CN109817396B

CN109817396B - 一种硬质复合绝缘子及其制备方法

Info

Publication number: CN109817396B
Application number: CN201910192153.3A
Authority: CN
Inventors: 及荣军
Original assignee: Hebei Rongsen Electrical Co ltd
Current assignee: Hebei Rongsen Electrical Co ltd
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2039-03-14
Also published as: CN109817396A

Abstract

本发明属于电力绝缘设备技术领域，具体涉及一种硬质复合绝缘子及其制备方法。一种硬质复合绝缘子，包括绝缘芯棒、金具、硬质护套、硬质伞裙；所述金具设置在所述绝缘芯棒两端；所述硬质护套覆盖绝缘芯棒的外表面且延伸到金具表面形成密封；所述硬质伞裙设置在所述硬质护套上；所述硬质伞裙包括与绝缘芯棒同轴设置的一个以上大伞形凸起；其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，均至少包括硅橡胶和/或塑料。本发明提高了复合绝缘子的抗鸟啄破坏能力、抗风沙能力、抗外力破坏、抗老化的能力，进一步减小了绝缘芯棒暴露在大气环境中的几率，绝缘芯棒不会因外界腐蚀，而发生脆断，使本发明复合绝缘子在使用过程中可防止发生脆断事故。

Description

一种硬质复合绝缘子及其制备方法

技术领域

本发明属于电力绝缘设备技术领域，具体涉及一种硬质复合绝缘子及其制备方法。

背景技术

复合绝缘子因其在重量、耐污闪电压等方面相比绝缘质绝缘子有很大的优越性而受到行业的青睐，尤其是污闪电压高这一特点。目前，复合绝缘子的护套材料主要为硅橡胶、三元乙丙橡胶或氟橡胶，但是此类护套材料存在诸多缺点：一方面在防止鸟啄对复合绝缘子破坏方面存在不足，线路中的复合绝缘子的伞裙、护套被鸟啄损坏，减小了爬电距离，使内绝缘芯棒暴露在户外运行环境中；另一方面硅橡胶伞裙护套在潮湿、表面放电、紫外线、温度、盐雾等因素的长期作用下，会逐渐发生老化，而硅橡胶复合绝缘子的表面疏水性、物理机械性能及电气性能会因老化而衰减，严重时会导致污闪事故的发生。另外，现有复合绝缘子内部绝缘芯棒基本全部采用玻璃纤维增强环氧棒，因其耐候性差，不能暴露在大气环境中运行，据不完全统计，国内发生的绝缘子脆断事故已达多起，发生脆断事故的复合绝缘子一般都存在护套、端部密封破损的情况。一般认为：脆断发生的概率很小，无法预防，无法检测，对线路的危害极大。

复合绝缘子运行地理范围广，不同地区具有其地理特殊性，从而造成运行工况复杂，如：风沙侵蚀，同时复合绝缘子在运输、安装与维护过程存在外界不确定的外力因素对绝缘子护套造成损伤，从而影响复合绝缘子的产品质量。

因此，亟需开发一种抗风沙、抗外力破坏、抗老化的硬质复合绝缘子。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种硬质复合绝缘子，包括绝缘芯棒、金具、硬质护套、硬质伞裙，

所述金具设置在所述绝缘芯棒两端；

所述硬质护套覆盖绝缘芯棒的外表面且延伸到金具表面形成密封；

所述硬质伞裙设置在所述硬质护套上；

所述硬质伞裙包括与绝缘芯棒同轴设置的一个以上大伞形凸起；

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，均至少包括橡胶和/或塑料。

作为一种优选的技术方案，所述相邻的大伞形凸起之间依次设置有一个小伞形凸起，一个中伞形凸起、一个小伞形凸起，所述小伞形凸起和中伞形凸起均与绝缘芯棒同轴设置。

作为一种优选的技术方案，所述相邻的大伞形凸起之间设置有一个以上小伞形凸起，所述小伞形凸起与绝缘芯棒同轴设置。

作为一种优选的技术方案，所述相邻的大伞形凸起之间设置有两个小伞形凸起。

作为一种优选的技术方案，所述橡胶为硅橡胶。

作为一种优选的技术方案，所述塑料选自聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚氨酯中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料，均还包括SEBS-g-MAH、无机填料、改性受阻胺光稳定剂；所述无机填料为氧化铝和/或二氧化钛。

作为一种优选的技术方案，所述无机填料由重量百分比为60～70％的氧化铝和30～40％的二氧化钛组成。

作为一种优选的技术方案，所述改性受阻胺光稳定剂为6-(三氟乙酰基氨基)-1-己醇改性受阻胺光稳定剂。

本发明的第二个方面提供了所述的硬质复合绝缘子制备方法，至少包括以下步骤：

(1)将绝缘芯棒插入到金具的中心孔中，然后通过压接或胶粘剂形成一体，得到绝缘芯棒-金具复合体；

(2)将步骤(1)中所得绝缘芯棒-金具复合体的表面采用胶水进行预处理；

(3)将步骤(2)所得预处理的绝缘芯棒-金具复合体放入烘箱中进行预热，温度为50-100℃，预热20-80min；

(4)将步骤(3)中预热后的绝缘芯棒-金具复合体放入相应的模具中；

(5)将硬质伞裙、硬质护套的制备原料注射入到模具中，并进行塑化，塑化温度为150～240℃，注塑压力20～80MPa；

(6)脱模，即得；其中，所述硬质护套与硬质伞裙一次成型。

有益效果：本发明所述硬质伞裙、硬质护套提高了复合绝缘子的抗鸟啄破坏能力、抗风沙能力、抗外力破坏、抗老化的能力，进一步减小了绝缘芯棒暴露在大气环境中的几率，绝缘芯棒不会因外界腐蚀，而发生脆断，使本发明复合绝缘子在使用过程中可防止发生脆断事故。同时工程人员施工过程中必要时在一定范围内可以辅助攀踏在硬质护套，以便于施工维护。

附图说明

图1为本发明实施例1硬质复合绝缘子的结构图。

符号说明：1-绝缘芯棒；2-金具；3-硬质护套；4-硬质伞裙；41-大伞形凸起；42-中伞形凸起；43-小伞形凸起。

具体实施方式

为了解决上述问题，本发明提供了一种硬质复合绝缘子，包括绝缘芯棒、金具、硬质护套、硬质伞裙，

所述金具设置在所述绝缘芯棒两端；

所述硬质伞裙设置在所述硬质护套上；

作为一种优选的实施方式，所述相邻的大伞形凸起之间依次设置有一个小伞形凸起，一个中伞形凸起、一个小伞形凸起，所述小伞形凸起和中伞形凸起均与绝缘芯棒同轴设置。

作为一种优选的实施方式，所述相邻的大伞形凸起之间设置有一个以上小伞形凸起，所述小伞形凸起与绝缘芯棒同轴设置。

作为一种优选的实施方式，所述相邻的大伞形凸起之间设置有两个小伞形凸起。

作为一种优选的实施方式，所述相邻的大伞形凸起之间设置有一个小伞形凸起。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料均至少包括橡胶和/或塑料。

橡胶

本发明中，所述橡胶没有特别限制。

作为橡胶的实例，可以列举的有天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶、聚硫橡胶、热塑性硫化橡胶(TPV)等。

其中，所述热塑性硫化橡胶是指橡胶与热塑性塑料在加工设备里通过高剪切与高温条件下混合，在混合过程中加有硫化剂的橡胶相会硫化。硫化的橡胶同时被强剪切与高速混合的作用下被撕碎成细小的橡胶颗粒，由于混合的作用橡胶颗粒被均匀的分散在塑料相中，微观形貌结构为"海岛结构"，最后形成热塑性硫化橡胶。

进一步地，所述橡胶为硅橡胶。

作为硅橡胶的实例，可以列举的有甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶、氟硅橡胶等。

本申请人发现所述硅橡胶是一种具有有机材料与无机材料双重属性的高分子材料。所述硅橡胶分子主链结构主要由氧原子与硅原子交替构成，在侧链或侧基上是与主链硅原子相连接的有机基团。有机基团包括甲基、苯基、乙烯基等。所述硅橡胶性能稳定，且弹性比一般的橡胶要好。

进一步地，所述硅橡胶为改性硅橡胶。

所述改性硅橡胶指通过将聚氨酯、乙丙橡胶、氟橡胶、丙烯酸酯橡胶、热塑性聚氨酯、烯烃类橡胶等与硅橡胶共混来改善硅橡胶的机械性能，以满足不同需求。

作为改性硅橡胶的实例，包括但不限于热塑性硫化硅胶(TPSIV)。

所述改性硅橡胶可以自制也可以购买。

所述改性硅橡胶的制备方法为将原料注射入模具中，在一定温度和压力下进行塑化即得。

进一步地，在不影响改性硅橡胶性质的前提下，进行改性硅胶制备时可以加入增容剂、补强剂、硫化剂来提高改性硅胶的性能。

所述增容剂的实例、可以列举的有乙烯基三乙氧基硅烷、硅油等。

作为补强剂的实例，可以列举的有二氧化硅、炭黑、白炭黑等。

作为硫化剂的实例，包括但不限于硫磺类硫化剂、过氧化物硫化剂等。

塑料

所述塑料没有特别限制。

作为塑料的实例，包括但不限于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)。

作为一种优选的实施方式，所述塑料选自聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚氨酯中的至少一种。

优选地，所述塑料为聚苯乙烯和/或聚碳酸酯。

作为一种优选的实施方式，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料，均还包括SEBS-g-MAH、无机填料、改性受阻胺光稳定剂；所述无机填料为氧化铝和/或二氧化钛。

作为一种优选的实施方式，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料，按重量份计，均至少包括40～60份聚苯乙烯、30～50份聚碳酸酯、1～10份SEBS-g-MAH、10～30份无机填料、1～3份改性受阻胺光稳定剂；所述无机填料为氧化铝和/或二氧化钛。

优选地，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料，按重量份计，均至少包括60份聚苯乙烯、40份聚碳酸酯、5份SEBS-g-MAH、16份无机填料、2份改性受阻胺光稳定剂；所述无机填料为氧化铝和/或二氧化钛。

聚苯乙烯

所述聚苯乙烯(缩写PS)是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物。聚苯乙烯主链为饱和碳链，侧基为共轭苯环，因其分子结构不规整，增大了分子的刚性，使聚苯乙烯成为非结晶性的线型聚合物。由于苯环的存在，所述聚苯乙烯的玻璃化转变温度为80～105℃。

所述聚苯乙烯可以市售获得，也可以通过本体聚合、悬浮聚合方法制备。

所述本体聚合法制备步骤为：将苯乙烯加入预聚合反应器中，加热物料到100～110℃，开始反应后进行冷却，回流4小时，转化率达到40～60％，降温到70℃以下即完成预聚合。将预聚合物注入模塑中，在100℃的外界温度中反应14小时，然后升温到115℃，最后升温到125～140℃，即得聚苯乙烯。

所述悬浮聚合法包括原料和助剂的配制、聚合、脱水、干燥等工序。所述悬浮聚合法包括低温聚合和高温聚合。所述低温聚合是指以水为连续相，反应温度低于100℃的悬浮聚合。所述高温聚合是指反应温度高于100℃的悬浮聚合。

本发明所述聚苯乙烯具有优良的绝热、绝缘、透明性，加工流动性好及耐化学腐蚀性好。

作为一种优选的实施方式，所述聚苯乙烯的熔体流动速率为1～10g/10min。

优选地，所述聚苯乙烯的熔体流动速率为2～8g/10min。

本发明中，所述熔体流动速率指聚苯乙烯在200℃和5kg负荷下，熔体每10min通过规定口模的质量。它表征热塑性聚合物的熔体流动性能，也反映了聚合物的分子量及其分布、交联程度和加工性能。

聚碳酸酯

聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物。

作为一种优选的实施方式，所述聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。

所述芳香族聚碳酸酯分子链具有对称结构，主链上苯环的存在限制了分子链的旋转，分子链刚性增大；同时，分子链上的醚键存在可以使分子链绕醚键两端的单键旋转。但是由于苯基和酯基的影响大于醚键的影响，所以芳香族聚碳酸酯分子链属于刚性。本发明所述的聚碳酸酯玻璃化转变温度为140～150℃，熔程为220～230℃，抗变形性好，力学性能优良。

本申请所述芳香族聚碳酸酯具有较高的抗冲击性能，可能的原因是所述芳香族聚碳酸酯分子链易形成较稳定的原纤维聚集状态，原纤维会成束、并混乱交错排列组成疏松的网络结构，使聚碳酸酯内部存在大量的空隙。在快速的外加载荷作用下，聚碳酸酯以原纤维为单位可以自由移动。

作为一种优选的实施方式，所述聚碳酸酯的熔体流动速率为15～25g/10min。

优选地，所述聚碳酸酯的熔体流动速率为15～20g/10min。

本发明中，所述聚碳酸酯的熔体流动速率指聚碳酸酯在300℃和1.2kg负荷下，熔体每10min通过规定口模的质量。

SEBS-g-MAH

本申请中，术语“SEBS-g-MAH”指经马来酸酐MAH接枝过的SEBS，所述SEBS为SBS氢化得到的热塑性弹性体。

所述SEBS-g-MAH的制备步骤为：

(1)将100g SEBS、1～3gMAH、0.05g过氧化二异丙苯加入到高速混合机中，混合均匀；

(2)将步骤(1)中的混合物投入到双螺杆挤出机中挤出，机筒七段温度分别为：一区170℃，二区170℃，三区175℃，四区180℃，五区180℃，六区180℃，七区175℃，机头温度：200℃；螺杆主机转速300rpm。

作为一种优选的实施方式，所述SEBS-g-MAH的接枝率为0.5～3％。

本申请中，所述SEBS-g-MAH的接枝率的测试方法为：

1)称取2g SEBS-g-MAH置于装有110mL二甲苯的蒸馏瓶中，加热使样品溶解，回流20分钟停止加热，冷却到70℃；

2)向步骤1)所得溶液中加入15mL，0.1mol/L氢氧化钾-乙醇标准溶液，加热溶液，待出现回流10分钟后停止加热；

3)向步骤2)所得溶液中滴入4～5滴酚酞，趁热用0.1mol/L氯化氢-异丙醇标准溶液反滴定过量的氢氧化钾-乙醇，滴定至终点。

所述SEBS-g-MAH的接枝率计算公式如下：

其中，V_KOH、C_KOH分别为氢氧化钾-乙醇标准溶液的用量(mL)、浓度(mol/L)；

V_HCl、C_HCl分别为氯化氢-异丙醇标准溶液的用量(mL)、浓度(mol/L)；

m_MAH为马来酸酐的相对分子质量；

m为SEBS-g-MAH的质量(g)。

本申请中，PS具有很好的加工流动性、刚性和机械强度，但是耐冲击强度低，易应力开裂，而PC耐冲击强度高。将PC与PS按一定重量份进行配比，即可保持PS的刚性和机械强度，又可提高PS的抗冲击性。但是在PS与PC的共混物中，聚苯乙烯为连续相，聚碳酸酯为分散相，聚碳酸酯以球形粒子分散在聚苯乙烯中，聚苯乙烯相和聚碳酸酯相界面清晰，二者的相容性较差。加入SEBS-g-MAH后，聚碳酸酯变为部分连续，而且聚碳酸酯和聚苯乙烯没有明显的界面。

作为一种优选的实施方式，所述无机填料由重量百分比为60～70％的氧化铝和30～40％的二氧化钛组成。

氧化铝

作为一种优选的实施方式，所述氧化铝为α-氧化铝和/或γ-氧化铝。

所述α-氧化铝属于三方晶系，正负离子的配位数分别为6和4，结构中的氧离子成近似密排六方堆积，形成多个八面体形状，铝离子随机存在于每个八面体的空隙中，由于铝原子和氧原子的比例为2：3，所以铝离子无法填充满所有的氧离子八面体空隙，只填满了三分之二。

优选地，所述α-氧化铝的粒径为200～500nm。

所述γ-氧化铝晶体结构属于缺陷的尖晶石晶体结构，具有四角晶系的面心立方结构，立方密堆积的32个氧原子会形成24个空隙，部分铝原子不规则地分布在24个空隙，未填满的空隙会导致γ-氧化铝的晶体结构发生改变。

优选地，所述γ-氧化铝的粒径为10～50nm。

更优选地，所述氧化铝由粒径为200～500nm的α-氧化铝和粒径为10～50nm的γ-氧化铝组成。

更优选地，所述氧化铝由重量百分比为50％的粒径为200～500nm的α-氧化铝和重量百分比为50％的粒径为10～50nm的γ-氧化铝组成。

二氧化钛

所述二氧化钛是一种多晶型无机化合物，主要成分为TiO₂。TiO₂是一种多晶化合物，其质点呈规则排列。其化学性质极为稳定，是一种偏酸性的两性氧化物。常温下几乎不与其他元素和化合物反应，对氧、氨、氮、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫都不起作用，不溶于水、脂肪，也不溶于稀酸及无机酸、碱，只溶于氢氟酸。在光作用下，二氧化钛可发生连续的氧化还原反应，具有光化学活性。

二氧化钛具有三种结晶形态，分别是金红石型二氧化钛、锐钛型二氧化钛和板态型二氧化钛。其中，板态型二氧化钛是一种非常不稳定的晶型，属于斜方晶系，晶格由8个单位TiO₂组成。当温度上升至650℃左右，板态型二氧化钛将转化为金红石型二氧化钛。在200～600℃温度下，采用烷基钛或钛酸钠与氢氧化钾或氢氧化钠为原料，可制得板态型二氧化钛。锐钛型二氧化钛为四方型晶系，晶格由4个单位TiO₂组成，衍射角是25.5度，形状近似规则的八面体。金红石型二氧化钛为四方型晶系，晶格由2个单位TiO₂组成，衍射角是27.5度，其晶体细而长，形状呈菱形。

作为一种优选的实施方式，所述二氧化钛为金红石型二氧化钛和/或锐钛型二氧化钛。

优选地，所述二氧化钛为金红石型二氧化钛。

更优选地，所述二氧化钛的粒径为10～30nm。

作为一种优选的实施方式，所述无机填料由重量百分比为60～70％的氧化铝和30～40％的二氧化钛组成。其中，所述氧化铝由粒径为200～500nm的α-氧化铝和粒径为10～50nm的γ-氧化铝组成。

优选地，所述无机填料由重量百分比为60～70％的氧化铝和30～40％的二氧化钛组成。其中，所述氧化铝由重量百分比为50％的粒径为200～500nm的α-氧化铝和重量百分比为50％的粒径为10～50nm的γ-氧化铝组成。

优选地，所述无机填料由重量百分比为60％的氧化铝和40％的二氧化钛组成。其中，所述氧化铝由重量百分比为50％的粒径为200～500nm的α-氧化铝和重量百分比为50％的粒径为10～50nm的γ-氧化铝组成。

其中，氧化铝和二氧化钛的粒径为平均粒径，通过粒径分析仪测得。

本申请中，加入氧化铝和二氧化钛能够提高PS和PC聚合物的硬度，以及抗磨损性能。而且由于纳米填料具有较大的比表面积，能够散射掉进入聚合物的部分紫外线，同时二氧化钛通过电子跃迁吸收部分紫外线能量后，再经过电子-空穴对的复合振动热或其他形式释放。

本申请人意外发现，加入由重量百分比为60～70％的氧化铝和30～40％的二氧化钛组成的无机填料。其中，所述氧化铝由粒径为200～500nm的α-氧化铝和粒径为10～50nm的γ-氧化铝组成时，可以大幅提高聚合物的韧性。由于涉及的影响因素较多，申请人猜测可能的原因有，一方面，当聚合物受外力作用时，纳米填料周围能够产生应力集中效应，促进聚合物产生银纹，银纹可以吸收能量；另一方面纳米填料的表面积大，具有较高的表面能，可以吸收更多的能量。而且，由于纳米粒子的扩散系数大，不同尺寸的纳米粒子可以通过晶界区的扩散，产生相对滑动，使产生的银纹快速弥合，提高聚合物的韧性。但是由于氧化铝和二氧化钛的硬度、比表面积等各方面参数不同，当二者之一超出配比范围时，一方面会导致聚合物应力过度集中，另一方面无机填料会限制聚合物分子链的运动，这些都会导致聚合物的抗拉强度下降。

作为一种优选的实施方式，所述改性受阻胺光稳定剂为6-(三氟乙酰基氨基)-1-己醇改性受阻胺光稳定剂。

所述6-(三氟乙酰基氨基)-1-己醇改性受阻胺光稳定剂的分子结构为：

所述6-(三氟乙酰基氨基)-1-己醇改性受阻胺光稳定剂由2，2，6，6-四甲基哌啶醇受阻胺光稳定剂、对苯二异氰酸酯、6-(三氟乙酰基氨基)-1-己醇反应制得。

所述6-(三氟乙酰基氨基)-1-己醇改性受阻胺光稳定剂的制备步骤为：

(1)称取10mol 2，2，6，6-四甲基哌啶醇、5～10mol对苯二异氰酸酯、0.1～1mol催化剂二丁基锡二月桂酸和溶剂；

(2)将上述物质加入到装有回流冷凝管、搅拌器、温度计并带有氮气保护的三颈瓶中，在60～80℃进行反应3～20h后，取出产物，提纯，即得改性受阻胺光稳定剂中间体。

(3)取10mol步骤(2)所得改性受阻胺光稳定剂中间体、5～10mol6-(三氟乙酰基氨基)-1-己醇、0.1～1mol催化剂二丁基锡二月桂酸和溶剂；加入到装有回流冷凝管、搅拌器、温度计并带有氮气保护的三颈瓶中，在60～80℃进行反应3～20h后，取出产物，提纯，即得。

其中，所述步骤(1)和(3)中所述溶剂均选自叔丁醇、异丙醇、甲苯、硝基苯、乙酸乙酯、二氧六环、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

本申请中，加入2，2，6，6-四甲基哌啶醇受阻胺光稳定剂可以分解聚合物在老化过程中生成的过氧化物自由基ROO·，去除过氧化物自由基的同时自身转化为NO·自由基，与烷氧基自由基转化为烷氧基胺，再与过氧化物自由基反应得到过渡态中间体，继而使过氧化物自由基转为醛和醇。但是由于2，2，6，6-四甲基哌啶醇受阻胺光稳定剂的分子量较低，易挥发性大，很容易从聚合物中迁移出来。通过6-(三氟乙酰基氨基)-1-己醇改性受阻胺光稳定剂，一方面可以增大光稳定剂的分子量，改性受阻胺光稳定剂上的苯环与聚合物上的苯环有共轭作用，增大了与聚合物的结合力。另一方面，6-(三氟乙酰基氨基)-1-己醇改性受阻胺光稳定剂上含有极性基团，可以增加无机填料在聚合物中的相容性。本申请人意外发现，加入6-(三氟乙酰基氨基)-1-己醇改性受阻胺光稳定剂后，PC和PS形成的聚合物具有超疏水作用，可能的原因是：一方面氟元素的电负性最强，原子半径很小，原子极化率很低，有机氟化合物中C－F键键能大，氟原子沿着碳键作螺线形分布，具有屏蔽效应，分子间作用力小，表面能很低。另一方面含氟分子链与聚合物存在相容性问题，分子链易迁出聚合物表面，从而在聚合物表面形成超疏水层。

作为一种优选的实施方式，所述改性受阻胺光稳定剂与无机填料的重量份比为1：(5～10)。

优选地，所述改性受阻胺光稳定剂与无机填料的重量份比为1：8。

所述改性受阻胺光稳定剂与无机填料相互影响，一方面改性受阻胺光稳定剂与二氧化钛协同提高聚合物的抗老化能力，一方面改性受阻胺光稳定剂提高无机填料在聚合物中的相容性。

其他

在不破坏本发明目的的范围内所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料可以含有各种添加剂。作为添加剂的例子，可以列举的有硫化剂、结构控制剂。

作为硫化剂的实例，可以列举的有硫黄、甲苯二异氰酸酯二聚体、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯。

作为结构控制剂的实例，可以列举的有甲基硅油、乙基硅油、甲基含氢硅油。

本发明第二方面提供了所述硬质复合绝缘子制备方法，至少包括以下步骤：

(6)脱模，即得；其中，所述硬质护套与硬质伞裙一次成型。

作为一种优选的实施方式，所述硬质复合绝缘子制备方法，至少包括以下步骤：

(3)将步骤(2)所得预处理的绝缘芯棒-金具复合体放入烘箱中进行预热，温度为80℃，预热60min；

(5)将硬质伞裙、硬质护套的制备原料注射入到模具中，并进行塑化，塑化温度为230℃，注塑压力30MPa；

(6)脱模，即得；其中，所述硬质护套与硬质伞裙一次成型。

其中，步骤(2)中胶水无特别限制，优选为CH608、CH213、JL-605A、JL-6068、JL-6288、PP水中的至少一种。

其中：CH608、CH213、JL-605A、JL-6068、JL-6288指胶水型号；

PP水指高锰酸钾的水溶液。

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。

实施例

实施例1

如图1所示，一种硬质复合绝缘子，包括绝缘芯棒1、金具2、硬质护套3、硬质伞裙4。所述金具2设置在所述绝缘芯棒1两端；所述硬质护套3覆盖绝缘芯棒1的外表面且延伸到金具2表面形成密封；所述硬质伞裙4设置在所述硬质护套3上；

所述硬质伞裙包括与绝缘芯棒同轴设置的一个以上大伞形凸起41，所述大伞形凸起41彼此直径相同；

所述相邻的大伞形凸起41之间依次设置有一个小伞形凸起43、一个中伞形凸起42、一个小伞形凸起43。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，按重量份计，均包括40份聚苯乙烯、30份聚碳酸酯、1份SEBS-g-MAH、10份无机填料、1份改性受阻胺光稳定剂；

所述聚苯乙烯(货号：GP5250)购买于台化宁波；

所述聚碳酸酯(货号：301-15)购买于LG-DOW；

所述SEBS-g-MAH的制备步骤为：

(1)将100g SEBS、2gMAH、0.05g过氧化二异丙苯加入到高速混合机中，混合均匀；

所述无机填料由重量百分比为70％的α-氧化铝和30％的金红石型二氧化钛组成。

所述α-氧化铝的粒径为500nm，所述金红石型二氧化钛的粒径为20nm，所述α-氧化铝和金红石型二氧化钛均购买于南京先丰。

所述改性受阻胺光稳定剂为6-(三氟乙酰基氨基)-1-己醇改性受阻胺光稳定剂。

(1)称取10mol 2，2，6，6-四甲基哌啶醇、10mol对苯二异氰酸酯、0.5mol催化剂二丁基锡二月桂酸和N-甲基吡咯烷酮；

(2)将上述物质加入到装有回流冷凝管、搅拌器、温度计并带有氮气保护的三颈瓶中，在70℃进行反应8h后，取出产物，提纯，即得改性受阻胺光稳定剂中间体。

(3)取10mol步骤(2)所得改性受阻胺光稳定剂中间体、10mol6-(三氟乙酰基氨基)-1-己醇、0.5mol催化剂二丁基锡二月桂酸和N-甲基吡咯烷酮；加入到装有回流冷凝管、搅拌器、温度计并带有氮气保护的三颈瓶中，在70℃进行反应10h后，取出产物，提纯，即得。

所述硬质复合绝缘子制备方法，包括以下步骤：

(2)将步骤(1)中所得绝缘芯棒-金具复合体的表面采用PP水进行预处理；

(6)脱模，即得；其中，所述硬质护套与硬质伞裙一次成型。

实施例2

一种硬质复合绝缘子，包括绝缘芯棒1、金具2、硬质护套3、硬质伞裙4。所述金具2设置在所述绝缘芯棒1两端；所述硬质护套3覆盖绝缘芯棒1的外表面且延伸到金具2表面形成密封；所述硬质伞裙4设置在所述硬质护套3上；

所述两相邻的大伞形凸起41之间设置有两个小伞形凸起43。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，具体组分及重量份同实施例1。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例3

所述两相邻的大伞形凸起41之间设置有一个小伞形凸起43。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例4

一种硬质复合绝缘子，具体结构同实施例1。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，按重量份计，均包括60份聚苯乙烯、50份聚碳酸酯、10份SEBS-g-MAH、30份无机填料、3份改性受阻胺光稳定剂；

所述聚苯乙烯(货号：GP5250)购买于台化宁波；

所述聚碳酸酯(货号：301-15)购买于LG-DOW；

所述SEBS-g-MAH的制备方法同实施例1；

所述改性受阻胺光稳定剂的制备方法同实施例1。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例5

一种硬质复合绝缘子，具体结构同实施例1。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，按重量份计，均包括60份聚苯乙烯、40份聚碳酸酯、5份SEBS-g-MAH、20份无机填料、2份改性受阻胺光稳定剂；

所述聚苯乙烯(货号：GP5250)购买于台化宁波；

所述聚碳酸酯(货号：301-15)购买于LG-DOW；

所述SEBS-g-MAH的制备方法同实施例1；

所述改性受阻胺光稳定剂为6-(三氟乙酰基氨基)-1-己醇改性受阻胺光稳定剂。所述改性受阻胺光稳定剂的制备方法同实施例1。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例6

一种硬质复合绝缘子，具体结构同实施例1。

所述聚苯乙烯(货号：GP5250)购买于台化宁波；

所述聚碳酸酯(货号：301-15)购买于LG-DOW；

所述SEBS-g-MAH的制备方法同实施例1；

所述无机填料由重量百分比为60％的α-氧化铝和40％的金红石型二氧化钛组成。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例7

一种硬质复合绝缘子，具体结构同实施例1。

所述聚苯乙烯(货号：GP5250)购买于台化宁波；

所述聚碳酸酯(货号：301-15)购买于LG-DOW；

所述SEBS-g-MAH的制备方法同实施例1；

所述无机填料由重量百分比为60％的γ-氧化铝和40％的金红石型二氧化钛组成。

所述γ-氧化铝的粒径为15nm，所述金红石型二氧化钛的粒径为20nm，所述γ-氧化铝和金红石型二氧化钛均购买于南京先丰。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例8

一种硬质复合绝缘子，具体结构同实施例1。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，具体组分及重量份同实施例7。不同点在于，所述γ-氧化铝替换为重量百分比为50％的α-氧化铝和重量百分比为50％的γ-氧化铝。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例9

一种硬质复合绝缘子，具体结构同实施例1。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，具体组分及重量份同实施例8。不同点在于，所述无机填料为10份。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例10

一种硬质复合绝缘子，具体结构同实施例1。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，具体组分及重量份同实施例8。不同点在于，所述无机填料为16份。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

实施例11

一种硬质复合绝缘子，具体结构同实施例1。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，具体组分及重量份同实施例10。不同点在于，所述硬质护套表面还涂有防闪污涂料。

所述防闪污涂料(产品名称：PRTV防污闪涂料)购买于北京国电富通科技发展有限责任公司。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

对比例1

一种硬质复合绝缘子，具体结构同实施例1。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，具体组分及重量份同实施例10。不同点在于，不含改性受阻胺光稳定剂。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

对比例2

一种硬质复合绝缘子，具体结构同实施例1。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，具体组分及重量份同实施例10。不同点在于，所述无机填料为16份，所述无机填料不含金红石型二氧化钛。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

对比例3

一种硬质复合绝缘子，具体结构同实施例1。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，具体组分及重量份同实施例10。不同点在于，所述无机填料为16份，所述无机填料不含α-氧化铝和γ-氧化铝。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

对比例4

一种硬质复合绝缘子，具体结构同实施例1。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，具体组分及重量份同实施例10。不同点在于，所述改性受阻胺光稳定剂替换为2，2，6，6-四甲基哌啶醇。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

对比例5

一种硬质复合绝缘子，具体结构同实施例1。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，具体组分及重量份同实施例10。不同点在于，所述无机填料为40份。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

对比例6

一种硬质复合绝缘子，具体结构同实施例1。

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，具体组分及重量份同实施例10。不同点在于，所述无机填料为2份。

所述硬质复合绝缘子制备方法，具体步骤同实施例1。

性能测试

将实施例和对比例所述的硬质护套和硬质伞裙材料进行性能测试，具体结果见表1。

邵氏D硬度：参照GB/T 531.1-2008进行测试。

抗冲击性能：参照GB/T 1043-2008进行测试，单位(KJ/m²)。

抗紫外线性能：参照GB/T16422-1999进行测试，受1000h紫外光试验，单位(级)。

憎水性能：参照IEC/TS62073-2005进行测试，单位(级)。

表1性能测试结果表

	邵氏D硬度	冲击性能	抗紫外线性能	憎水性能
					实施例1	70	17	无龟裂、不开裂	HC2
实施例2	70	17	无龟裂、不开裂	HC2
					实施例3	70	17	无龟裂、不开裂	HC2
实施例4	72	19	无龟裂、不开裂	HC1
					实施例5	76	18	无龟裂、不开裂	HC1
实施例6	74	20	无龟裂、不开裂	HC1
					实施例7	72	20	无龟裂、不开裂	HC1
实施例8	73	23	无龟裂、不开裂	HC1
					实施例9	72	18	无龟裂、不开裂	HC1
实施例10	73	20	无龟裂、不开裂	HC1
					实施例11	73	20	无龟裂、不开裂	HC1
对比例1	50	8	开裂	HC4
					对比例2	71	15	开裂	HC1
对比例3	60	11	无龟裂、不开裂	HC1
					对比例4	52	10	开裂	HC4
对比例5	78	9	无龟裂、不开裂	HC1
					对比例6	45	8	无龟裂、不开裂	HC1

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种硬质复合绝缘子，包括绝缘芯棒、金具、硬质护套、硬质伞裙，其特征在于：

所述金具设置在所述绝缘芯棒两端；

所述硬质护套覆盖绝缘芯棒的外表面且延伸到金具表面形成密封；所述硬质伞裙设置在所述硬质护套上；

其中，所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料相同，均至少包括橡胶和/或塑料；

所述塑料选自聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚氨酯中的至少一种；

所述硬质伞裙、硬质护套的制备原料，均还包括SEBS-g-MAH、无机填料、改性受阻胺光稳定剂；

所述无机填料由重量百分比为60～70％的氧化铝和30～40％的二氧化钛组成；所述氧化铝由粒径为200～500nm的α-氧化铝和粒径为10～50nm的γ-氧化铝组成。

2.如权利要求1所述的硬质复合绝缘子，其特征在于，相邻的大伞形凸起之间依次设置有一个小伞形凸起，一个中伞形凸起、一个小伞形凸起，所述小伞形凸起和中伞形凸起均与绝缘芯棒同轴设置。

3.如权利要求1所述的硬质复合绝缘子，其特征在于，相邻的大伞形凸起之间设置有一个以上小伞形凸起，所述小伞形凸起与绝缘芯棒同轴设置。

4.如权利要求1所述的硬质复合绝缘子，其特征在于，相邻的大伞形凸起之间设置有两个小伞形凸起。

5.如权利要求1所述的硬质复合绝缘子，其特征在于，所述橡胶为硅橡胶。

6.如权利要求1所述的硬质复合绝缘子，其特征在于，所述改性受阻胺光稳定剂为6-(三氟乙酰基氨基)-1-己醇改性受阻胺光稳定剂。

7.一种如权利要求1～6任一项所述的硬质复合绝缘子制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

(6)脱模，即得硬质复合绝缘子；其中，所述硬质护套与硬质伞裙一次成型。