CN112661471B - 一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子及其制作工艺，属于绝缘子领域，其包括瓷体和金属附件，金属附件与瓷体之间设置有胶黏层，所述胶黏层包括以下重量份数的原料：50‑90份无机胶凝材料以及1‑20份弹性体，其中，无机胶凝材料中含有纳米氧化物，所述弹性体内具有孔道，所述孔道内吸附有所述纳米氧化物。本发明中，在无机胶凝材料中加入弹性体，一方面能够加强无机胶凝材料的胶凝强度，防止使用后产生裂纹，延长寿命；另一方面弹性体由于其优异的弹性性能能够减少胶凝层长期使用后产生的应力松弛，避免了瓷体与金属附件长期使用的松动现象。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘子领域，具体涉及一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子及其制作工艺。
背景技术
高压线路用电瓷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。随着人类对电的使用的广泛普及，电的应用越来越宽广，对输送电过程中所需的绝缘子的强度要求也越来越高、越来越严格。
尤其是瓷体和金属附件容易出现松动的现象，因此，如何提高电瓷瓷体和金属附件的胶装强度，值得研究。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子及其制作工艺。
本发明的技术解决方案如下：
一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子，包括瓷体和金属附件，金属附件与瓷体之间设置有胶黏层，所述胶黏层包括以下重量份数的原料：50-90份无机胶凝材料以及1-20份弹性体，其中，无机胶凝材料中含有纳米氧化物，所述弹性体内具有孔道，所述孔道内吸附有所述纳米氧化物。
优选地，所述无机胶凝材料还包括金属氧化物、硼酸盐、复合减水剂、磷酸二氢盐、早强剂、聚乙烯醇水基憎水剂以及水；
所述金属氧化物的粒度为0.05-0.2mm；
所述硼酸盐的粒度为0.6-0.9mm；
所述磷酸二氢盐的粒度为0.6-0.9mm。
优选地，所述纳米氧化物为纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化钙中的一种；
所述金属氧化物为氧化镁、氧化铝、氧化钙中的一种。
优选地，所述弹性体为多孔聚氨酯。
优选地，所述弹性体为棒状或针状。
本发明还公开了一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子的制作工艺，包括以下步骤：
步骤一：将无机胶凝材料和弹性体混合均匀，制得浆料；
步骤二：将步骤一中的所述浆料灌装在瓷体和金属附件之间，凝结，养护；制得高强度柱式电瓷绝缘子。
优选地，所述步骤一中，无机胶凝材料与弹性体混合的具体方法为：配制纳米氧化物溶液，将弹性体置于含有所述纳米氧化物溶液的密闭容器中，通过增压系统对所述密闭容器施加压力，处理30-40min后取出，干燥，制得弹性体前驱体，然后将弹性体前驱体与金属氧化物、硼酸盐、复合减水剂、磷酸二氢盐、早强剂、聚乙烯醇水基憎水剂及水混合均匀。
优选地，施加压力的同时对所述密闭容器升温。
优选地，所述步骤二中，在灌装之前还包括以下步骤：在瓷体和/或金属附件的外壁涂覆一层含有吸附体和弹性体的有机胶黏剂。
优选地，所述吸附体为活性炭、蛭石及沸石的一种或多种。
本发明至少具有以下有益效果之一：
(1)本发明中，在无机胶凝材料中加入弹性体，一方面能够加强无机胶凝材料的胶凝强度，防止使用后产生裂纹，延长寿命；另一方面弹性体由于其优异的弹性性能能够减少胶凝层长期使用后产生的应力松弛，避免了瓷体与金属附件长期使用的松动现象。另外所述弹性体为多孔弹性材料，其内吸附的纳米氧化物，一方面能够将其无机胶凝材料凝结时，在目标产物和副产物形成密实的纳米网，保持无机胶凝材料的原结构不被破坏，从本质上改善快硬无机胶凝材料的耐水性，从而使其具有快凝强度高优异的性能，进一步加强无机胶凝材料本身的强度，同时纳米网也将弹性体更紧实地与无机胶凝材料结合，进一步提高胶黏层的强度。
(2)本发明中，在瓷体和/或金属附件的外壁涂覆一层含有吸附体和弹性体的有机胶黏剂，一方面提高了其粗糙度，更利于胶黏层的附着，另一方面，弹性体在后续松动过程中能够起到链接作用，减少松动现象的发生；另一方面吸附体的多孔能够将一部分颗粒小的物质充分反应进入吸附体内，胶黏结构更加网络化，强度更好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图一；
图2是本发明的结构示意图二；
图中，100-瓷体，200-金属附件，300-胶黏层，301-弹性体。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1至图2，一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子，包括瓷体100和金属附件200，金属附件200与瓷体100之间设置有胶黏层300，所述胶黏层300包括以下重量份数的原料：50-90份无机胶凝材料以及1-20份弹性体301，其中，无机胶凝材料中含有纳米氧化物，所述弹性体301内具有孔道，所述孔道内吸附有所述纳米氧化物。
所述无机胶凝材料还包括金属氧化物、硼酸盐、复合减水剂、磷酸二氢盐、早强剂、聚乙烯醇水基憎水剂以及水；
所述金属氧化物的粒度为0.05-0.2mm；
所述硼酸盐的粒度为0.6-0.9mm；
所述磷酸二氢盐的粒度为0.6-0.9mm。
所述纳米氧化物为纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化钙中的一种；
所述金属氧化物为氧化镁、氧化铝、氧化钙中的一种。
所述弹性体301为多孔聚氨酯。
所述弹性体301为棒状或针状，混合后无序排列，使其与无机胶凝材料接触面积更大，相应地强度更好。
一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将无机胶凝材料和弹性体301混合均匀，制得浆料；
步骤二：将步骤一中的所述浆料灌装在瓷体100和金属附件200之间，凝结，养护；制得高强度柱式电瓷绝缘子。
所述步骤一中，无机胶凝材料与弹性体混合的具体方法为：配制纳米氧化物溶液，将弹性体置于含有所述纳米氧化物溶液的密闭容器中，通过增压系统对所述密闭容器施加压力，处理30-40min后取出，干燥，制得弹性体前驱体，然后将弹性体前驱体与金属氧化物、硼酸盐、复合减水剂、磷酸二氢盐、早强剂、聚乙烯醇水基憎水剂及水混合均匀，预先将纳米氧化物进入弹性体的孔道中，在后续与无机胶凝材料混合时，形成密实的纳米网，一方面保持无机胶凝材料的原结构不被破坏，另一方面纳米网也将弹性体更紧实地与无机胶凝材料结合，提高了胶黏层的胶装强度。
施加压力的同时对所述密闭容器升温。
所述步骤二中，在灌装之前还包括以下步骤：在瓷体100和/或金属附件200的外壁涂覆一层含有吸附体和弹性体301的有机胶黏剂。
所述吸附体为活性炭、蛭石及沸石的一种或多种。
以下以具体实施例对上述方案作进一步说明。
实施例1
一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子，包括瓷体100和金属附件200，金属附件200与瓷体100之间设置有胶黏层300，所述胶黏层300包括以下重量份数的原料：90份无机胶凝材料以及15份弹性体301，其中，无机胶凝材料中含有占其1wt％的纳米二氧化硅，所述弹性体301为多孔聚氨酯，其内具有孔道，所述孔道内吸附有所述纳米二氧化硅。
所述无机胶凝材料还包括质量比为5:1:0.2:1：0.2：0.15:1.5的氧化镁、硼酸钠、DH-4000型减水剂、磷酸二氢钾、氯化物系早强剂、聚乙烯醇水基憎水剂以及水；
所述金属氧化物的粒度为0.05mm；
所述硼酸盐的粒度为0.6mm；
所述磷酸二氢盐的粒度为0.6mm。
所述弹性体301为棒状。
一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子的制作工艺，包括以下步骤：
步骤一：将无机胶凝材料和弹性体301混合均匀，制得浆料；
步骤二：将步骤一中的所述浆料灌装在瓷体100和金属附件200之间，凝结，在水中养护；制得高强度柱式电瓷绝缘子。
所述步骤一中，无机胶凝材料与弹性体混合的具体方法为：配制硅溶胶溶液，将弹性体置于含有所述纳米氧化物溶液的密闭容器中，通过增压系统对所述密闭容器施加压力，处理30min后取出，干燥，制得弹性体前驱体，然后将弹性体前驱体与氧化镁、硼酸钠、DH-4000型减水剂、磷酸二氢钾、氯化物系早强剂、聚乙烯醇水基憎水剂及水混合均匀。
施加压力的同时对所述密闭容器升温至90℃。
实施例2
一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子，包括瓷体100和金属附件200，金属附件200与瓷体100之间设置有胶黏层300，所述胶黏层300包括以下重量份数的原料：85份无机胶凝材料以及16份弹性体301，其中，无机胶凝材料中含有占其1wt％的纳米二氧化硅，所述弹性体301为多孔聚氨酯，其内具有孔道，所述孔道内吸附有所述纳米二氧化硅。
所述无机胶凝材料还包括质量比为5:1:0.2:1：0.2：0.15:1.5的氧化镁、硼酸钠、DH-4000型减水剂、磷酸二氢钾、氯化物系早强剂、聚乙烯醇水基憎水剂以及水；
所述金属氧化物的粒度为0.06mm；
所述硼酸盐的粒度为0.7mm；
所述磷酸二氢盐的粒度为0.8mm。
所述弹性体301为棒状。
一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子的制作工艺，包括以下步骤：
步骤一：将无机胶凝材料和弹性体301混合均匀，制得浆料；
步骤二：将步骤一中的所述浆料灌装在瓷体100和金属附件200之间，凝结，在水中养护；制得高强度柱式电瓷绝缘子。
所述步骤一中，无机胶凝材料与弹性体混合的具体方法为：配制纳米氧化镁溶液，将弹性体置于含有所述纳米氧化镁溶液的密闭容器中，通过增压系统对所述密闭容器施加压力，处理40min后取出，干燥，制得弹性体前驱体，然后将弹性体前驱体与氧化铝、硼酸钾、DH-4000型减水剂、磷酸二氢钾、氯化物系早强剂、聚乙烯醇水基憎水剂及水混合均匀。
施加压力的同时对所述密闭容器升温至90℃。
实施例3
一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子，包括瓷体100和金属附件200，金属附件200与瓷体100之间设置有胶黏层300，所述胶黏层300包括以下重量份数的原料：68份无机胶凝材料以及8份弹性体301，其中，无机胶凝材料中含有占其1.2wt％的纳米氧化铝，所述弹性体301为多孔聚氨酯，其内具有孔道，所述孔道内吸附有所述纳米二氧化硅。
所述无机胶凝材料还包括质量比为5:1:0.2:1：0.2：0.15:1.5的氧化镁、硼酸钠、DH-4000型减水剂、磷酸二氢盐、氯化物系早强剂、聚乙烯醇水基憎水剂以及水；
所述金属氧化物的粒度为0.07mm；
所述硼酸盐的粒度为0.4mm；
所述磷酸二氢盐的粒度为0.8mm。
所述弹性体301为棒状。
一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子的制作工艺，包括以下步骤：
步骤一：将无机胶凝材料和弹性体301混合均匀，制得浆料；
步骤二：将步骤一中的所述浆料灌装在瓷体100和金属附件200之间，凝结，养护；制得高强度柱式电瓷绝缘子。
所述步骤一中，无机胶凝材料与弹性体混合的具体方法为：配制纳米氧化铝溶液，将弹性体置于含有所述纳米氧化铝溶液的密闭容器中，通过增压系统对所述密闭容器施加压力，处理30min后取出，干燥，制得弹性体前驱体，然后将弹性体前驱体与氧化镁、硼酸钠、DH-4000型减水剂、磷酸二氢盐、氯化物系早强剂、聚乙烯醇水基憎水剂以及水混合均匀。
施加压力的同时对所述密闭容器升温至90℃。
实施例4
本实施例是在实施例2的基础上进行的改进，具体是所述步骤二中，在灌装之前还包括以下步骤：在瓷体100的外壁涂覆一层含有吸附体和弹性体301的有机胶黏剂。吸附体、弹性体以及有机胶黏剂的质量比为1:1:10。
所述吸附体为沸石，有机胶黏剂为羧甲基纤维素钠。
实施例5
本实施例是在实施例2的基础上进行的改进，具体是所述步骤二中，在灌装之前还包括以下步骤：在瓷体100和金属附件200的外壁均涂覆一层含有吸附体和弹性体301的有机胶黏剂。吸附体、弹性体以及有机胶黏剂的质量比为1:1:10。
所述吸附体为沸石，有机胶黏剂为硅胶。
对比例1(无弹性体)
一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子，包括瓷体100和金属附件200，金属附件200与瓷体100之间设置有胶黏层300，所述胶黏层300包括以下重量份数的原料：85份无机胶凝材料以及16份弹性体301，其中，无机胶凝材料中含有占其1wt％的纳米二氧化硅。
所述无机胶凝材料还包括质量比为5:1:0.2:1：0.2：0.15:1.5的氧化镁、硼酸钠、DH-4000型减水剂、磷酸二氢钾、氯化物系早强剂、聚乙烯醇水基憎水剂以及水；所述金属氧化物的粒度为0.06mm；所述硼酸盐的粒度为0.7mm；所述磷酸二氢盐的粒度为0.8mm。
一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子的制作工艺，包括以下步骤：
步骤一：将无机胶凝材料混合均匀，制得浆料；
步骤二：将步骤一中的所述浆料灌装在瓷体100和金属附件200之间，凝结，在水中养护；制得高强度柱式电瓷绝缘子。
对比例2(弹性体无提前处理)
一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子，包括瓷体100和金属附件200，金属附件200与瓷体100之间设置有胶黏层300，所述胶黏层300包括以下重量份数的原料：85份无机胶凝材料以及16份弹性体301，其中，无机胶凝材料中含有占其1wt％的纳米二氧化硅，所述弹性体301为多孔聚氨酯。
所述无机胶凝材料还包括质量比为5:1:0.2:1：0.2：0.15:1.5的氧化镁、硼酸钠、DH-4000型减水剂、磷酸二氢钾、氯化物系早强剂、聚乙烯醇水基憎水剂以及水；
所述金属氧化物的粒度为0.06mm；
所述硼酸盐的粒度为0.7mm；
所述磷酸二氢盐的粒度为0.8mm。
所述弹性体301为棒状。
一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子的制作工艺，包括以下步骤：
步骤一：将无机胶凝材料和弹性体301混合均匀，制得浆料；
步骤二：将步骤一中的所述浆料灌装在瓷体100和金属附件200之间，凝结，在水中养护；制得高强度柱式电瓷绝缘子。
施加压力的同时对所述密闭容器升温至90℃。
对上述实施例和对比例进行性能测试，具体是在-30℃至30℃，冻融循环100次，观察胶黏层是否出现松动，是否有裂纹，同时参照JB/T4307-2004《绝缘子胶装用水泥胶合剂》测定所得胶合剂的相关性能，测试其1d的抗折强度。
表1实施例和对比例的性能测试值
| 试样 | 抗折强度(Mpa) | 是否出现松动 | 是否出现裂纹 |
| 实施例1 | 9.1 | 无 | 否 |
| 实施例2 | 9.5 | 无 | 否 |
| 实施例3 | 9.3 | 无 | 否 |
| 实施例4 | 9.2 | 无 | 否 |
| 实施例5 | 10.8 | 无 | 否 |
| 对比例1 | 6.2 | 有，松动缝隙较大 | 出现较多裂纹 |
| 对比例2 | 7.3 | 有，松动缝隙较小 | 出现较少裂纹 |
从上表可以看出，实施例绝缘子养护1d后的抗折强度优于对比例，同时冻融循环100次后，本实施例的绝缘子没有出现松动，且没有产生裂纹，通过对比例1的分析可知，实施例中添加填充有纳米氧化物的弹性体，一方面能够加强无机胶凝材料的胶凝强度，防止使用后产生裂纹，延长寿命；另一方面弹性体由于其优异的弹性性能能够减少胶凝层长期使用后产生的应力松弛，避免了瓷体与金属附件长期使用的松动现象；通过对比例2的分析可知，实施例中通过对弹性体在纳米氧化物中处理，使其进入弹性体的孔道中，形成致密的氧化膜，保持无机胶凝材料的原结构不被破坏，从本质上改善快硬无机胶凝材料的耐水性，从而使其具有快凝快硬性能，即养护1d的抗折强度优于对比例1，从而进一步加强无机胶凝材料本身的强度，同时实施例中的纳米网也将弹性体更紧实地与无机胶凝材料结合，进一步提高胶黏层的强度。因此，抗冻融性好，也一定程度上可以说明在极性条件下其强度比较稳定；另实施例中实施例5的性能最优，主要的原因可能是实施例5在瓷体和金属附件的外壁涂覆一层含有吸附体和弹性体的有机胶黏剂，一方面提高了其粗糙度，更利于胶黏层的附着，另一方面，弹性体在后续松动过程中能够起到链接作用，减少松动现象的发生；另一方面吸附体的多孔能够将一部分颗粒小的物质充分反应进入吸附体内，胶黏结构更加网络化，因此大大提高其抗折强度。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如：“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。
在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子，其特征在于，包括瓷体（100）和金属附件（200），金属附件（200）与瓷体（100）之间设置有胶黏层（300），所述胶黏层（300）包括以下重量份数的原料：50-90 份无机胶凝材料以及 1-20份弹性体（301），其中，无机胶凝材料中含有纳米氧化物，所述弹性体（301）内具有孔道，所述孔道内吸附有所述纳米氧化物；
所述无机胶凝材料还包括金属氧化物、硼酸盐、复合减水剂、磷酸二氢盐、早强剂、聚乙烯醇水基憎水剂以及水；
所述金属氧化物的粒度为 0.05-0.2mm；
所述硼酸盐的粒度为 0.6-0.9mm；
所述磷酸二氢盐的粒度为 0.6-0.9mm。
2.根据权利要求 1所述的一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子，其特征在于，所述纳米氧化物为纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化钙中的一种；
所述金属氧化物为氧化镁、氧化铝、氧化钙中的一种。
3.根据权利要求 1 所述的一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子，其特征在于，所述弹性体（301）为多孔聚氨酯。
4.根据权利要求 1 所述的一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子，其特征在于，所述弹性体（301）为棒状或针状。
5.一种如权利要求 1 所述的高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将无机胶凝材料和弹性体（301）混合均匀，制得浆料；
步骤二：将步骤一中的所述浆料灌装在瓷体（100）和金属附件（200）
之间，凝结，养护；制得高强度柱式电瓷绝缘子。
6.根据权利要求 5所述的一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子的制作工艺，其特征在于，所述步骤一中，无机胶凝材料与弹性体混合的具体方法为：配制纳米氧化物溶液，将弹性体置于含有所述纳米氧化物溶液的密闭容器中，通过增压系统对所述密闭容器施加压力，处理 30-40min 后取出，干燥，制得弹性体前驱体，然后将弹性体前驱体与金属氧化物、硼酸盐、复合减水剂、磷酸二氢盐、早强剂、聚乙烯醇水基憎水剂及水混合均匀。
7.根据权利要求 6所述的一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子的制作工艺，其特征在于，施加压力的同时对所述密闭容器升温。
8.根据权利要求 5 所述的一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子的制作工艺，其特征在于，所述步骤二中，在灌装之前还包括以下步骤：在瓷体（100）和/或金属附件（200）的外壁涂覆一层含有吸附体和弹性体（301）的有机胶黏剂。
9.根据权利要求 8所述的一种高压线路用高强度柱式电瓷绝缘子的制作工艺，其特征在于，所述吸附体为活性炭、蛭石及沸石的一种或多种。
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