CN110776305A - 一种电瓷绝缘子及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电瓷绝缘子，包括以下重量份的原料：改性陶瓷55‑65份、叶腊石20‑30份、黏土10‑20份、活性二氧化硅4‑10份、硅灰石2‑5份；改性陶瓷的制备方法为将陶瓷先采用质子辐照处理，然后加入到球磨机中进行研磨，先以100‑200r/min的转速进行研磨10min。本发明的陶瓷采用改性的方法将其与叶腊石、黏土等组合，叶腊石具有高的耐温性能，而活性二氧化硅在煅烧等条件下具有活化能力，提高原料间的组合效果，硅灰石具有针状结构，能够穿插到材料中，从而完善材料的韧性、耐冲击、耐高温等性能。
Description
技术领域
本发明涉及电瓷绝缘子技术领域，具体涉及一种电瓷绝缘子及其制备方法。
背景技术
绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用，其在架空输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地，同时也是为了增加爬电距离，通常由玻璃或陶瓷制成。在实际应用中由于瓷绝缘子在耐候性、机械强度以及成本等方面均具有优势，因而得到了广泛的应用。瓷绝缘子分类众多，按结构可分为支柱(柱式)绝缘子、悬式绝缘子、针式绝缘子、蝶式绝缘子、拉紧绝缘。
传统的电力机车上用到的电瓷绝缘子多为橡胶和树脂复合，这种组合材料耐高温明显效果差，而现有的多为陶瓷与矿石复合形成的绝缘子，如中国专利文献公开号CN108101526A公开了一种电瓷绝缘子及其制备方法，所述电瓷绝缘子包括如下质量份数的原料：陶瓷粉40～60份、莫来石粉20～30份、矿化剂3～8份、分散剂8～15份、成型剂0.5～1份、稀土掺杂剂2～12份；所述电瓷绝缘子的制备方法按照如下步骤进行：湿混：取所述陶瓷粉、所述莫来石粉、所述矿化剂以及所述稀土掺杂剂置于混匀机中进行混匀，得混匀物料；干燥；该种电瓷绝缘子耐高温得到明显改善，但是韧性、耐冲击性会变差，如何将橡胶、树脂材料与陶瓷等材料进行调配，在完善高温性能上，协调韧性、耐冲击性能是本发明研究的主要方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电瓷绝缘子及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电瓷绝缘子，包括以下重量份的原料：
改性陶瓷55-65份、叶腊石20-30份、黏土10-20份、活性二氧化硅4-10份、硅灰石2-5份；改性陶瓷的制备方法为将陶瓷先采用质子辐照处理，然后加入到球磨机中进行研磨，先以100-200r/min的转速进行研磨10min，然后加入橡胶改性剂，再以200-600r/min的转速研磨30-40min，得到的研磨浆料送入到不锈钢高压釜中封闭，然后在120-130℃下反应15-17h，随后冷却至室温，将溶液以6000-8000r/min的转速离心15-25min，得到浆料送入到煅烧炉中进行煅烧，煅烧10-20min，煅烧温度为200-300℃，得到改性陶瓷。
优选地，所述电瓷绝缘子包括以下重量百分比的原料：
改性陶瓷57-62份、叶腊石23-28份、黏土14-17份、活性二氧化硅5-8份、硅灰石3-4份。
优选地，所述电瓷绝缘子包括以下重量百分比的原料：
改性陶瓷60份、叶腊石25份、黏土15份、活性二氧化硅7份、硅灰石3.5份。
优选地，所述质子辐照时质子的能量为140-150keV，各能量下入射的质子数为8-10×103个。
优选地，所述质子辐照时质子的能量为145keV，各能量下入射的质子数为9×103个。
优选地，所述改性陶瓷的制备方法中橡胶改性剂的制备方法为将苯基硅橡胶加入到丙酮溶剂中，然后采用60Cor辐射源照射处理，先以200-500Kw的功率照射20-30min，然后再以1000Kw的功率照射15min，照射结束，再向其中加入改性槟榔，然后加入硅烷偶联剂KH560，以200-1000r/min的转速搅拌20-30min，最后加入纳米金属铝，继续搅拌40-50min，得到橡胶改性剂。
优选地，所述改性槟榔的制备方法为将槟榔先捣碎，然后沥干，置于烘箱中烘干40-50min，烘干温度为55-65℃，然后再采用等离子体辐照10-20min，辐照功率为500-1000W，即可。
优选地，所述黏土为蒙脱石、伊利石、高岭石中的一种或多种的组合。
本发明还提供了一种制备电瓷绝缘子的方法，包括以下步骤：
步骤一，称取以上重量份原料：
步骤二，将原料依次加入高速搅拌器中，以550-560r/min的转速搅拌35-45min，然后再进行热压烧结，热压烧结后进行煅烧20-30min，煅烧温度为1000-1500℃，得到电瓷绝缘子。
优选地，所述热压烧结的温度为300-600℃，烧结压力为10-30MPa，烧结时间为30-40min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的陶瓷采用改性的方法将其与叶腊石、黏土等组合，叶腊石具有高的耐温性能，而活性二氧化硅在煅烧等条件下具有活化能力，提高原料间的组合效果，硅灰石具有针状结构，能够穿插到材料中，从而完善材料的韧性、耐冲击、耐高温等性能。
(2)陶瓷先采用质子辐照处理目的是使基体结构变的松散，便于改性处理，在研磨中加入的橡胶改性剂采用苯基硅橡胶作为基体，再研磨中可使苯基硅橡胶不断的渗入到松散的陶瓷结构中，从而改善陶瓷基体的韧性和冲击强度，改性槟榔能够起到助研磨效果，槟榔中的大量纤维穿插在陶瓷中，破坏陶瓷微观结构，从而提高苯基硅橡胶改性效果，最后煅烧，完善陶瓷表面结构，从而提高了陶瓷的整体性能。
(3)本发明实施例3的抗冲击提高率为35.9％，耐温提高率为29.9％，而对比例2的抗冲击提高率为24.3％，耐温提高率为25.1％，可知本发明的抗冲击、耐温均有显著改善，且二者可协调式提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例的一种电瓷绝缘子，包括以下重量份的原料：
改性陶瓷55份、叶腊石20份、黏土10份、活性二氧化硅4份、硅灰石2份；改性陶瓷的制备方法为将陶瓷先采用质子辐照处理，然后加入到球磨机中进行研磨，先以100r/min的转速进行研磨10min，然后加入橡胶改性剂，再以200r/min的转速研磨30min，得到的研磨浆料送入到不锈钢高压釜中封闭，然后在120℃下反应15h，随后冷却至室温，将溶液以6000r/min的转速离心15min，得到浆料送入到煅烧炉中进行煅烧，煅烧10min，煅烧温度为200℃，得到改性陶瓷。
本实施例的质子辐照时质子的能量为140keV，各能量下入射的质子数为8×103个。
本实施例的改性陶瓷的制备方法中橡胶改性剂的制备方法为将苯基硅橡胶加入到丙酮溶剂中，然后采用60Cor辐射源照射处理，先以200Kw的功率照射20min，然后再以1000Kw的功率照射15min，照射结束，再向其中加入改性槟榔，然后加入硅烷偶联剂KH560，以200/min的转速搅拌20min，最后加入纳米金属铝，继续搅拌40min，得到橡胶改性剂。
本实施例的改性槟榔的制备方法为将槟榔先捣碎，然后沥干，置于烘箱中烘干40min，烘干温度为55℃，然后再采用等离子体辐照10min，辐照功率为500W，即可。
本实施例的黏土为蒙脱石。
本发明还提供了一种制备电瓷绝缘子的方法，包括以下步骤：
步骤一，称取以上重量份原料：
步骤二，将原料依次加入高速搅拌器中，以550r/min的转速搅拌35min，然后再进行热压烧结，热压烧结后进行煅烧20min，煅烧温度为1000℃，得到电瓷绝缘子。
实施例2：
本实施例的一种电瓷绝缘子，包括以下重量份的原料：
改性陶瓷65份、叶腊石30份、黏土20份、活性二氧化硅10份、硅灰石5份；改性陶瓷的制备方法为将陶瓷先采用质子辐照处理，然后加入到球磨机中进行研磨，先以200r/min的转速进行研磨10min，然后加入橡胶改性剂，再以600r/min的转速研磨40min，得到的研磨浆料送入到不锈钢高压釜中封闭，然后在130℃下反应17h，随后冷却至室温，将溶液以8000r/min的转速离心25min，得到浆料送入到煅烧炉中进行煅烧，煅烧20min，煅烧温度为300℃，得到改性陶瓷。
本实施例的质子辐照时质子的能量为150keV，各能量下入射的质子数为10×103个。
本实施例的改性陶瓷的制备方法中橡胶改性剂的制备方法为将苯基硅橡胶加入到丙酮溶剂中，然后采用60Cor辐射源照射处理，先以500Kw的功率照射30min，然后再以1000Kw的功率照射15min，照射结束，再向其中加入改性槟榔，然后加入硅烷偶联剂KH560，以1000r/min的转速搅拌30min，最后加入纳米金属铝，继续搅拌50min，得到橡胶改性剂。
本实施例的改性槟榔的制备方法为将槟榔先捣碎，然后沥干，置于烘箱中烘干50min，烘干温度为65℃，然后再采用等离子体辐照20min，辐照功率为1000W，即可。
本实施例的黏土为伊利石。
本发明还提供了一种制备电瓷绝缘子的方法，包括以下步骤：
步骤一，称取以上重量份原料：
步骤二，将原料依次加入高速搅拌器中，以560r/min的转速搅拌45min，然后再进行热压烧结，热压烧结后进行煅烧30min，煅烧温度为1500℃，得到电瓷绝缘子。
本实施例的热压烧结的温度为600℃，烧结压力为30MPa，烧结时间为40min。
实施例3：
本实施例的一种电瓷绝缘子，包括以下重量份的原料：
改性陶瓷60份、叶腊石25份、黏土15份、活性二氧化硅7份、硅灰石3.5份；改性陶瓷的制备方法为将陶瓷先采用质子辐照处理，然后加入到球磨机中进行研磨，先以150r/min的转速进行研磨10min，然后加入橡胶改性剂，再以400r/min的转速研磨35min，得到的研磨浆料送入到不锈钢高压釜中封闭，然后在125℃下反应16h，随后冷却至室温，将溶液以6000-8000r/min的转速离心20min，得到浆料送入到煅烧炉中进行煅烧，煅烧15min，煅烧温度为250℃，得到改性陶瓷。
本实施例的质子辐照时质子的能量为145keV，各能量下入射的质子数为9×103个。
本实施例的改性陶瓷的制备方法中橡胶改性剂的制备方法为将苯基硅橡胶加入到丙酮溶剂中，然后采用60Cor辐射源照射处理，先以350Kw的功率照射25min，然后再以1000Kw的功率照射15min，照射结束，再向其中加入改性槟榔，然后加入硅烷偶联剂KH560，以600r/min的转速搅拌25min，最后加入纳米金属铝，继续搅拌45min，得到橡胶改性剂。
本实施例的改性槟榔的制备方法为将槟榔先捣碎，然后沥干，置于烘箱中烘干45min，烘干温度为60℃，然后再采用等离子体辐照15min，辐照功率为750W，即可。
本实施例的黏土为高岭石。
本发明还提供了一种制备电瓷绝缘子的方法，包括以下步骤：
步骤一，称取以上重量份原料：
步骤二，将原料依次加入高速搅拌器中，以600r/min的转速搅拌40min，然后再进行热压烧结，热压烧结后进行煅烧25min，煅烧温度为1250℃，得到电瓷绝缘子。
本实施例的热压烧结的温度为450℃，烧结压力为15MPa，烧结时间为35min。
对比例1：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是陶瓷未改性处理。
对比例2：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是采用现有的陶瓷绝缘子。
将实施例1-3及对比例1-2的材料进行性能测试，测试结果如表1所示
| 组别 | 抗冲击提高率(％) | 耐温提高率(％) |
| 实施例1 | 35.5 | 22.4 |
| 实施例2 | 35.1 | 29.1 |
| 实施例3 | 35.9 | 29.9 |
| 对比例1 | 28.2 | 26.9 |
| 对比例2 | 24.3 | 25.1 |
表1
从表1可知，本发明实施例3的抗冲击提高率为35.9％，耐温提高率为29.9％，而对比例2的抗冲击提高率为24.3％，耐温提高率为25.1％，可知本发明的抗冲击、耐温均有显著改善，且二者可协调式提高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种电瓷绝缘子，其特征在于，包括以下重量份的原料：
改性陶瓷55-65份、叶腊石20-30份、黏土10-20份、活性二氧化硅4-10份、硅灰石2-5份；改性陶瓷的制备方法为将陶瓷先采用质子辐照处理，然后加入到球磨机中进行研磨，先以100-200r/min的转速进行研磨10min，然后加入橡胶改性剂，再以200-600r/min的转速研磨30-40min，得到的研磨浆料送入到不锈钢高压釜中封闭，然后在120-130℃下反应15-17h，随后冷却至室温，将溶液以6000-8000r/min的转速离心15-25min，得到浆料送入到煅烧炉中进行煅烧，煅烧10-20min，煅烧温度为200-300℃，得到改性陶瓷。
2.根据权利要求1所述的一种电瓷绝缘子，其特征在于，所述电瓷绝缘子包括以下重量百分比的原料：
改性陶瓷57-62份、叶腊石23-28份、黏土14-17份、活性二氧化硅5-8份、硅灰石3-4份。
3.根据权利要求1所述的一种电瓷绝缘子，其特征在于，所述电瓷绝缘子包括以下重量百分比的原料：
改性陶瓷60份、叶腊石25份、黏土15份、活性二氧化硅7份、硅灰石3.5份。
4.根据权利要求1所述的一种电瓷绝缘子，其特征在于，所述质子辐照时质子的能量为140-150keV，各能量下入射的质子数为8-10×103个。
5.根据权利要求4所述的一种电瓷绝缘子，其特征在于，所述质子辐照时质子的能量为145keV，各能量下入射的质子数为9×103个。
6.根据权利要求1所述的一种电瓷绝缘子，其特征在于，所述改性陶瓷的制备方法中橡胶改性剂的制备方法为将苯基硅橡胶加入到丙酮溶剂中，然后采用60Cor辐射源照射处理，先以200-500Kw的功率照射20-30min，然后再以1000Kw的功率照射15min，照射结束，再向其中加入改性槟榔，然后加入硅烷偶联剂KH560，以200-1000r/min的转速搅拌20-30min，最后加入纳米金属铝，继续搅拌40-50min，得到橡胶改性剂。
7.根据权利要求6所述的一种电瓷绝缘子，其特征在于，所述改性槟榔的制备方法为将槟榔先捣碎，然后沥干，置于烘箱中烘干40-50min，烘干温度为55-65℃，然后再采用等离子体辐照10-20min，辐照功率为500-1000W，即可。
8.根据权利要求1所述的一种电瓷绝缘子，其特征在于，所述黏土为蒙脱石、伊利石、高岭石中的一种或多种的组合。
9.一种制备如权利要求1-8任一项所述的电瓷绝缘子的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，称取以上重量份原料：
步骤二，将原料依次加入高速搅拌器中，以550-560r/min的转速搅拌35-45min，然后再进行热压烧结，热压烧结后进行煅烧20-30min，煅烧温度为1000-1500℃，得到电瓷绝缘子。
10.根据权利要求9所述的一种电瓷绝缘子的制备方法，其特征在于，所述热压烧结的温度为300-600℃，烧结压力为10-30MPa，烧结时间为30-40min。
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