CN109994291B - 一种硅橡胶绝缘套管及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅橡胶绝缘套管及其制作工艺，绝缘套管由硅橡胶伞裙、复合芯体、法兰组成；硅橡胶伞裙套置于复合芯体的外侧，且硅橡胶伞裙的两端通过胶粘设置有法兰；硅橡胶伞裙的内壁上设置有半导体釉层，半导体釉层位于硅橡胶伞裙端部的第一个伞棱以及法兰之间。绝缘套管的制作工艺包括：硅橡胶伞裙的制备、复合芯体的制备、法兰的制备、绝缘套管组装成型等步骤。本发明相较于传统的瓷质绝缘套管，具有生产及加工成本低、绿色环保、运行稳定可靠的优点。

Description

一种硅橡胶绝缘套管及其制作工艺

技术领域

本发明涉及一种绝缘套管及其制作工艺，尤其涉及一种硅橡胶绝缘套管及其制作工艺。

背景技术

高压真空断路器是三相交流系统中的户内配电装置，可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保护和控制之用，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所。高压真空断路器用固封极柱主要由真空灭弧室、绝缘套管、导电法兰组成；断路器利用真空灭弧室来开断电流，外部利用固封工艺的绝缘套管进行绝缘，相间通过连杆连接，实现三相联动，同步操作。对于绝缘套管而言，传统的材质多为瓷质，而电瓷材料主要由不可再生的粘土、长石、石英(或铝氧原料)等铝硅酸盐原料混合配制，经过加工成一定形状，在高温下焙烧而成。此外，瓷土矿的采掘不仅会破坏土地和植被，而且在高温焙烧时会造成巨大的能源消耗，并且瓷质材料的脆性特征和亲水性表面会造成产品使用过程中的脆断和闪络等，存在运行开裂或爆炸隐患，影响电力系统安全稳定运行。因此，亟需开发瓷质绝缘套管的新型替代产品。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种硅橡胶绝缘套管及其制作工艺。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种硅橡胶绝缘套管，由硅橡胶伞裙、复合芯体、法兰组成；硅橡胶伞裙套置于复合芯体的外侧，且硅橡胶伞裙的两端通过胶粘设置有法兰；硅橡胶伞裙的内壁上设置有半导体釉层，半导体釉层位于硅橡胶伞裙端部的第一个伞棱以及法兰之间，可以有效改善电场分布，防止绝缘套管内腔放电，提高滑闪放电电压。

硅橡胶伞裙由以下质量份的各物质制成：

上述配方中，疏水性气相白炭黑作为甲基乙烯基硅橡胶的补强剂，而硅藻土、石英粉、氧化锌、二氧化钛、硅酸锆与疏水性气相白炭黑相互作用，可调节硅橡胶的硬度并改善胶料的工艺性能；四羰基合镍为体系提供过渡金属催化剂；氢氧化铝粉作为阻燃剂；

复合芯体由以下质量份的各物质制成：

玻璃纤维40-50份、硅烷偶联剂8-15份、

双酚A型环氧树脂乳液35-45份、二氨基二苯砜6-8份、

内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐2-3份。

上述配方中，双酚A型环氧树脂乳液用作玻璃纤维的成膜剂；通过硅烷偶联剂对玻璃纤维进行表面改性；二氨基二苯砜为芳香胺固化剂，且具有良好的绝缘性能，因此与内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐混合用作固化剂。

进一步地，法兰的材质为表面改性剂包覆的氢氧化铝粉体。

进一步地，表面改性剂为硅烷偶联剂。

一种硅橡胶绝缘套管的制作工艺，整体步骤为：

A、硅橡胶伞裙的制备：

首先将质量份为1-2份的聚甲基氢硅氧烷制成浓度为0.1％的水溶液；然后将质量份为40-50份的甲基乙烯基硅橡胶、12-25份的疏水性气相白炭黑、1-2份的四羰基合镍、38-42份的氢氧化铝粉、3-4份的硅藻土、2-3份的石英粉、2-3份的氧化锌、3-4份的二氧化钛、4-6份的硅酸锆在捏炼机中混合均匀；将制备好的聚甲基氢硅氧烷水溶液缓慢加入至混合均匀所得到的混合物中，继续高温混炼2h，控制温度150℃，制得混炼橡胶；将混炼橡胶放入至硫化机中，通过伞裙模具以及硫化工艺制备得到硅橡胶伞裙；

B、复合芯体的制备：

将质量份为2-3份的内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐加入到35-45份的双酚A型环氧树脂乳液中，100℃油浴至溶解，再将6-8份的二氨基二苯砜溶解于丙酮中，再与加入内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐后双酚A型环氧树脂乳液混合均匀并形成乳液混合液；将8-15份的硅烷偶联剂溶解至无水乙醇溶液中，再与40-50份的玻璃纤维相混合，制备成改性玻璃纤维；将改性玻璃纤维浸渍在乳液混合液中，作用15s，然后室温凉置6h，转入烘箱中100℃烘干；然后通过高温模压成型工艺制备复合芯体；

C、法兰的制备：

将氢氧化铝粉体干燥预热，然后投入至高速搅拌混合机中；将硅烷偶联剂丙酮溶液缓慢滴加到高速搅拌混合机中，控制改性温度110℃、时间20min；硅烷偶联剂的用量为0.5％；通过锻造工艺将需求尺寸的法兰加工成型；

D、绝缘套管组装成型：

在硅橡胶伞裙端部的第一个伞棱以及法兰之间涂敷一层半导体釉层，然后将复合芯体、硅橡胶伞裙以及法兰组装成型。

本发明相较于传统的瓷质绝缘套管，具有生产及加工成本低、绿色环保、运行稳定可靠的优点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种硅橡胶绝缘套管，由硅橡胶伞裙、复合芯体、法兰组成；硅橡胶伞裙套置于复合芯体的外侧，且硅橡胶伞裙的两端通过胶粘设置有法兰；硅橡胶伞裙的内壁上设置有半导体釉层，半导体釉层位于硅橡胶伞裙端部的第一个伞棱以及法兰之间；

硅橡胶伞裙由以下质量份的各物质制成：

复合芯体由以下质量份的各物质制成：

玻璃纤维40-50份、硅烷偶联剂8-15份、

双酚A型环氧树脂乳液35-45份、二氨基二苯砜6-8份、

内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐2-3份。

法兰3的材质为表面改性剂包覆的氢氧化铝粉体。

表面改性剂为硅烷偶联剂。

一种硅橡胶绝缘套管的制作工艺，整体步骤为：

A、硅橡胶伞裙的制备：

首先将质量份为1-2份的聚甲基氢硅氧烷制成浓度为0.1％的水溶液；然后将质量份为40-50份的甲基乙烯基硅橡胶、12-25份的疏水性气相白炭黑、1-2份的四羰基合镍、38-42份的氢氧化铝粉、3-4份的硅藻土、2-3份的石英粉、2-3份的氧化锌、3-4份的二氧化钛、4-6份的硅酸锆在捏炼机中混合均匀；将制备好的聚甲基氢硅氧烷水溶液缓慢加入至混合均匀所得到的混合物中，继续高温混炼2h，控制温度150℃，制得混炼橡胶；将混炼橡胶放入至硫化机中，通过伞裙模具以及硫化工艺制备得到硅橡胶伞裙；

B、复合芯体的制备：

将质量份为2-3份的内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐加入到35-45份的双酚A型环氧树脂乳液中，100℃油浴至溶解，再将6-8份的二氨基二苯砜溶解于丙酮中，再与加入内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐后双酚A型环氧树脂乳液混合均匀并形成乳液混合液；将8-15份的硅烷偶联剂溶解至无水乙醇溶液中，再与40-50份的玻璃纤维相混合，制备成改性玻璃纤维；将改性玻璃纤维浸渍在乳液混合液中，作用15s，然后室温凉置6h，转入烘箱中100℃烘干；然后通过高温模压成型工艺制备复合芯体；

C、法兰的制备：

将氢氧化铝粉体干燥预热，然后投入至高速搅拌混合机中；将硅烷偶联剂丙酮溶液缓慢滴加到高速搅拌混合机中，控制改性温度110℃、时间20min；硅烷偶联剂的用量为0.5％；通过锻造工艺将需求尺寸的法兰加工成型；

D、绝缘套管组装成型：

在硅橡胶伞裙端部的第一个伞棱以及法兰之间涂敷一层半导体釉层，然后将复合芯体、硅橡胶伞裙以及法兰组装成型。

下面通过具体实施例本发明的技术方案进行详细阐述：

实施例一、

一种硅橡胶绝缘套管，由硅橡胶伞裙、复合芯体、法兰组成；硅橡胶伞裙套置于复合芯体的外侧，且硅橡胶伞裙的两端通过胶粘设置有法兰；硅橡胶伞裙的内壁上设置有半导体釉层，半导体釉层位于硅橡胶伞裙端部的第一个伞棱以及法兰之间；

硅橡胶伞裙由以下质量份的各物质制成：

复合芯体由以下质量份的各物质制成：

玻璃纤维40份、硅烷偶联剂15份、

双酚A型环氧树脂乳液35份、二氨基二苯砜8份、

内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐2份。

法兰的材质为表面改性剂包覆的氢氧化铝粉体。表面改性剂为硅烷偶联剂。

一种硅橡胶绝缘套管的制作工艺，整体步骤为：

A、硅橡胶伞裙的制备：

首先将质量份为2份的聚甲基氢硅氧烷制成浓度为0.1％的水溶液；然后将质量份为40份的甲基乙烯基硅橡胶、12份的疏水性气相白炭黑、2份的四羰基合镍、38份的氢氧化铝粉、4份的硅藻土、2份的石英粉、3份的氧化锌、3份的二氧化钛、6份的硅酸锆在捏炼机中混合均匀；将制备好的聚甲基氢硅氧烷水溶液缓慢加入至混合均匀所得到的混合物中，继续高温混炼2h，控制温度150℃，制得混炼橡胶；将混炼橡胶放入至硫化机中，通过伞裙模具以及硫化工艺制备得到硅橡胶伞裙；

B、复合芯体的制备：

将质量份为2份的内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐加入到35份的双酚A型环氧树脂乳液中，100℃油浴至溶解，再将8份的二氨基二苯砜溶解于丙酮中，再与加入内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐后双酚A型环氧树脂乳液混合均匀并形成乳液混合液；将15份的硅烷偶联剂溶解至无水乙醇溶液中，再与40份的玻璃纤维相混合，制备成改性玻璃纤维；将改性玻璃纤维浸渍在乳液混合液中，作用15s，然后室温凉置6h，转入烘箱中100℃烘干；然后通过高温模压成型工艺制备复合芯体；

C、法兰的制备：

将氢氧化铝粉体干燥预热，然后投入至高速搅拌混合机中；将硅烷偶联剂丙酮溶液缓慢滴加到高速搅拌混合机中，控制改性温度110℃、时间20min；硅烷偶联剂的用量为0.5％；通过锻造工艺将需求尺寸的法兰加工成型；

D、绝缘套管组装成型：

在硅橡胶伞裙端部的第一个伞棱以及法兰之间涂敷一层半导体釉层，然后将复合芯体、硅橡胶伞裙以及法兰组装成型。

实施例二、

一种硅橡胶绝缘套管，由硅橡胶伞裙、复合芯体、法兰组成；硅橡胶伞裙套置于复合芯体的外侧，且硅橡胶伞裙的两端通过胶粘设置有法兰；硅橡胶伞裙的内壁上设置有半导体釉层，半导体釉层位于硅橡胶伞裙端部的第一个伞棱以及法兰之间；

硅橡胶伞裙由以下质量份的各物质制成：

复合芯体由以下质量份的各物质制成：

玻璃纤维50份、硅烷偶联剂8份、

双酚A型环氧树脂乳液45份、二氨基二苯砜6份、

内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐3份。

法兰的材质为表面改性剂包覆的氢氧化铝粉体。表面改性剂为硅烷偶联剂。

本实施例中绝缘套管的制作工艺，除跟实施例一中各物质的质量份不同以外，其它工艺都与实施例一相同。

实施例三、

一种硅橡胶绝缘套管，由硅橡胶伞裙、复合芯体、法兰组成；硅橡胶伞裙套置于复合芯体的外侧，且硅橡胶伞裙的两端通过胶粘设置有法兰；硅橡胶伞裙的内壁上设置有半导体釉层，半导体釉层位于硅橡胶伞裙端部的第一个伞棱以及法兰之间；

硅橡胶伞裙由以下质量份的各物质制成：

复合芯体由以下质量份的各物质制成：

玻璃纤维45份、硅烷偶联剂10份、

双酚A型环氧树脂乳液40份、二氨基二苯砜7份、

内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐2.5份。

法兰的材质为表面改性剂包覆的氢氧化铝粉体。表面改性剂为硅烷偶联剂。

本实施例中绝缘套管的制作工艺，除跟实施例一中各物质的质量份不同以外，其它工艺都与实施例一相同。

实施例四、

一种硅橡胶绝缘套管，由硅橡胶伞裙、复合芯体、法兰组成；硅橡胶伞裙套置于复合芯体的外侧，且硅橡胶伞裙的两端通过胶粘设置有法兰；硅橡胶伞裙的内壁上设置有半导体釉层，半导体釉层位于硅橡胶伞裙端部的第一个伞棱以及法兰之间；

硅橡胶伞裙由以下质量份的各物质制成：

复合芯体由以下质量份的各物质制成：

玻璃纤维48份、硅烷偶联剂12份、

双酚A型环氧树脂乳液39份、二氨基二苯砜7份、

内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐2份。

法兰的材质为表面改性剂包覆的氢氧化铝粉体。表面改性剂为硅烷偶联剂。

本实施例中绝缘套管的制作工艺，除跟实施例一中各物质的质量份不同以外，其它工艺都与实施例一相同。

实施例五、

一种硅橡胶绝缘套管，由硅橡胶伞裙、复合芯体、法兰组成；硅橡胶伞裙套置于复合芯体的外侧，且硅橡胶伞裙的两端通过胶粘设置有法兰；硅橡胶伞裙的内壁上设置有半导体釉层，半导体釉层位于硅橡胶伞裙端部的第一个伞棱以及法兰之间；

硅橡胶伞裙由以下质量份的各物质制成：

复合芯体由以下质量份的各物质制成：

玻璃纤维43份、硅烷偶联剂14份、

双酚A型环氧树脂乳液42份、二氨基二苯砜6份、

内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐3份。

法兰的材质为表面改性剂包覆的氢氧化铝粉体。表面改性剂为硅烷偶联剂。

本实施例中绝缘套管的制作工艺，除跟实施例一中各物质的质量份不同以外，其它工艺都与实施例一相同。

实施例六、

一种硅橡胶绝缘套管，由硅橡胶伞裙、复合芯体、法兰组成；硅橡胶伞裙套置于复合芯体的外侧，且硅橡胶伞裙的两端通过胶粘设置有法兰；硅橡胶伞裙的内壁上设置有半导体釉层，半导体釉层位于硅橡胶伞裙端部的第一个伞棱以及法兰之间；

硅橡胶伞裙由以下质量份的各物质制成：

复合芯体由以下质量份的各物质制成：

玻璃纤维45份、硅烷偶联剂9份、

双酚A型环氧树脂乳液36份、二氨基二苯砜7份、

内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐2份。

法兰的材质为表面改性剂包覆的氢氧化铝粉体。表面改性剂为硅烷偶联剂。

本实施例中绝缘套管的制作工艺，除跟实施例一中各物质的质量份不同以外，其它工艺都与实施例一相同。

本发明可用于制作硅橡胶材质的绝缘套管，不仅可以有效避免现有瓷质材料因脆性特征和亲水性表面而造成产品使用过程中的脆断和闪络等现象，还具有绿色环保、生产及加工成本低的优点，适应于大规模的推广应用。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种硅橡胶绝缘套管，其特征在于：所述绝缘套管由硅橡胶伞裙、复合芯体、法兰组成；所述硅橡胶伞裙套置于复合芯体的外侧，且硅橡胶伞裙的两端通过胶粘设置有法兰；所述硅橡胶伞裙的内壁上设置有半导体釉层，所述半导体釉层位于硅橡胶伞裙端部的第一个伞棱以及法兰之间；

所述硅橡胶伞裙由以下质量份的各物质制成：

所述复合芯体由以下质量份的各物质制成：

玻璃纤维40-50份、硅烷偶联剂8-15份、

双酚A型环氧树脂乳液35-45份、二氨基二苯砜6-8份、

内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐2-3份。

2.根据权利要求1所述的硅橡胶绝缘套管，其特征在于：所述法兰的材质为表面改性剂包覆的氢氧化铝粉体。

3.根据权利要求2所述的硅橡胶绝缘套管，其特征在于：所述表面改性剂为硅烷偶联剂。

4.一种如权利要求3所述的硅橡胶绝缘套管的制作工艺，其特征在于：所述工艺的整体步骤为：

A、硅橡胶伞裙的制备：

首先将质量份为1-2份的聚甲基氢硅氧烷制成浓度为0.1％的水溶液；然后将质量份为40-50份的甲基乙烯基硅橡胶、12-25份的疏水性气相白炭黑、1-2份的四羰基合镍、38-42份的氢氧化铝粉、3-4份的硅藻土、2-3份的石英粉、2-3份的氧化锌、3-4份的二氧化钛、4-6份的硅酸锆在捏炼机中混合均匀；将制备好的聚甲基氢硅氧烷水溶液缓慢加入至混合均匀所得到的混合物中，继续高温混炼2h，控制温度150℃，制得混炼橡胶；将混炼橡胶放入至硫化机中，通过伞裙模具以及硫化工艺制备得到硅橡胶伞裙；

B、复合芯体的制备：

将质量份为2-3份的内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐加入到35-45份的双酚A型环氧树脂乳液中，100℃油浴至溶解，再将6-8份的二氨基二苯砜溶解于丙酮中，再与加入内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐后双酚A型环氧树脂乳液混合均匀并形成乳液混合液；将8-15份的硅烷偶联剂溶解至无水乙醇溶液中，再与40-50份的玻璃纤维相混合，制备成改性玻璃纤维；将改性玻璃纤维浸渍在乳液混合液中，作用15s，然后室温凉置6h，转入烘箱中100℃烘干；然后通过高温模压成型工艺制备复合芯体；

C、法兰的制备：

将氢氧化铝粉体干燥预热，然后投入至高速搅拌混合机中；将硅烷偶联剂丙酮溶液缓慢滴加到高速搅拌混合机中，控制改性温度110℃、时间20min；硅烷偶联剂的用量为0.5％；通过锻造工艺将需求尺寸的法兰加工成型；

D、绝缘套管组装成型：

在硅橡胶伞裙端部的第一个伞棱以及法兰之间涂敷一层半导体釉层，然后将复合芯体、硅橡胶伞裙以及法兰组装成型。