具中。闭合模具后，利用注射机向注射模具中注射步骤S11中制备好的复合材料伞裙预混料。经过高温、高压硫化后，将注射模具开模，得到复合材料伞裙。

需要说明的是，在其他实施例中，也可以采用其他注射成型方式。注射的时间和方式也可以根据基体和填料的选择做相应的调整。

在步骤S13中，采用220目的砂纸轻微打磨复合材料伞裙需要进行超疏水处理的的部分。在步骤S14之前，对复合材料伞裙进行打磨，用于将注射成型的复合材料伞裙表面的富树脂层去除，有助于酸性溶液在复合材料伞裙表面构建微纳结构。

需要说明的是，在其他实施例中，也可以采用其他目数的砂纸对复合材料伞裙进行打磨，可以根据复合材料伞裙的具体材质做相应的选择。

在步骤S14中，酸性溶液为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸和氢氟酸中的一种或几种。

具体地，本实施例中，酸性溶液为氢氟酸溶液。

需要说明的是，本实施例中的填料为气相二氧化硅，因此酸性溶液需要含有氢氟酸。在其他实施例中，如果填料含有气相二氧化硅，在酸性溶液含有氢氟酸的同时，也可以包含其他酸性溶液，如盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸等，其各成分比例可以根据具体情况而定。需要注意的是，当酸性溶液含有氢氟酸时，基体材料不可含有高温硫化硅橡胶。

如果填料不含有气相二氧化硅，酸性溶液可以为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸和氢氟酸中的任一种，或者这几种的混合物。当酸性溶液为多种物质的混合物时，可以根据实际需求配比混合物中各物质的质量比例，在此不做限定。

其中，酸性溶液的浓度为5％至50％。

具体地，本实施例中，氢氟酸溶液的浓度为50％。使用浓度为50％的氢氟酸溶液，不会腐蚀复合材料伞裙的表面，又能够刻蚀注射成型的复合材料伞裙表面的有机分子，从而构建在复合材料伞裙的表面构建微纳结构。

其中，浸渍时间为0.5h至12h。

具体地，本实施例中，将复合材料伞裙在氢氟酸溶液中浸渍的时间为12h。

需要说明的是，在其他实施例中，复合材料伞裙需要在酸性溶液中浸渍的时间可以根据复合材料伞裙的材质、酸性溶液的选择和浓度做适应性调整。

在步骤S14中，将需要浸渍氢氟酸的复合材料伞裙水平放置，将复合材料伞裙下部分浸渍在氢氟酸溶液中。当下部分浸渍完毕后，旋转复合材料伞裙，使其另一部分浸渍在氢氟酸溶液中。浸渍氢氟酸溶液的过程中，无需将绝缘子芯体浸渍在氢氟酸溶液中。

需要说明的是，在其他实施例中，也可以采用其他的浸渍方式，如采用局部酸液淋洗的方式。可以根据实际复合绝缘子的尺寸、酸性溶液的浓度等做相应的选择。

在步骤S14中，浸渍完毕酸性溶液后，水洗并烘干浸渍后的复合材料伞裙，形成超疏水复合材料伞裙11。在绝缘子芯体12的两端安装端部法兰13，形成具有超疏水复合材料伞裙11的复合绝缘子10。

需要说明的是，在其他实施例中，绝缘子芯体12也可以为实心绝缘体，端部法兰相应为端部金具。端部法兰也可以在步骤S12中形成复合材料伞裙之后，安装在绝缘子芯体的两端。端部法兰的安装顺序可以根据实际需要作出调整。

本发明方法实施例二：

本实施例的复合绝缘子20包括绝缘子芯体22、超疏水复合材料伞裙21和端部金具23，复合绝缘子芯体22为实心绝缘体。复合绝缘子20的制备方法，与方法实施例一中的复合绝缘子20的制备方法基本相似，其中不同之处在于，本实施例中的预混材料的组分、酸性溶液、浸渍时间和浸渍方式不同于方法实施例一中的复合绝缘子10的制备方法，本实施例的制备方法包括：

S21：制备复合材料伞裙预混材料，预混材料包括基体材料和填料；

S22：利用注射机将预混材料注射在绝缘子芯体22上，形成复合材料伞裙；

S23：打磨复合材料伞裙；

S24：将打磨后的复合材料伞裙浸渍在一定浓度的酸性溶液中；

S25：浸渍一段时间后，取出复合材料伞裙，水洗并烘干，形成具有超疏水复合材料伞裙21的复合绝缘子20。

在步骤S21中，取基体材料取100phr时，取填料为150phr。

其中，基体材料包括橡胶材料、热固性材料和热塑性材料中的一种或几种。

具体地，本实施例中，基体材料选取热固性材料。热固性材料为环氧树脂。

需要说明的是，在其他实施例中，热固性材料也可以为聚氨酯、不饱和聚酯等。基体材料也可以为橡胶材料或者热塑性材料，或者为橡胶材料、热固性材料和热塑性材料中几种的结合。

需要说明的是，在其他实施例中，当填料为多种物质的混合物时，可以根据实际需求配比混合物中各物质的质量比例，在此不做限定。

其中，填料包括金属氧化物。

具体地，本实施例中，填料为沉淀法二氧化硅。

需要说明的是，在其他实施例中，填料也可以为其他材质，如硅微粉、玻璃微珠、碳酸锰、碳酸锌等。或者可以为沉淀法二氧化硅、硅微粉、玻璃微珠、碳酸锰、碳酸锌等多种物质的混合物。

需要说明的是，在其他实施例中，当填料为多种物质的混合物时，可以根据实际需求配比混合物中各物质的质量比例，在此不做限定。

在步骤S22中，形成复合材料伞裙之后，在绝缘子芯体22的两端安装端部金具23；

需要说明的是，在其他实施例中，绝缘子芯体22也可以为空心绝缘管，端部金具相应为端部法兰。端部金具也可以在步骤S24中形成超疏水复合材料伞裙之后，安装在绝缘子芯体的两端。端部金具的安装顺序可以根据实际需要作出调整。

在步骤S24中，酸性溶液为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸和氢氟酸中的一种或几种。

具体地，本实施例中，酸性溶液为硫酸。

需要说明的是，在其他实施例中，酸性溶液也可以为盐酸、硝酸、磷酸、醋酸或氢氟酸。或者酸性溶液可以为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸和氢氟酸中几种的混合物。

需要说明的是，在其他实施例中，当酸性溶液为多种物质的混合物时，可以根据实际需求配比混合物中各物质的质量比例，在此不做限定。

其中，酸性溶液的浓度为5％至50％。

具体地，本实施例中，硫酸溶液的浓度为5％。浓度为5％的硫酸溶液，不会腐蚀复合材料伞裙表面，又能够刻蚀注射成型的复合材料伞裙表面的有机分子，从而在复合材料伞裙的表面构建微纳结构。

其中，浸渍时间为0.5h至12h。

具体地，本实施例中，将复合材料伞裙浸渍在硫酸溶液中的时间为0.5h。

需要说明的是，在其他实施例中，复合材料伞裙需要在酸性溶液中浸渍的时间可以根据复合材料伞裙的材质、酸性溶液的选择和浓度做适应性调整。

在步骤S24中，将需要浸渍硫酸溶液的复合材料伞裙水平放置，匀速缓慢地旋转复合材料伞裙，将浓度为5％的硫酸溶液淋浇在复合材料伞裙需要进行超疏水处理的部分。浸渍硫酸溶液的过程中，无需将绝缘子芯体浸渍在硫酸溶液中。

需要说明的是，在其他实施例中，也可以采用其他的浸渍方式，如采用局部浸泡的方式。浸渍的方式可以根据实际复合绝缘子的尺寸、酸性溶液的浓度等做相应的选择。

本发明方法实施例三：

本实施例的复合绝缘子的制备方法，与方法实施例一中的复合绝缘子10的制备方法基本相似，其中不同之处在于，本实施例中的预混材料的组分、酸性溶液和浸渍时间不同于方法实施例一中的复合绝缘子10的制备方法，本实施例的制备方法包括：

S31：制备复合材料伞裙预混材料，预混材料包括基体材料和填料；

S32：利用注射机将预混材料注射在绝缘子芯体上，形成复合材料伞裙；

S33：打磨复合材料伞裙；

S34：将打磨后的复合材料伞裙浸渍在一定浓度的酸性溶液中；

S35：浸渍一段时间后，取出复合材料伞裙，水洗并烘干，形成具有超疏水复合材料伞裙的复合绝缘子。

在步骤S31中，取基体材料取100phr时，取填料为40phr。

其中，基体材料包括橡胶材料、热固性材料和热塑性材料中的一种或几种。

具体地，本实施例中，基体材料选取热塑性材料。热塑性材料为聚乙烯。

需要说明的是，在其他实施例中，热塑性材料也可以为聚丙烯、聚碳酸酯等。基体材料也可以为橡胶材料或者热固性材料，或者为橡胶材料、热固性材料和热塑性材料中几种的结合。

需要说明的是，在其他实施例中，当填料为多种物质的混合物时，可以根据实际需求配比混合物中各物质的质量比例，在此不做限定。

其中，填料包括金属氧化物。

具体地，本实施例中，填料为氧化铁。

需要说明的是，在其他实施例中，填料也可以为其他材质，如三氧化二锑、云母粉、氧化镉等。或者可以为氧化铁、三氧化二锑、云母粉、氧化镉等多种物质的混合物。

需要说明的是，在其他实施例中，当填料为多种物质的混合物时，可以根据实际需求配比混合物中各物质的质量比例，在此不做限定。

在步骤34中，酸性溶液为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸或氢氟酸中的一种或几种。

具体地，本实施例中，酸性溶液为硝酸溶液。

需要说明的是，在其他实施例中，酸性溶液也可以为盐酸、硫酸、磷酸、醋酸或氢氟酸。或者酸性溶液可以为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸或氢氟酸中几种的混合物。

需要说明的是，在其他实施例中，当酸性溶液为多种物质的混合物时，可以根据实际需求配比混合物中各物质的质量比例，在此不做限定。

其中，酸性溶液的浓度为5％至50％。

具体地，本实施例中，硝酸溶液的浓度为20％。浓度为20％的硝酸溶液，不会腐蚀复合材料伞裙表面，又能够刻蚀注射成型的复合材料伞裙表面的有机分子，从而在复合材料伞裙的表面构建微纳结构。

其中，浸渍时间为0.5h至12h。

具体地，本实施例中，将复合材料伞裙浸渍在硫酸中的时间为2h。

需要说明的是，在其他实施例中，复合材料伞裙需要在酸性溶液中浸渍的时间可以根据复合材料伞裙的材质、酸性溶液的选择和浓度做适应性调整。

本发明产品实施例一：

本实施例中的复合绝缘子产品实施例一中描述的复合绝缘子的制备方法制得，在此不再赘述。

本发明产品实施例二：

本实施例中的复合绝缘子产品实施例二中描述的复合绝缘子的制备方法制得，在此不再赘述。

本发明产品实施例三：

本实施例中的复合绝缘子产品实施例三中描述的复合绝缘子的制备方法制得，在此不再赘述。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构和材料作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本发明所涉及的技术领域内，并落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合绝缘子的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

制备复合材料伞裙预混材料，所述预混材料包括基体材料和填料；

利用注射机将所述预混材料注射在绝缘子芯体上，形成复合材料伞裙；

打磨所述复合材料伞裙；

将打磨后的所述复合材料伞裙浸渍在一定浓度的酸性溶液中；

浸渍一段时间后，取出所述复合材料伞裙，水洗并烘干，形成具有超疏水复合材料伞裙的复合绝缘子。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备复合材料伞裙预混材料的步骤中，取所述基体材料100phr，取所述填料为10phr至150phr。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，取所述填料为40phr。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基体材料包括橡胶材料、热固性材料和热塑性材料中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述填料包括金属氧化物。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸和氢氟酸中的一种或几种。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液的浓度为5％至50％。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液的浓度为20％。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍时间为0.5h至12h。

10.一种复合绝缘子，其特征在于，所述复合绝缘子由权利要求1-9中任一项所述的复合绝缘子的制备方法制得。