CN110950534B - 一种玻璃绝缘子材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玻璃绝缘子材料，包括以下重量份的原料：改性玻璃料55‑65份、膨化膨润土粉15‑25份、富镁铝镁尖晶石8‑14份、金刚石粉2‑6份、氧化镁填料10‑20份；所述改性玻璃料的制备方法为选取废弃玻璃，水洗、沥干然后送入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为700‑1100℃，熔炼时间为50‑60min。本发明的玻璃料先熔炼处理，然后加入针状α‑氧化铝、硅灰石粉进行改性处理，针状α‑氧化铝、硅灰石粉均为针状结构，二者长度和粒径不同，穿插到玻璃料中可起到互配效果，提高了玻璃料的紧密度，从而改善基体的强度等性能。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘子材料技术领域，具体涉及一种玻璃绝缘子材料及其制备方法。
背景技术
绝缘子是一种主要用于支承架空输电线路导线并使之绝缘的器件。目前使用的绝缘子主要包括瓷绝缘子、玻璃绝缘子和有机复合绝缘子三种。传统瓷绝缘子制造工艺复杂，耗能大，产品笨重易碎，抗拉和抗弯强度很差，另外瓷表面具有亲水性，因而抗污闪能力较差。有机复合绝缘子重量较轻、防闪污性能好，强度高，缺点是生产成本较高。玻璃绝缘子相比陶瓷和有机复合绝缘子具有极其明显的优势，目前在我国已得到广泛的认可，特别是沿海地区已大范围使用。绝缘子玻璃件的化学成分是决定玻璃件性能的关键。
现有的玻璃绝缘子采用的原料较为常规，强度性能和耐温性能较差，因而需要进一步的改善处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玻璃绝缘子材料及其制备方法，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：
一种玻璃绝缘子材料，包括以下重量份的原料：
改性玻璃料55-65份、膨化膨润土粉15-25份、富镁铝镁尖晶石8-14份、金刚石粉2-6份、氧化镁填料10-20份；
所述改性玻璃料的制备方法为选取废弃玻璃，水洗、沥干然后送入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为700-1100℃，熔炼时间为50-60min，随后依次加入废弃玻璃总量20-30％的针状α-氧化铝、废弃玻璃总量10-20％的硅灰石粉，继续熔炼20-30min，熔炼结束，冷却至室温，然后采用激光冲击处理，得到改性玻璃料。
优选地，所述废弃玻璃熔炼中还加入废弃玻璃总量5-10％的叶蜡石粉熔炼处理。
优选地，所述废弃玻璃熔炼中还加入废弃玻璃总量7.5％的叶蜡石粉熔炼处理。
优选地，所述激光冲击处理的技术参数为：激光器的波长为1.3～1.5μm，脉冲宽度为32～38ns，激光冲击功率密度为1.3～1.5GW/cm2，能量为6～10J。
优选地，所述激光器的波长为1.4μm，脉冲宽度为35ns，激光冲击功率密度为1.4GW/cm2，能量为8J。
优选地，所述膨化膨润土粉的制备方法为将膨润土粉加入到温度为2-5℃的硝酸铕溶液中搅拌10-20min，搅拌转速为300-500r/min，随后再取出进行煅烧处理，煅烧先以2℃/min的速率将温度升至320℃，然后进行保温25-35min，保温结束，冷却至室温，得到膨化膨润土粉。
本发明还提供了一种制备玻璃绝缘子材料的方法，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，先将转速升至210-220r/min，搅拌时间为30-40min，随后将转速升至1000-1200r/min，搅拌时间为35-45min，得到混料A；将混料A随后进行烧结处理，烧结后得到玻璃绝缘子材料。
优选地，所述步骤二中烧结处理的烧结温度为300-400℃，烧结时间为20-50min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的玻璃料先熔炼处理，然后加入针状α-氧化铝、硅灰石粉进行改性处理，针状α-氧化铝、硅灰石粉均为针状结构，二者长度和粒径不同，穿插到玻璃料中可起到互配效果，提高了玻璃料的紧密度，从而改善基体的强度等性能，加入的膨化膨润土粉采用膨润土粉在硝酸铕溶液中处理，再经过煅烧，从而使膨润土片层结构变的宽松和活化度提高，进而片层可容纳更多的玻璃料和其他原料，再经过煅烧后，能够使原料在膨化膨润土粉片层中形成一体结构，从而提高了材料的稳定性，进而提高了材料的强度、耐温等性能。
(2)本发明实施例3的U型缺口冲击强度为24J/cm2，抗折强度为137MPa，对比例2中U型缺口冲击强度为16J/cm2，抗折强度为114MPa，实施例3相对于对比例2的U型缺口冲击强度提高了8J/cm2，抗折强度提高了23MPa，本发明的绝缘子强度性能和耐温性能均得到有效改善。
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：
本实施例的一种玻璃绝缘子材料，包括以下重量份的原料：
改性玻璃料55份、膨化膨润土粉15份、富镁铝镁尖晶石8份、金刚石粉2份、氧化镁填料10份；
所述改性玻璃料的制备方法为选取废弃玻璃，水洗、沥干然后送入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为700℃，熔炼时间为50min，随后依次加入废弃玻璃总量20％的针状α-氧化铝、废弃玻璃总量10％的硅灰石粉，继续熔炼20min，熔炼结束，冷却至室温，然后采用激光冲击处理，得到改性玻璃料。
本实施例的废弃玻璃熔炼中还加入废弃玻璃总量5％的叶蜡石粉熔炼处理。
本实施例的激光冲击处理的技术参数为：激光器的波长为1.3μm，脉冲宽度为32ns，激光冲击功率密度为1.3GW/cm2，能量为6J。
本实施例的膨化膨润土粉的制备方法为将膨润土粉加入到温度为2-5℃的硝酸铕溶液中搅拌10min，搅拌转速为300r/min，随后再取出进行煅烧处理，煅烧先以2℃/min的速率将温度升至320℃，然后进行保温25min，保温结束，冷却至室温，得到膨化膨润土粉。
本实施例的一种制备玻璃绝缘子材料的方法，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，先将转速升至210r/min，搅拌时间为30min，随后将转速升至1000r/min，搅拌时间为35min，得到混料A；将混料A随后进行烧结处理，烧结后得到玻璃绝缘子材料。
本实施例的步骤二中烧结处理的烧结温度为300℃，烧结时间为20min。
实施例2：
本实施例的一种玻璃绝缘子材料，包括以下重量份的原料：
改性玻璃料65份、膨化膨润土粉25份、富镁铝镁尖晶石14份、金刚石粉6份、氧化镁填料20份；
所述改性玻璃料的制备方法为选取废弃玻璃，水洗、沥干然后送入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1100℃，熔炼时间为60min，随后依次加入废弃玻璃总量30％的针状α-氧化铝、废弃玻璃总量20％的硅灰石粉，继续熔炼30min，熔炼结束，冷却至室温，然后采用激光冲击处理，得到改性玻璃料。
本实施例的废弃玻璃熔炼中还加入废弃玻璃总量7.5％的叶蜡石粉熔炼处理。
本实施例的激光冲击处理的技术参数为：激光器的波长为1.5μm，脉冲宽度为38ns，激光冲击功率密度为1.5GW/cm2，能量为10J。
本实施例的膨化膨润土粉的制备方法为将膨润土粉加入到温度为2-5℃的硝酸铕溶液中搅拌20min，搅拌转速为500r/min，随后再取出进行煅烧处理，煅烧先以2℃/min的速率将温度升至320℃，然后进行保温35min，保温结束，冷却至室温，得到膨化膨润土粉。
本实施例的一种制备玻璃绝缘子材料的方法，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，先将转速升至220r/min，搅拌时间为40min，随后将转速升至1200r/min，搅拌时间为45min，得到混料A；将混料A随后进行烧结处理，烧结后得到玻璃绝缘子材料。
本实施例的步骤二中烧结处理的烧结温度为400℃，烧结时间为50min。
实施例3：
本实施例的一种玻璃绝缘子材料，包括以下重量份的原料：
改性玻璃料55-65份、膨化膨润土粉15-25份、富镁铝镁尖晶石8-14份、金刚石粉2-6份、氧化镁填料10-20份；
所述改性玻璃料的制备方法为选取废弃玻璃，水洗、沥干然后送入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为900℃，熔炼时间为55min，随后依次加入废弃玻璃总量25％的针状α-氧化铝、废弃玻璃总量15％的硅灰石粉，继续熔炼25min，熔炼结束，冷却至室温，然后采用激光冲击处理，得到改性玻璃料。
本实施例的废弃玻璃熔炼中还加入废弃玻璃总量7.5％的叶蜡石粉熔炼处理。
本实施例的激光冲击处理的技术参数为：激光器的波长为1.4μm，脉冲宽度为35ns，激光冲击功率密度为1.4GW/cm2，能量为8J。
本实施例的膨化膨润土粉的制备方法为将膨润土粉加入到温度为3.5℃的硝酸铕溶液中搅拌15min，搅拌转速为400r/min，随后再取出进行煅烧处理，煅烧先以2℃/min的速率将温度升至320℃，然后进行保温30min，保温结束，冷却至室温，得到膨化膨润土粉。
本实施例的一种制备玻璃绝缘子材料的方法，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，先将转速升至215r/min，搅拌时间为35min，随后将转速升至1150r/min，搅拌时间为40min，得到混料A；将混料A随后进行烧结处理，烧结后得到玻璃绝缘子材料。
本实施例的步骤二中烧结处理的烧结温度为350℃，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，唯有不同的是未加入膨化膨润土粉。
对比例2：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是采用市场上玻璃绝缘子。
将实施例1-3及对比例1-2的刷毛进行性能测试，测试结果如表1所示
表1
从表1可知，本发明实施例3的U型缺口冲击强度为24J/cm2，抗折强度为137MPa，对比例2中U型缺口冲击强度为16J/cm2，抗折强度为114MPa，实施例3相对于对比例2的U型缺口冲击强度提高了8J/cm2，抗折强度提高了23MPa，本发明的绝缘子强度性能和耐温性能均得到有效改善。
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 (8)
1.一种玻璃绝缘子材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
改性玻璃料55-65份、膨化膨润土粉15-25份、富镁铝镁尖晶石8-14份、金刚石粉2-6份、氧化镁填料10-20份；
所述改性玻璃料的制备方法为选取废弃玻璃，水洗、沥干然后送入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为700-1100℃，熔炼时间为50-60min，随后依次加入废弃玻璃总量20-30％的针状α-氧化铝、废弃玻璃总量10-20％的硅灰石粉，继续熔炼20-30min，熔炼结束，针状α-氧化铝、硅灰石粉均为针状结构，二者长度和粒径不同，穿插到玻璃料中可起到互配效果，提高了玻璃料的紧密度，冷却至室温，然后采用激光冲击处理，得到改性玻璃料。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃绝缘子材料，其特征在于，所述废弃玻璃熔炼中还加入废弃玻璃总量5-10％的叶蜡石粉熔炼处理。
3.根据权利要求2所述的一种玻璃绝缘子材料，其特征在于，所述废弃玻璃熔炼中还加入废弃玻璃总量7.5％的叶蜡石粉熔炼处理。
4.根据权利要求1所述的一种玻璃绝缘子材料，其特征在于，所述激光冲击处理的技术参数为：激光器的波长为1.3～1.5μm，脉冲宽度为32～38ns，激光冲击功率密度为1.3～1.5GW/cm2，能量为6～10J。
5.根据权利要求4所述的一种玻璃绝缘子材料，其特征在于，所述激光器的波长为1.4μm，脉冲宽度为35ns，激光冲击功率密度为1.4GW/cm2，能量为8J。
6.根据权利要求1所述的一种玻璃绝缘子材料，其特征在于，所述膨化膨润土粉的制备方法为将膨润土粉加入到温度为2-5℃的硝酸铕溶液中搅拌10-20min，搅拌转速为300-500r/min，随后再取出进行煅烧处理，煅烧先以2℃/min的速率将温度升至320℃，然后进行保温25-35min，保温结束，冷却至室温，得到膨化膨润土粉。
7.一种制备如权利要求1-6任一项所述的玻璃绝缘子材料的方法，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，先将转速升至210-220r/min，搅拌时间为30-40min，随后将转速升至1000-1200r/min，搅拌时间为35-45min，得到混料A；将混料A随后进行烧结处理，烧结后得到玻璃绝缘子材料。
8.根据权利要求7所述的一种玻璃绝缘子材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中烧结处理的烧结温度为300-400℃，烧结时间为20-50min。
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