CN204834206U - 复合绝缘子芯棒以及复合绝缘子 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种复合绝缘子芯棒，该复合绝缘子芯棒包括纤维束、包裹所述纤维束的树脂基体、以及分布在所述树脂基体中的绝缘导热粒子。上述复合绝缘子芯棒，由于在树脂基体中添加有绝缘导热粒子，绝缘导热粒子能够在树脂基体内形成一系列的传递热量的路径，从而加快热量传导，进而实现大直径复合绝缘子芯棒的一次拉挤成型。本实用新型还提供了一种包含上述复合绝缘子芯棒的复合绝缘子。
Description
技术领域
本实用新型涉及复合绝缘子技术领域，特别是涉及一种复合绝缘子芯棒以及复合绝缘子。
背景技术
高压或超高压电力输送线路上使用的绝缘子最早为瓷绝缘子或玻璃绝缘子。随着复合绝缘子在上个世纪的问世，复合绝缘子的内部支撑构件——芯棒也越来越受到行业内的重视。
现在，一般直径在90mm以下的复合绝缘子芯棒生产技术较成熟。但是，大直径复合绝缘子芯棒的生产技术，尤其是直径110mm以上的，还不成熟。目前的大直径复合绝缘子芯棒的生产方式一般采用多次拉挤成型工艺。
多次拉挤成型工艺一般为，将浸渍过环氧树脂胶液的纤维束拉挤成小直径芯棒，然后以该小直径芯棒为基体进行一次或一次以上环氧树脂复合材料拉挤扩径工艺，即以小直径芯棒为基体仍在拉挤成型机中用浸渍过环氧树脂胶液的纤维束对其进行扩径拉挤。
多次拉挤成型工艺，其生产周期长，且生产的复合绝缘子芯棒的电气性能差。
实用新型内容
基于此，有必要针对大直径复合绝缘子需多次拉挤成型的问题，提供一种可一次拉挤大直径的复合绝缘子芯棒。
一种复合绝缘子芯棒，包括纤维束、以及包裹所述纤维束的树脂基体；所述复合绝缘子芯棒还包括分布在所述树脂基体中的绝缘导热粒子。
上述复合绝缘子芯棒，由于在树脂基体中添加有绝缘导热粒子，绝缘导热粒子能够在树脂基体内形成一系列的传递热量的路径，从而加快热量传导，进而实现大直径复合绝缘子芯棒的一次拉挤成型。
在其中一个实施例中，所述绝缘导热粒子的平均粒径为0.01～20微米。
在其中一个实施例中，所述绝缘导热粒子包括第一粒子和第二粒子，所述第一粒子的粒径范围为3～20微米，所述第二粒子的粒径范围为10～25纳米。
在其中一个实施例中，所述第一粒子与所述第二粒子的质量比为1：1～1：5。
在其中一个实施例中，所述绝缘导热粒子包括第三粒子和第四粒子，所述第三粒子的长径比范围为1～5，所述第四粒子的长径比范围为20～100。
在其中一个实施例中，所述第三粒子与所述第四粒子的质量比为1：1.5～1：4。
在其中一个实施例中，所述绝缘导热粒子的表面附有偶联层。
在其中一个实施例中，所述纤维束中的纤维的直径为3～30微米。
在其中一个实施例中，所述复合绝缘子芯棒的直径大于等于110mm。
本实用新型还提供了一种复合绝缘子，该复合绝缘子包括本实用新型所提供的复合绝缘子芯棒。
上述复合绝缘子由于包含本实用新型所提供的复合绝缘子芯棒，制备工艺简单，成本低廉。
附图说明
图1为本实用新型一优选实施例的复合绝缘子芯棒的截面示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1，一种复合绝缘子芯棒，其包括纤维束1、包裹所述纤维束1的树脂基体2、以及分布在所述树脂基体2中的绝缘导热粒子3。
本实用新型的复合绝缘子芯棒为实心芯棒，更具体为支柱复合绝缘子的实心芯棒。优选地，所述复合绝缘子芯棒的直径大于等于110mm。当然，复合绝缘子芯棒的直径没有特殊限制，还可以小于110mm。
其中，纤维束在复合绝缘子芯棒中起骨架作用，主要起承力作用。纤维束为本领域技术人员所公知的。例如玻璃纤维束、芳纶纤维束、聚酯纤维束、尼龙纤维束等。本实用新型优选玻璃纤维束。
本实用新型纤维束中的纤维直径优选为3～30μm。
本实用新型的树脂基体是指树脂胶液固化之后的固化物，树脂胶液包括树脂、固化剂以及固化促进剂。
其中，树脂可以选用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、乙烯基树脂等。本实用新型的树脂优选为环氧树脂。
具体地，环氧树脂优选选自脂环族环氧树脂、酚醛环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、或多官能团缩水甘油醚环氧树脂中的一种或几种。
其中，固化剂优选选自酸酐系固化剂，具体选自甲基四氢苯酐、苯酐、四氢苯酐、六氢苯酐、甲基六氢苯酐、或甲基纳狄克酸酐中的一种或几种。
其中，固化促进剂优选选自苄基二甲胺、三-(二甲氨基甲基)苯酚、液体咪唑化合物中的一种或几种。
优选地，在树脂胶液中，树脂、固化剂以及固化促进剂的质量比为100：50～120:0.1～5。
本实用新型的绝缘导热粒子电绝缘，也就说，绝缘导热粒子采用电绝缘材料制成，这样可以避免影响复合绝缘子芯棒的绝缘性能。
为了不影响树脂基体的性能，本实用新型的绝缘导热粒子优选化学性质稳定的绝缘导热粒子，即在整个复合绝缘子芯棒制作过程中，绝缘导热粒子均不与树脂、玻璃纤维发生反应。
优选地，所述绝缘导热粒子选自金属氧化物导热填料、金属氮化物导热填料、或碳化物导热填料中的一种或几种。
其中，金属氧化物导热填料优选选自氧化铍BeO、氧化镁MgO、三氧化二铝Al2O3、氧化钙CaO、或一氧化镍NiO中的一种或几种；金属氮化物导热填料优选选自氮化铝AlN或氮化硼BN；碳化物导热填料优选选自碳化硅SiC或碳化硼B4C3。
优选地，以所述树脂基体的质量为基准，所述绝缘导热粒子的质量分数为40～80wt％。这样，既实现了良好的导热性能，又可以保证复合绝缘子芯棒的机械性能。
优选地，绝缘导热粒子的平均粒径为0.01～20微米。
为了使绝缘导热粒子形成更加有效的导热路径，所述绝缘导热粒子优选包括第一粒子和第二粒子。其中，第一粒子的粒径范围为3～20微米，所述第二粒子的粒径范围为10～25纳米。第一粒子和第二粒子相互填充，形成有效的导热路径，进而增强芯棒的导热性能。
更优选地，所述第一粒子与所述第二粒子的质量比为1：1～1：5。这样第一粒子和第二粒子相互填充得更加紧实，使绝缘导热粒子之间形成更多的导热路径，进一步增加整体的导热性能。
在另一优选实施方式中，所述绝缘导热粒子包括第三粒子和第四粒子，所述第三粒子的长径比范围为1/1～5/1，所述第四粒子的长径比范围为20/1～100/1。
通过第三粒子和第四粒子的混合加入，在拉挤过程中，芯棒整体的导热接触点增多，从而进一步提高拉挤过程中的热传导。另外，第三粒子和第四粒子的混合加入使胶液的粘度和分散性更好，更容易制备出大直径复合绝缘子芯棒。
其中，长径比是指经过粒子内部的最长径，和与它相垂直的最长径的比值。
优选地，第三粒子和第四粒子均为棒状粒子。
更优选地，所述第三粒子与所述第四粒子的质量比为1：1.5～1：4。这样可以进一步增加导热接触点，更进一步提高拉挤过程中的热传导。
为了增强绝缘导热粒子的界面性能，所述绝缘导热粒子的表面优选地经过偶联剂处理。也就是说，在绝缘导热粒子的表面附有偶联层。经过表面处理的绝缘导热粒子与树脂胶液的界面结合力增强，从而进一步提高复合绝缘子芯棒的电气性能。
其中，偶联剂优选选自有机硅烷偶联剂。更优选地，所述偶联剂选自γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和/或γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷。当然偶联剂还可以是其它的有机硅烷偶联剂。
本实用新型的发明人发现，现有技术中无法实现大直径复合绝缘子芯棒一次拉挤成型的主要原因是，基体环氧树脂在拉挤过程中对热的传导较慢，拉挤复合绝缘子芯棒的半径越大，模具的热量越难向复合绝缘子芯棒的内部传递，从而拉得太慢会导致粘模，拉得太快会导致复合绝缘子芯棒中间未完全固化。本实用新型的复合绝缘子芯棒，在树脂胶液里面添加有绝缘导热粒子，绝缘导热粒子能够在树脂胶液内形成一系列的传递热量的路径，从而加快热量传导，进而实现大直径复合绝缘子芯棒的一次拉挤成型。
本实用新型的复合绝缘子芯棒，在原有的拉挤成型工艺的基础上，不需要改动加热方式就可以让热量向中心传递的更快，进而实现一次拉挤，生产周期短，工艺操作简单，实心芯棒内部没有宏观界面，不影响轴向电气性能。
本实用新型还提供了一种复合绝缘子芯棒，该复合绝缘子芯棒包括本发明所提供的复合绝缘子芯棒。
上述复合绝缘子由于包含本实用新型所提供的复合绝缘子芯棒，制备工艺简单，成本低廉。
本实用新型还提供了一种复合绝缘子芯棒的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
将绝缘导热粒子与树脂胶液混合，得到混合液；
将纤维束浸入所述混合液中，然后进行拉挤；
将拉挤之后的产物固化，得到复合绝缘子芯棒。
其中，绝缘导热粒子可以采用表面偶联剂处理的，也可以采用未表面处理的。本实用新型优选采用表面偶联剂处理的。
其中，表面偶联剂处理优选地包括如下步骤：将0.1～1.1重量份偶联剂加入到100重量份的绝缘导热粒子中，120℃搅拌均匀，静置5～10分钟。
优选地，将40～80重量份的绝缘导热粒子与100重量份的树脂胶液进行混合。
优选地，混合时搅拌15～40min。
将纤维整理之后的纤维束浸入上述混合均匀的混合液中，使纤维束表面均附有混合液，然后对其进行拉挤。
优选地，拉拉挤过程中，混合液的温度为30～50℃
拉挤为本领域技术人员所公知的，一般地，拉挤在拉挤机中实现。
固化为本领域技术人员所公知的，固化的作用是形成树脂基体，
一般的拉挤机还可以对拉挤之后的产物进行固化。也就是说拉挤和固化这两个步骤可以依次在拉挤机中实现。
拉挤机的拉挤温度采用区段式温度，不同区段不同温度。也就是说在拉挤过程中依次通过各区段。优选地，各区段的温度依次为85～145℃、135～185℃、145～175℃。
同理，后固化温度也采用区段式温度，优选地，各区段的温度依次为115～135℃、75～85℃、50～70℃。
挤出速度优选为2～8cm/min。
本实用新型的复合绝缘子芯棒的制备方法，由于在树脂胶液中添加了绝缘导热粒子，不需要改动加热方式就可以让热量向中心传递的更快，进而实现一次拉挤，生产周期短，工艺操作简单。
以下结合具体的实施例对本实用新型做进一步的阐述。
实施例1
绝缘导热粒子：平均粒径为5μm的AlN。
树脂胶液：100重量份环氧树脂，85重量份固化剂甲基四氢苯酐，0.3重量份固化促进剂苄基二甲胺。
纤维:直径为15μm、线密度为9600tex的玻璃纤维。
将50重量份的绝缘导热粒子，加入100重量份的树脂胶液中，搅拌30min形成混合液。
将混合液放入拉挤机的浸液槽中，将玻璃纤维浸入在拉挤机的浸液槽，在拉挤机中拉挤以及固化。
设定拉挤各区段的温度依次为125±15℃、150±20℃、175±10℃，设定后固化各区段的温度依次为125±10℃、95±10℃、60±10℃，设定挤出速度为3cm/min，最后得到复合绝缘子芯棒A1。
经检测，复合绝缘子芯棒A1未发现粘膜、中间开裂、边缘固化中间未固化的现象。
实施例2
绝缘导热粒子：100重量份粒径为3μm的Al2O3，200重量份粒径为14nm的Al2O3。
树脂胶液：100重量份环氧树脂，85重量份固化剂甲基四氢苯酐，0.8重量份固化促进剂苄基二甲胺。
玻璃纤维:直径为15μm、线密度为9600tex的玻璃纤维。
将60重量份的绝缘导热粒子，加入100重量份的环氧树脂胶液中，搅拌30min形成混合液。
将混合液放入拉挤机的浸液槽中，将玻璃纤维浸入在拉挤机的浸液槽，在拉挤机中垃圾以及固化。
设定拉挤的模具各区段的温度分别为95±15℃、145±20℃、160±10℃，设定后固化各区段的温度分别为125±10℃、95±10℃、60±10℃，设定挤出速度为5cm/min。最后得到复合绝缘子芯棒A2。
经检测，复合绝缘子芯棒A2未发现粘膜、中间开裂、边缘固化中间未固化的现象。
实施例3
绝缘导热粒子：100重量份长径比为3的AlN，150重量份长径比为20的AlN。
树脂胶液：100重量份环氧树脂，85重量份固化剂甲基四氢苯酐，0.8重量份固化促进剂苄基二甲胺。
玻璃纤维:直径为15μm、线密度为9600tex的玻璃纤维。
将50重量份的绝缘导热粒子，加入100重量份的环氧树脂胶液中，搅拌30min形成混合液。
将混合液放入拉挤机的浸液槽中，将玻璃纤维放入拉挤机的浸胶槽，在拉挤机中拉挤以及固化。
设定拉挤的模具各区段的温度分别为95±15℃、145±20℃、160±10℃，设定后固化各区段的温度分别为125±10℃、95±10℃、60±10℃，设定挤出速度为6cm/min。最后得到复合绝缘子芯棒A3。
经检测，复合绝缘子芯棒A3未发现粘膜、中间开裂、边缘固化中间未固化的现象。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种复合绝缘子芯棒，包括纤维束、以及包裹所述纤维束的树脂基体；其特征在于，所述复合绝缘子芯棒还包括分布在所述树脂基体中的绝缘导热粒子。
2.根据权利要求1所述的复合绝缘子芯棒，其特征在于，所述绝缘导热粒子的平均粒径为0.01～20微米。
3.根据权利要求1所述的复合绝缘子芯棒，其特征在于，所述绝缘导热粒子包括第一粒子和第二粒子，所述第一粒子的粒径范围为3～20微米，所述第二粒子的粒径范围为10～25纳米。
4.根据权利要求3所述的复合绝缘子芯棒，其特征在于，所述第一粒子与所述第二粒子的质量比为1：1～1：5。
5.根据权利要求1所述的复合绝缘子芯棒，其特征在于，所述绝缘导热粒子包括第三粒子和第四粒子，所述第三粒子的长径比范围为1～5，所述第四粒子的长径比范围为20～100。
6.根据权利要求5所述的复合绝缘子芯棒，其特征在于，所述第三粒子与所述第四粒子的质量比为1：1.5～1：4。
7.根据权利要求1所述的复合绝缘子芯棒，其特征在于，所述绝缘导热粒子的表面附有偶联层。
8.根据权利要求1所述的复合绝缘子芯棒，其特征在于，所述纤维束中的纤维的直径为3～30微米。
9.根据权利要求1所述的复合绝缘子芯棒，其特征在于，所述复合绝缘子芯棒的直径大于等于110mm。
10.一种复合绝缘子，其特征在于，所述复合绝缘子包括权利要求1-9任一项所述的复合绝缘子芯棒。
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| CN201520572990.6U CN204834206U (zh) | 2015-07-31 | 2015-07-31 | 复合绝缘子芯棒以及复合绝缘子 |
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