CN111009360B - 一种玻纤棒及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玻纤棒及其制造方法，包括合成树脂基体，所述合成树脂基体中设置有玻璃纤维网格支架，所述玻璃纤维网格支架由内向外依次包括第一网格架、第二网格架和第三网格架，所述玻璃纤维网格支架上设置有若干连接杆，所述连接杆贯穿第二网格架且其两端分别固定连接在第一网格架和第三网格架上，所述玻璃纤维网格支架的之间设置有螺旋导流管且螺旋导流管的两端分别贯穿第三网格架的侧壁并与其固定连接，所述螺旋导流管的侧壁上密布有导流孔，所述第一网格架和第三网格架远离第二网格架的侧壁上设置有热塑性聚烯烃保护层,该玻纤棒具有较好的抗老化和耐弯折性能，且内部基本无气泡，能够长时间在恶劣的工作环境下保持力学性能。

Description

一种玻纤棒及其制造方法
技术领域
本发明涉及玻纤棒技术领域，尤其涉及一种玻纤棒及其制造方法。
背景技术
现有的玻纤棒采用玻璃纤维丝在浸渍环氧树脂基体经高温拉挤而成，具有质量轻、机械性能稳定、绝缘性能优异等特点，能覆盖10kV～1000kV电压范围。产品抗拉强度达到1360Mpa或以上，为复合绝缘子的综合介电性能提供了可靠的基础。
目前的玻纤棒普遍用作复合绝缘子的芯棒以保证芯棒具有足够高的机械强度。但是玻纤棒耐紫外线及大气侵蚀和抗老化性能较弱，复合绝缘子一般处于恶劣的工作环境中，且现有的玻纤棒结构简单，主要成分为玻璃纤维和合成树脂，吸收紫外线后会使高分子处于高能状态，通过光化学反应引起高分子降解和交联，另外玻纤棒处于含有臭氧的大气中，会因发生龟裂而变质，所以在恶劣环境中的玻纤棒容易发生老化现象。
现有的玻纤棒本身的耐折强度不高，当受到较大弯折力时也会发生断裂，另外通过拉挤成型的玻纤棒内部存在较多气泡，在外界恶劣环境中受到雷击的情况下容易产生局部放电而使复合绝缘子的绝缘强度下降，破坏绝缘的分子结构造成绝缘劣化，加速绝缘损坏过程。
玻纤棒在制造时的拉挤过程中容易使树脂内部的增强纤维分布不均匀或发生断裂，从而影响玻纤棒的机械强度。制造成型过程中的外力牵引的速度只能根据平均固化程度进行设定，无法根据当前产品固化程度进行调节从而容易出现拉挤制品质量不稳定的情况，在牵引速度过快时会导致未固化的型材在模具中表面出现拉裂痕迹或鱼鳞状纹，表面光洁程度差而影响玻纤棒使用，严重时因为固化不均，产生固化应力，而导致玻纤棒出模后在应力的作用下发生弯曲变形。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有较好的抗老化和耐弯折性能，且内部基本无气泡，能够长时间在恶劣的工作环境下保持力学性能的玻纤棒，同时还提供一种制造时不会使玻纤棒内部的增强纤维不均匀或是断裂，合成树脂基体固化程度均匀，出模后不易变形的该玻纤棒的制造方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种玻纤棒,包括合成树脂基体，所述合成树脂基体中加入有高分子防老剂和偶联剂，所述合成树脂基体中设置有玻璃纤维网格支架，所述玻璃纤维网格支架由内向外依次包括第一网格架、第二网格架和第三网格架，所述玻璃纤维网格支架上设置有若干连接杆，所述连接杆贯穿第二网格架且其两端分别固定连接在第一网格架和第三网格架上，所述玻璃纤维网格支架的之间设置有螺旋导流管且螺旋导流管的两端分别贯穿第三网格架的侧壁并与其固定连接，所述螺旋导流管的侧壁上密布有导流孔，所述第一网格架和第三网格架远离第二网格架的侧壁上设置有热塑性聚烯烃保护层。
通过上述技术方案，玻璃纤维网格支架能够很大程度上提高玻纤棒的整体机械强度，防止合成树脂基体开裂。连接杆将第一网格架、第二网格架和第三网格架连接在一起并使相邻网格架之间各个位置的间距相等且保持不变，使玻璃纤维网格支架的能够保持好的机械强度。螺旋导流管一方面能够对玻璃纤维网格支架起到进一步的支撑作用，同时在合成树脂真空灌注时，合成树脂能够通过螺旋导流管更好地分散到各个部位，从而使各个部分都能够均匀灌注到合成树脂，防止未灌注部位产生气泡或灌注缓慢而导致固化不及时，从而在脱模后产生固化应力而发生变形的现象。热塑性聚烯烃保护层具有优异的耐候、耐臭氧、耐紫外线性能且抗动态疲劳性能优越、耐磨性好、抗撕裂强度大、压缩永久变形小，外层合成树脂在长期外界侵蚀下产生裂缝或磨损后，热塑性聚烯烃保护层能够对玻璃纤维网格支架及其内部机构进行保护，从而延长产品使用时间，并且在外层破损后内部不会马上遭到破坏，从而方便工作人员进行维修。
本发明还进一步设置为：所述高分子防老剂包括羟基二苯甲酮、苯甲酸苯酯和对苯二胺衍生物。
通过上述技术方案，羟基二苯甲酮和苯甲酸苯酯作为紫外线吸收剂能够有效吸收紫外线；对苯二胺衍生物能与臭氧反应生成氧化保护膜，从而阻止臭氧向玻纤棒内层渗透，起到防老化作用。
本发明还进一步设置为：所述第三网格架的外壁上设置有若干限位块，所述限位块均匀水平嵌设于第三网格架的外壁上，所述限位块的形状为圆锥形且长度为5~10mm。
通过上述技术方案，在真空灌注合成树脂时限位块能够使玻璃纤维网格支架和真空袋之间留有间隙，防止玻璃纤维网格支架裸露在玻纤棒的表面，裸露部分极易受到磨损和侵蚀从而失去其增强整体机械强度的作用。
本发明还进一步设置为：所述第一网格架和第三网格架靠近第二网格架的侧壁上下两端设置有玻璃纤维固定环，所述上下两端的玻璃纤维固定环中设置有支撑层。
通过上述技术方案，支撑板一方面能够提高材料的抗弯折和抗冲击的机械性能，同时提高材料的阻燃性能。
本发明还进一步设置为：所述支撑层为耐磨陶瓷、橡胶和钢板硫化而成的陶瓷橡胶衬板。
通过上述技术方案，陶瓷橡胶衬板不仅具有陶瓷的高硬度和阻燃性，还结合有橡胶的高缓冲及抗疲劳性能。
本发明还进一步设置为：所述热塑性聚烯烃保护层为三元乙丙橡胶、甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯的共混物。
通过上述技术方案，三元乙丙橡胶的主链是由化学稳定的饱和烃组成，具有良好的耐臭氧、耐热和耐候性能。
本发明还进一步设置为：一种玻纤棒的制造方法，它包括以下步骤：
步骤S1，玻璃纤维网上设置热塑性聚烯烃保护层，表面冲制螺旋导流管孔；
步骤S2，热压弯曲玻璃纤维网并冷却定型制成玻璃纤维网格支架，穿设并固定螺旋导流管；
步骤S3，清理模具并涂抹脱模水，将玻璃纤维网格支架放置于模具中，铺设脱模布和真空袋，抽真空并检查整个体系的气密性；
步骤S4，将环氧树脂、高分子防老剂、偶联剂和固化剂混合配制合成树脂，合成树脂灌注到模具中，合成树脂固化一定程度后脱模；
步骤S5，产品抽样检查质量。
通过上述技术方案，对玻纤棒进行热变相温度、拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、绝缘性能、耐磨性能、耐腐蚀性能项目进行检测，确保玻纤棒的质量满足使用要求。
本发明还进一步设置为：所述步骤S1中玻璃纤维网根据玻纤棒规格定尺切割成矩形，所述支撑层和热塑性聚烯烃保护层通过无纺布包裹固定于玻璃纤维网上。
通过上述技术方案，根据要求制得不同规格的玻纤棒，无纺布起到固定的作用，在灌注合成树脂时，合成树脂能够透过无纺布从而使其进入到支撑层和热塑性聚烯烃保护层中，从而不影响合成树脂灌注到各个部位中。
本发明还进一步设置为：所述步骤S4中首先将环氧树脂和固化剂吸入低真空混料罐，加热到60℃~65℃，搅拌均匀后脱气，再和高分子防老剂和偶联剂熔融后混合均匀。
通过上述技术方案，环氧树脂和固化剂进行充分混合，合成树脂在灌注后能够进行充分固化，从而提高玻纤棒的质量。
本发明还进一步设置为：所述步骤S4中环氧树脂、高分子防老剂、偶联剂和固化剂的质量比为90~100:8~15:1.5~2:30~45。
通过上述技术方案，在配置合成树脂时一方面保证合成树脂满足使用要求，并尽可能提高产品性能，同时也需要考虑制作成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的螺旋导流管和连接杆结构示意图；
图3为本发明图2中A部位放大结构示意图；
图4为本发明的俯视图；
图5为本发明图4中G方向的剖视图；
图6为本发明图5中B部位放大结构示意图。
图中标号含义：1、合成树脂基体；2、玻璃纤维网格支架；3、第一网格架；4、第二网格架；5、第三网格架；6、连接杆；7、螺旋导流管；8、导流孔；9、热塑性聚烯烃保护层；10、限位块；11、玻璃纤维固定环；12、支撑层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
以下参考图1至图6对本发明进行说明。
一种玻纤棒,包括合成树脂基体1，合成树脂基体1中加入有高分子防老剂和偶联剂。高分子防老剂包括羟基二苯甲酮、苯甲酸苯酯和对苯二胺衍生物，当玻纤棒吸收紫外线后通过光化学反应产生高分子讲解而导致光氧老化，从而对玻纤棒造成破坏，羟基二苯甲酮和苯甲酸苯酯作为紫外线吸收剂能够有效吸收紫外线，它们的分子结构能在分子内部生成氢键。吸收紫外线后螯合环打开，螯合环重新闭合时，光能以无害的形式释放。对苯二胺衍生物能与臭氧反应生成氧化保护膜，从而阻止臭氧向玻纤棒内层渗透，起到防老化作用。
合成树脂基体1中设置有玻璃纤维网格支架2，玻璃纤维网格支架2能够很大程度上提高玻纤棒的整体机械强度，防止合成树脂基体1开裂。玻璃纤维网格支架2由内向外依次包括第一网格架3、第二网格架4和第三网格架5，玻璃纤维网格支架2的上下两端固定连接有若干连接杆6，连接杆6贯穿第二网格架4且其两端分别固定连接在第一网格架3和第三网格架5上，连接杆6将第一网格架3、第二网格架4和第三网格架5连接在一起并使相邻网格架之间各个位置的间距相等且保持不变。
第三网格架5的外壁上设置有若干限位块10，限位块10均匀水平嵌设于第三网格架5的外壁上，限位块10的形状为圆锥形且长度为5~10mm。在真空灌注合成树脂时限位块10能够使玻璃纤维网格支架2和真空袋之间留有间隙，防止玻璃纤维网格支架2裸露在玻纤棒的表面，裸露部分极易受到磨损和侵蚀从而失去其增强整体机械强度的作用。
第一网格架3和第三网格架5靠近第二网格架4的侧壁上下两端设置有玻璃纤维固定环11，上下两端的玻璃纤维固定环11中设置有支撑层12。支撑板一方面能够提高材料的抗弯折和抗冲击的机械性能，同时提高材料的阻燃性能。支撑层12为耐磨陶瓷、橡胶和钢板硫化而成的陶瓷橡胶衬板，陶瓷橡胶衬板不仅具有陶瓷的高硬度和阻燃性，还结合有橡胶的高缓冲及抗疲劳性能。
玻璃纤维网格支架2的之间设置有螺旋导流管7，螺旋导流管7的两端分别贯穿第三网格架5的侧壁并与其固定连接，螺旋导流管7的中间部位靠近于第一网格架3，螺旋导流管7的侧壁上密布有导流孔8。螺旋导流管7一方面能够对玻璃纤维网格支架2起到进一步的支撑作用，同时在合成树脂真空灌注时，合成树脂能够通过螺旋导流管7更好地分散到各个部位，从而使各个部分都能够均匀灌注到合成树脂，防止未灌注部位产生气泡或灌注缓慢而导致固化不及时，从而在脱模后产生固化应力而发生变形的现象。
第一网格架3和第三网格架5远离第二网格架4的侧壁上设置有热塑性聚烯烃保护层9。热塑性聚烯烃保护层9具有优异的耐候、耐臭氧、耐紫外线性能且抗动态疲劳性能优越、耐磨性好、抗撕裂强度大、压缩永久变形小，外层合成树脂在长期外界侵蚀下产生裂缝或磨损后，热塑性聚烯烃保护层9能够对玻璃纤维网格支架2及其内部机构进行保护，从而延长产品使用时间，并且在外层破损后内部不会马上遭到破坏，从而方便工作人员进行维修。热塑性聚烯烃保护层9为三元乙丙橡胶、甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯的共混物。
一种玻纤棒的制造方法，它包括以下步骤：
步骤S1，玻璃纤维网根据玻纤棒规格定尺切割成三种规格的矩形，支撑层12和热塑性聚烯烃保护层9通过无纺布包裹固定于玻璃纤维网上，使用冲孔机在其表面冲制螺旋导流管7孔；
步骤S2，热压弯曲玻璃纤维网呈圆柱形，分别为第一网格架3、第二网格架4和第三网格架5，使用连接杆6连接三个网格架，冷却定型制成玻璃纤维网格支架2，穿设并固定螺旋导流管7；
步骤S3，清理模具并涂抹脱模水，将玻璃纤维网格支架2放置于模具中，铺设脱模布和真空袋，铺设真空袋时确认无杂质，防止尖锐物刺破真空袋，抽真空并检查整个体系的气密性，防止漏气而导致产品不良；
步骤S4，将环氧树脂、高分子防老剂、偶联剂和固化剂混合配制合成树脂，合成树脂灌注到模具中，配制合成树脂时首先将环氧树脂和固化剂吸入低真空混料罐，加热到60℃~65℃，搅拌均匀后脱气，再和高分子防老剂和偶联剂熔融后混合均匀，合成树脂固化一定程度后脱模；环氧树脂、高分子防老剂、偶联剂和固化剂的质量比为90~100:8~15:1.5~2:30~45，一方面保证合成树脂满足使用要求，并尽可能提高产品性能，同时也需要考虑制作成本；
步骤S5，产品抽样检查质量。对玻纤棒进行热变相温度、拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、绝缘性能、耐磨性能、耐腐蚀性能项目进行检测，确保玻纤棒的质量满足使用要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，上述假设的这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种玻纤棒,包括合成树脂基体(1)，其特征在于：所述合成树脂基体(1)中加入有高分子防老剂和偶联剂，所述合成树脂基体(1)中设置有玻璃纤维网格支架(2)，所述玻璃纤维网格支架(2)由内向外依次包括第一网格架(3)、第二网格架(4)和第三网格架(5)，所述玻璃纤维网格支架(2)上设置有若干连接杆(6)，所述连接杆(6)贯穿第二网格架(4)且其两端分别固定连接在第一网格架(3)和第三网格架(5)上，所述玻璃纤维网格支架(2)的之间设置有螺旋导流管(7)且螺旋导流管(7)的两端分别贯穿第三网格架(5)的侧壁并与其固定连接，所述螺旋导流管(7)的侧壁上密布有导流孔(8)，所述第一网格架(3)和第三网格架(5)远离第二网格架(4)的侧壁上设置有热塑性聚烯烃保护层(9)。
2.根据权利要求1所述的一种玻纤棒，其特征是：所述高分子防老剂包括羟基二苯甲酮、苯甲酸苯酯和对苯二胺衍生物。
3.根据权利要求1所述的一种玻纤棒，其特征是：所述第三网格架(5)的外壁上设置有若干限位块(10)，所述限位块(10)均匀水平嵌设于第三网格架(5)的外壁上，所述限位块(10)的形状为圆锥形且长度为5~10mm。
4.根据权利要求1所述的一种玻纤棒，其特征是：所述第一网格架(3)和第三网格架(5)靠近第二网格架(4)的侧壁上下两端设置有玻璃纤维固定环(11)，所述上下两端的玻璃纤维固定环(11)中设置有支撑层(12)。
5.根据权利要求4所述的一种玻纤棒，其特征是：所述支撑层(12)为耐磨陶瓷、橡胶和钢板硫化而成的陶瓷橡胶衬板。
6.根据权利要求1所述的一种玻纤棒，其特征是：所述热塑性聚烯烃保护层(9)为三元乙丙橡胶、甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯的共混物。
7.根据权利要求4或5所述的一种玻纤棒的制造方法，其特征是：它包括以下步骤：
步骤S1，玻璃纤维网上设置热塑性聚烯烃保护层(9)，表面冲制螺旋导流管(7)孔；
步骤S2，热压弯曲玻璃纤维网并冷却定型制成玻璃纤维网格支架(2)，穿设并固定螺旋导流管(7)；
步骤S3，清理模具并涂抹脱模水，将玻璃纤维网格支架(2)放置于模具中，铺设脱模布和真空袋，抽真空并检查整个体系的气密性；
步骤S4，将环氧树脂、高分子防老剂、偶联剂和固化剂混合配制合成树脂，合成树脂灌注到模具中，合成树脂固化一定程度后脱模；
步骤S5，产品抽样检查质量。
8.根据权利要求7所述的一种玻纤棒的制造方法，其特征是：所述步骤S1中玻璃纤维网根据玻纤棒规格定尺切割成矩形，所述支撑层(12)和热塑性聚烯烃保护层(9)通过无纺布包裹固定于玻璃纤维网上。
9.根据权利要求7所述的一种玻纤棒的制造方法，其特征是：所述步骤S4中首先将环氧树脂和固化剂吸入低真空混料罐，加热到60℃~65℃，搅拌均匀后脱气，再和高分子防老剂和偶联剂熔融后混合均匀。
10.根据权利要求7所述的一种玻纤棒的制造方法，其特征是：所述步骤S4中环氧树脂、高分子防老剂、偶联剂和固化剂的质量比为90~100:8~15:1.5~2:30~45。
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