CN110718343B - 一种氧化铝瓷芯棒复合绝缘子及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种氧化铝瓷芯棒复合绝缘子，包括氧化铝瓷芯棒以及包覆于氧化铝瓷芯棒外部的伞裙外套，所述氧化铝瓷芯棒为圆柱状，所述氧化铝瓷芯棒侧面至少设有一个凹槽；所述氧化铝瓷芯棒外侧壁设有增强部；所述增强部包括沟槽或凸起，所述沟槽或凸起在所述氧化铝瓷芯棒外表面围成网格状区域；所述网格状区域上设有若干无序排列的三角形定位块，本发明还公开了上述绝缘子的制作方法，该结构和方法的结合，使得绝缘子的弯曲强度得到增强，同时也提高了其与硅橡胶伞裙外套的粘结力。

Description

一种氧化铝瓷芯棒复合绝缘子及其制作方法
技术领域
本发明涉及绝缘子领域，特别是一种氧化铝瓷芯棒复合绝缘子及其制作方法。
背景技术
绝缘子包括中间的主体以及在主体侧面的伞裙、绝缘子主体两端的安装部件(安装部件一般是金具或法兰)；现有技术中，绝缘子有电瓷的和橡胶的两种，电瓷的绝缘子具有抗老化性好的优点、但是它具有比较笨重、成本高的缺点；橡胶的绝缘子具有重量轻的优点，但是它不耐老化、承受强度差的缺点，现有技术中还出现了一种内部具有树脂芯的绝缘子，但是树脂芯也具有成本高的缺点，这些缺点影响了绝缘子的正常使用和推广。
但是瓷芯的表面如果添加釉层，既能够增加瓷芯的机械强度，又有一定的疏水性能，但是硅橡胶伞裙与其结合力将会大大降低，如何提高瓷芯棒釉层与硅橡胶伞裙的界面结合力成为研究的重点。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种氧化铝瓷芯棒复合绝缘子，包括氧化铝瓷芯棒以及包覆于氧化铝瓷芯棒外部的伞裙外套，所述氧化铝瓷芯棒为圆柱状，所述氧化铝瓷芯棒侧面至少设有一个凹槽；
所述氧化铝瓷芯棒外侧壁设有增强部。
优选地，所述增强部包括沟槽或凸起，所述沟槽或凸起在所述氧化铝瓷芯棒外表面围成网格状区域。
优选地，所述网格状区域上设有若干无序排列的三角形定位块。
优选地，所述三角形定位块的其中一个夹角为30-40°，相邻的三角形定位块每条边均不在同一条直线上。
优选地，所述伞裙外套采用硅橡胶，所述氧化铝瓷芯棒外表面设有一釉层；
和/或所述氧化铝瓷芯棒的侧壁中间设有一个或多个贯穿孔。
优选地，包含以下重量份数的原料：工业氧化铝粉10-30份、煅烧铝矾土粉5-10份、长石20-25份、黏土25-35份、煅烧高岭土20-40份。
本发明还公开了一种氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制作方法，包含以下步骤：
S1：将所述原料混合，湿法研磨至粉料粒度小于5μm的泥浆，将合格的泥浆压榨真空炼泥；
S2：采用模具成型法，制备出氧化铝瓷芯棒生坯；
S3：对氧化铝瓷芯棒生坯喷涂或浸釉、一次烧成，制得瓷芯棒半成品；所述釉包含以下重量份数的原料：硅溶胶3-10份，甲基硅烷1-4份，乙酸15-25份，丙醇75-90份，预制鳞片状玻璃10-30份；
S4：清理瓷芯棒半成品表面污染物，然后烘干；取出后刷上一层粘结剂，放入硅橡胶注射模具中，采用硫化工艺将其与硅橡胶进行成型，制得复合绝缘子。
优选地，所述一次烧成的工艺为25℃-80℃0.5-1h、80-100℃0.5-1h、100-700℃2-3h、700-1000℃2-3h，1000℃-1250℃2-3h、1250℃-1300℃1.5-3h。
优选地，所述预制鳞片状玻璃的处理工序为将鳞片状玻璃浸渍在偶联剂溶液中3-5h，取出，干燥制得；所述鳞片状玻璃的粒径为20-100微米。
优选地，所述偶联剂溶液采用按重量份数算的乙烯基三乙酰基硅烷0.1-0.5份、丁二烯基三乙氧基硅烷1-3份、乙烯基硅油0.05-0.1份、稀释剂20-35份、活性剂0.01-0.05份。
本发明的有益效果：
(1)本发明在氧化铝瓷芯棒外侧壁设置增强部，增强部为与氧化铝瓷芯棒外表面围成的网格状区域，同时在网格状区域内设置相邻三角形定位块的每一条边均不在同一条直线上，形成中间带有定位区间的网络结构，防止了传统方式中陶瓷体与硅橡胶接触面的滑移，进而提高了氧化铝瓷芯棒的弯曲性能；
(2)氧化铝瓷芯棒的侧壁中间设置一个或多个贯穿孔，可以在贯穿孔内安装定位件，实现外面的伞裙和芯棒结合的更牢固；
(3)通过在釉料中添加预制的鳞片状玻璃，其中预制的鳞片状玻璃提前在偶联剂中浸渍进行预处理，该处理方式一方面鳞片状玻璃的堆叠形成鱼鳞结构，进一步防止陶瓷体与硅橡胶接触面的滑移，另一方面偶联剂的添加，有效地改善了釉面与硅橡胶基体之间的界面应力，结合更牢固，防止长时间使用后产生空隙，影响绝缘子的电气性能；
(4)一次烧成工艺的温度调整，低温段的分段式烧成，更利于水分的排除，而且能够防止生坯的过快收缩，同时在微观结构中结合鳞片状玻璃熔融后与陶瓷晶相之间的结合，由于玻璃的表面浸渍有偶联剂，经偶联剂处理后的玻璃在与陶瓷晶相扩散时，扩散能力加强；使得鳞片状玻璃与瓷芯棒结合力更强，从而使其弯曲强度进一步提高；
(5)本发明的增强部的设置与制作方法的结合，其综合作用提高了瓷芯棒的弯曲强度，以及硅橡胶伞裙外套与氧化铝瓷芯棒的粘结力。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明氧化铝瓷芯棒的结构示意图；
图3是本发明网格状区域的结构示意图；
图中，100-氧化铝瓷芯棒，101-凹槽，102-网格状区域，103-三角形定位块，200-伞裙外套。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
以下实施例、对比例中采用的硫化工艺具体为采用金具附件外径与合模后模腔内径紧密切合的方式定位，通过螺杆匀速旋转均匀挤出高温硅橡胶。高温硅橡胶充满模腔空隙与陶瓷芯棒釉料充分接触，期间通过四次合模力的简谐波动，排除模腔热空气，使高温硅橡胶完全并密实的充满模腔空隙。也可以采用其他方式的硫化工艺，并不局限于此。
作为本发明中能够使用的粘结剂，使用耐久性良好的树脂，但可根据用途和目的选择各种粘结剂使用。例如，可以使用如SiO2系之类的无机粘结剂；以照射紫外线进行固化的方式实施的、包含丙烯酸酯体、低聚物等的UV粘结剂；如MMA、MA之类的丙烯酸粘结剂；如氟改性硅之类的硅粘结剂；如乙烯基、环氧基、胺类复合硅之类的有机无机复合粘结剂；具有羟基的丙烯酸类和异氰酸酯进行氨基甲酸酯化反应的氨基甲酸酯粘结剂等，特别是纳米化的无机粘结剂。
实施例1
如图1-3所示，一种氧化铝瓷芯棒复合绝缘子，包括氧化铝瓷芯棒100以及包覆于氧化铝瓷芯棒100外部的伞裙外套200，所述氧化铝瓷芯棒100为圆柱状，所述氧化铝瓷芯棒100侧面至少设有一个凹槽101；
所述氧化铝瓷芯棒100外侧壁设有增强部。
具体实施时，所述增强部包括沟槽或凸起，所述沟槽或凸起在所述氧化铝瓷芯棒外表面围成网格状区域102。
具体地，所述网格状区域102上设有若干无序排列的三角形定位块103。
具体地，所述三角形定位块103的其中一个夹角为30-40°，相邻的三角形定位块103每条边均不在同一条直线上。
所述伞裙外套200采用硅橡胶，所述氧化铝瓷芯棒100外表面设有一釉层；
还有一些实施中，所述氧化铝瓷芯棒100的侧壁中间设有一个或多个贯穿孔104。
实施例2
一种氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制作方法，包含以下步骤：
S1：将按重量份数计算的工业氧化铝粉10份、煅烧铝矾土粉5份、长石20份、黏土25份、煅烧高岭土20份的原料混合，湿法研磨至粉料粒度小于5μm的泥浆，将合格的泥浆压榨真空炼泥；
S2：采用模具成型法，制备出氧化铝瓷芯棒生坯；具体实施时模具采用具有网格状和三角形定位块的模具；
S3：对氧化铝瓷芯棒生坯喷涂或浸釉、一次烧成，制得瓷芯棒半成品；所述釉包含以下重量份数的原料：硅溶胶3份，甲基硅烷1份，乙酸15份，丙醇75份，预制鳞片状玻璃10份；所述预制鳞片状玻璃的处理工序为将鳞片状玻璃浸渍在偶联剂溶液中3h，取出，干燥制得；所述鳞片状玻璃的粒径为20微米；所述偶联剂溶液采用按重量份数算的乙烯基三乙酰基硅烷0.1份、丁二烯基三乙氧基硅烷1份、乙烯基硅油0.05份、稀释剂20份、活性剂0.01份，稀释剂采用无水乙醇，活性剂采用二丁基二月桂酸锡；
一次烧成的工艺为25℃-80℃0.5h、80-100℃0.5h、100-700℃2h、700-1000℃2h，1000℃-1250℃2h、1250℃-1300℃1.5h；
S4：清理瓷芯棒半成品表面污染物，然后烘干；取出后刷上一层粘结剂，放入硅橡胶注射模具中，采用硫化工艺将其与硅橡胶进行成型，制得复合绝缘子；本实施例粘结剂采用丙烯酸粘结剂。
实施例3
一种氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制作方法，包含以下步骤：
S1：将按重量份数计算的工业氧化铝粉20份、煅烧铝矾土粉10份、长石20份、黏土35份、煅烧高岭土20份的原料混合，湿法研磨至粉料粒度小于5μm的泥浆，将合格的泥浆压榨真空炼泥；
S2：采用模具成型法，制备出氧化铝瓷芯棒生坯；
S3：对氧化铝瓷芯棒生坯喷涂或浸釉、一次烧成，制得瓷芯棒半成品；所述釉包含以下重量份数的原料：硅溶胶3份，甲基硅烷2份，乙酸20份，丙醇80份，预制鳞片状玻璃20份；所述预制鳞片状玻璃的处理工序为将鳞片状玻璃浸渍在偶联剂溶液中4h，取出，干燥制得；所述鳞片状玻璃的粒径为20微米；所述偶联剂溶液采用按重量份数算的乙烯基三乙酰基硅烷0.3份、丁二烯基三乙氧基硅烷2份、乙烯基硅油0.07份、稀释剂30份、活性剂0.03份，稀释剂采用无水乙醇，活性剂采用二丁基二月桂酸锡；
一次烧成的工艺为25℃-80℃0.5h、80-100℃1h、100-700℃3h、700-1000℃2h，1000℃-1250℃3h、1250℃-1300℃3h；
S4：清理瓷芯棒半成品表面污染物，然后烘干；取出后刷上一层粘结剂，放入硅橡胶注射模具中，采用硫化工艺将其与硅橡胶进行成型，制得复合绝缘子；本实施例粘结剂采用丙烯酸粘结剂。
实施例4
一种氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制作方法，包含以下步骤：
S1：将按重量份数计算的工业氧化铝粉30份、煅烧铝矾土粉7份、长石25份、黏土35份、煅烧高岭土40份的原料混合，湿法研磨至粉料粒度小于5μm的泥浆，将合格的泥浆压榨真空炼泥；
S2：采用模具成型法，制备出氧化铝瓷芯棒生坯；
S3：对氧化铝瓷芯棒生坯喷涂或浸釉、一次烧成，制得瓷芯棒半成品；所述釉包含以下重量份数的原料：硅溶胶10份，甲基硅烷4份，乙酸25份，丙醇90份，预制鳞片状玻璃30份；所述预制鳞片状玻璃的处理工序为将鳞片状玻璃浸渍在偶联剂溶液中5h，取出，干燥制得；所述鳞片状玻璃的粒径为20微米；所述偶联剂溶液采用按重量份数算的乙烯基三乙酰基硅烷0.5份、丁二烯基三乙氧基硅烷3份、乙烯基硅油0.1份、稀释剂35份、活性剂0.05份，稀释剂采用无水乙醇，活性剂采用二丁基二月桂酸锡；
一次烧成的工艺为25℃-80℃1h、80-100℃0.5h、100-700℃2h、700-1000℃3h，1000℃-1250℃2h、1250℃-1300℃2h；
S4：清理瓷芯棒半成品表面污染物，然后烘干；取出后刷上一层粘结剂，放入硅橡胶注射模具中，采用硫化工艺将其与硅橡胶进行成型，制得复合绝缘子；本实施例粘结剂采用丙烯酸粘结剂。
实施例5
本实施例是在实施例3的基础上作出的进一步优化，具体是所述鳞片状玻璃的粒径为40微米。
实施例6
本实施例是在实施例3的基础上作出的进一步优化，具体是所述鳞片状玻璃的粒径为60微米。
实施例7
本实施例是在实施例3的基础上作出的进一步优化，具体是所述鳞片状玻璃的粒径为80微米。
实施例8
本实施例是在实施例3的基础上作出的进一步优化，具体是所述鳞片状玻璃的粒径为100微米。
对比例1
一种氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制作方法，包含以下步骤：
S1：将按重量份数计算的工业氧化铝粉30份、煅烧铝矾土粉7份、长石25份、黏土35份、煅烧高岭土40份的原料混合，湿法研磨至粉料粒度小于5μm的泥浆，将合格的泥浆压榨真空炼泥；
S2：采用模具成型法，制备出氧化铝瓷芯棒生坯；
S3：对氧化铝瓷芯棒生坯喷涂或浸釉、一次烧成，制得瓷芯棒半成品；所述釉包含以下重量份数的原料：硅溶胶10份，甲基硅烷4份，乙酸25份，丙醇90份；
一次烧成的工艺为25℃-80℃1h、80-100℃0.5h、100-700℃2h、700-1000℃3h，1000℃-1250℃2h、1250℃-1300℃2h；
S4：清理瓷芯棒半成品表面污染物，然后烘干；取出后刷上一层粘结剂，放入硅橡胶注射模具中，采用硫化工艺将其与硅橡胶进行成型，制得复合绝缘子。
对比例2
一种氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制作方法，包含以下步骤：
S1：将按重量份数计算的工业氧化铝粉30份、煅烧铝矾土粉7份、长石25份、黏土35份、煅烧高岭土40份的原料混合，湿法研磨至粉料粒度小于5μm的泥浆，将合格的泥浆压榨真空炼泥；
S2：采用模具成型法，制备出氧化铝瓷芯棒生坯；
S3：对氧化铝瓷芯棒生坯喷涂或浸釉、一次烧成，制得瓷芯棒半成品；所述釉包含以下重量份数的原料：硅溶胶10份，甲基硅烷4份，乙酸25份，丙醇90份，预制鳞片状玻璃30份；所述预制鳞片状玻璃的处理工序为将鳞片状玻璃浸渍在偶联剂溶液中5h，取出，干燥制得；所述鳞片状玻璃的粒径为20微米；所述偶联剂溶液采用按重量份数算的乙烯基三乙酰基硅烷0.5份、丁二烯基三乙氧基硅烷3份、乙烯基硅油0.1份、稀释剂35份、活性剂0.05份，稀释剂采用无水乙醇，活性剂采用二丁基二月桂酸锡；
一次烧成的工艺为25℃-100℃1h、100-700℃2h、700-1000℃3h，1000℃-1250℃2h、1250℃-1300℃2h；
S4：清理瓷芯棒半成品表面污染物，然后烘干；取出后刷上一层粘结剂，放入硅橡胶注射模具中，采用硫化工艺将其与硅橡胶进行成型，制得复合绝缘子。
对上述实施例3-8、对比例1-2的绝缘子试样进行性能测试，测试方法如下：
试验1：拉伸试验：按照ISO527进行测试：采用拉力测试机分别夹持住氧化铝瓷芯棒和硅橡胶伞裙部位，垂直于氧化铝瓷芯棒与硅橡胶伞裙界面方向进行拉伸，拉伸速度为10mm/s；观察其断裂情况；
试验2：精细陶瓷弯曲强度试验方法GB/T6569-2006，测试瓷芯棒的弯曲强度；
测试值见表1；
Figure BDA0002239027170000081
从上表可以看出，实施例3-8的试样的测试性能优于对比例1-2，其中实施例4性能最优，其中对比例1中添加无预制鳞片状玻璃成分的釉料，对比例1中弯曲强度降低，说明本发明添加预制鳞片状玻璃成分对弯曲强度影响较大，主要原因：其中预制的鳞片状玻璃提前在偶联剂中浸渍进行预处理，该处理方式一方面鳞片状玻璃的堆叠形成鱼鳞结构，进一步防止陶瓷体与硅橡胶接触面的滑移，另一方面偶联剂的添加，有效地改善了釉面与硅橡胶基体之间的界面应力，结合更牢固，防止长时间使用后产生空隙，这也说明了实施例试样的拉伸试验的断裂部位不同的原因，即硅橡胶伞裙外套断裂，说明硅橡胶伞裙外套与氧化铝瓷芯棒的结合牢固而没有拉断；还有与在氧化铝瓷芯棒外侧壁设置增强部结合，增强部为与氧化铝瓷芯棒外表面围成的网格状区域，同时在网格状区域内设置相邻三角形定位块的每一条边均不在同一条直线上，形成中间带有定位区间的网络结构，防止了传统方式中陶瓷体与硅橡胶接触面的滑移，结构的设置和工艺的结合进而提高了氧化铝瓷芯棒的弯曲性能；对比例2的一次烧成工艺的改变，具体是烧成温度阶段的改变，其中在低温段采用的分段式烧成，更利于水分的排除，而且能够防止生坯的过快收缩，同时在微观结构中结合鳞片状玻璃熔融后与陶瓷晶相之间的结合，由于玻璃的表面浸渍有偶联剂，在与陶瓷晶相扩散时，扩散能力加强；从而使其弯曲强度得到提高。
上述实施例仅描述现有设备最优使用方式，而运用类似的常用手段代替本实施例中的元素，均落入保护范围。

Claims (2)

1.一种氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制作方法，氧化铝瓷芯棒复合绝缘子，包含以下重量份数的原料：工业氧化铝粉10-30份、煅烧铝矾土粉5-10份、长石20-25份、黏土25-35份、煅烧高岭土20-40份，其特征在于：包含以下步骤：
S1：将所述原料混合，湿法研磨至粉料粒度小于5μm的泥浆，将合格的泥浆压榨真空炼泥；
S2：采用模具成型法，制备出氧化铝瓷芯棒生坯；
S3：对氧化铝瓷芯棒生坯喷涂或浸釉、一次烧成，制得瓷芯棒半成品；所述釉包含以下重量份数的原料：硅溶胶3-10份，甲基硅烷1-4份，乙酸15-25份，丙醇75-90份，预制鳞片状玻璃10-30份；所述一次烧成的工艺为25℃-80℃0.5-1h、80-100℃0.5-1h、100-700℃2-3h、700-1000℃2-3h，1000℃-1250℃2-3h、1250℃-1300℃1.5-3h；所述预制鳞片状玻璃的处理工序为将鳞片状玻璃浸渍在偶联剂溶液中3-5h，取出，干燥制得；所述鳞片状玻璃的粒径为20-100微米；
S4：清理瓷芯棒半成品表面污染物，然后烘干；取出后刷上一层粘结剂，放入硅橡胶注射模具中，采用硫化工艺将其与硅橡胶进行成型，制得复合绝缘子。
2.根据权利要求1所述的一种氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制作方法，其特征在于：所述偶联剂溶液采用按重量份数算的乙烯基三乙酰基硅烷0.1-0.5份、丁二烯基三乙氧基硅烷1-3份、乙烯基硅油0.05-0.1份、稀释剂20-35份、活性剂0.01-0.05份。
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