复合绝缘子及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种复合绝缘子，包括绝缘体，绝缘体为由树脂胶液和纤维增强体经缠绕或拉挤工艺成型，树脂胶液为由树脂基体、纳米粒子、纳米粒子改性剂和固化剂的原料制成，使得树脂基体、以及树脂基体和纤维增强体的界面处分散有纳米粒子。本发明专利技术还公开一种复合绝缘子的制备方法。通过这种方式，能够提升绝缘体整体的机械性能，同时由于绝缘体整体机械性能的提升，在相同工况条件下，绝缘体的尺寸可以减小，实现复合绝缘子的减重和小型化，降低生产成本，该复合绝缘子的制备方法操作简单，耗时较少，容易实现工业化生产。

Composite insulators and their preparation methods

The invention discloses a composite insulators, including insulators, which are made of resin glue liquid and fiber reinforced body by winding or pulling extrusion process. The resin liquid is made from resin matrix, nanoparticles, nanoparticles modifier and curing agent, so that the resin matrix, the resin matrix and the fiber reinforced body are bounded. The surface is dispersed with nanoparticles. The invention also discloses a method for preparing composite insulators. In this way, it can improve the mechanical performance of the insulator as a whole. At the same time, the size of the insulator can be reduced under the same condition, and the weight reduction and miniaturization of composite insulators can be reduced and the production cost is reduced. The preparation method of the compound edge is simple and time-consuming. Less, it is easy to realize industrial production.

【技术实现步骤摘要】
复合绝缘子及其制备方法
本专利技术涉及输电外绝缘
，更具体地涉及一种复合绝缘子及其制备方法。
技术介绍
复合绝缘子主要由绝缘体、外部硅橡胶伞裙、端部金具法兰等组成，其中绝缘体是承担机械负荷的核心载体，在实际使用过程中会受到弯曲应力、拉伸应力、压缩应力等作用。绝缘体材料的机械性能直接决定了相同工况条件下的复合绝缘子几何尺寸大小，利用更高性能的绝缘体制备复合绝缘子可以起到减重的作用。绝缘体材料一般由增强纤维和热固性树脂组成，热固性树脂固化过程中由于集中放热、收缩等因素会残余大量内应力，在受到外力破坏时，萌生裂纹会优先验证应力集中区域以及树脂-纤维界面区域扩展蔓延，从而导致复合材料破坏，使得绝缘体的机械性能下降，容易发生断裂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复合绝缘子及其制备方法，能够解决绝缘体在长期受力、以及受到外力破坏时机械性能下降，容易发生断裂的问题。为实现上述目的，本专利技术提供的一种技术方案为：提供一种复合绝缘子，包括绝缘体，绝缘体为由树脂胶液和纤维增强体经缠绕或拉挤工艺成型，树脂胶液为由树脂基体、纳米粒子、纳米粒子改性剂和固化剂的原料制成，使得树脂基体、以及树脂基体和纤维增强体的界面处分散有纳米粒子。通过这种方式，利用纳米粒子增强湿法缠绕绝缘体技术，在绝缘体中引入纳米粒子，纳米粒子分散于树脂基体以及树脂基体与纤维增强体的界面处，纳米粒子的存在可以有效吸收复合材料受外力时的能量，纳米粒子在界面处的大量存在可以有效阻止萌生裂纹的扩展，从而阻止复合材料破坏，提升绝缘体整体的机械性能；同时由于绝缘体整体机械性能的提升，在相同工况条件下，绝缘体的尺寸可以减小，实现复合绝缘子的减重和小型化，降低生产成本。上述方案直接将纳米粒子加入树脂基体中，再加上其他原料一起制备树脂胶液，利用该添加有纳米粒子的树脂胶液浸渍纤维增强体，再经由缠绕或拉挤工艺生产出绝缘体，相比现有在纤维增强体上沉积、涂刷一些增韧物质来说，该方法操作简单，耗时较少，容易实现工业化生产。其中，树脂胶液按质量比由以下原料制成：树脂基体100份、纳米粒子1-120份、纳米粒子改性剂0.1-30份和固化剂40-150份。树脂基体、纳米粒子和纳米粒子改性剂三者的质量配比，能够充分发挥三者的复配协同作用，纳米粒子很好地分散在树脂基体中，对树脂基体具有优异的增韧效果，与固化剂混合后制备的树脂胶液，具有良好的粘度，后续与纤维增强体作用时具有优异的加工性能，纳米粒子在树脂基体和纤维增强体界面处的分散性也很好。其中，树脂基体为环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯或酚醛树脂。其中，纳米粒子改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂和铬络合物的一种或多种的混合。其中，树脂胶液的原料还包括增韧剂、促进剂和消泡剂。在制备树脂胶液时，除了加入固化剂，还可加入增韧剂、促进剂和消泡剂，能够达到更好的混合和固化效果。其中，纳米粒子为无机纳米粒子。相比于常规增韧剂，无机纳米粒子增韧复合材料的耐热性以及弹性模量并不会出现明显下降。其中，无机纳米粒子为二氧化钛、炭黑、碳化硅、氮化硅、氧化铝、碳纳米管、石墨烯、富勒烯和气相二氧化硅中的一种或多种的混合。其中，纤维增强体为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维。其中，绝缘体为空心的绝缘管或实心的绝缘棒。为实现上述目的，本专利技术提供又一技术方案为：提供一种复合绝缘子的制备方法，包括：在树脂基体中加入纳米粒子和纳米粒子改性剂后进行预混炼以形成树脂母液；在树脂母液中加入固化剂以形成树脂胶液；将纤维增强体和树脂胶液作用后经缠绕或拉挤工艺形成绝缘体，以使得树脂基体、以及树脂基体和纤维增强体的界面处分散有纳米粒子。通过这种方法，在树脂基体中直接加入纳米粒子和纳米粒子改性剂进行预混炼，纳米粒子改性剂对纳米粒子进行表面修饰改性，能够使纳米粒子的增强增韧作用更为明显体现，预混炼后形成的树脂母液中加入固化剂形成树脂胶液中，此时树脂胶液为添加有纳米粒子的树脂胶液，利用该添加有纳米粒子的树脂胶液浸渍纤维增强体，再经由缠绕或拉挤工艺生产出绝缘体，绝缘体的树脂基体、以及树脂基体和纤维增强体的界面处分散有纳米粒子，可以看出，相比现有的在纤维增强体上沉积或涂刷一些增韧物质来说，该方法操作简单，耗时较少，容易实现工业化生产。其中，在树脂基体中加入纳米粒子和纳米粒子改性剂后进行预混炼以形成树脂母液的步骤包括：在树脂基体中加入纳米粒子和纳米粒子改性剂后，在混炼设备中进行预混炼30-50min，形成树脂母液。其中，按照质量比，树脂基体100份、纳米粒子1-120份、纳米粒子改性剂0.1-30份和固化剂40-150份。具体实施方式根据要求，这里将披露本专利技术的具体实施方式。然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本专利技术的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本专利技术的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。本专利技术一实施方式的复合绝缘子，包括绝缘体，绝缘体为由树脂胶液和纤维增强体经缠绕或拉挤工艺成型，树脂胶液为由树脂基体、纳米粒子、纳米粒子改性剂和固化剂的原料制成，使得树脂基体、以及树脂基体和纤维增强体的界面处分散有纳米粒子。具体地，绝缘体可选为空心的绝缘管或实心的绝缘棒，空心的绝缘管通常为由树脂胶液和纤维增强体经缠绕成型，一般步骤为纤维增强体经过树脂胶液槽浸渍，浸渍有树脂胶液的纤维增强体在芯模上缠绕，再经由固化脱膜等形成；实心的绝缘棒通常为由树脂胶液和纤维增强体经拉挤成型，一般步骤为纤维增强体经过树脂胶液槽中浸渍，浸渍有树脂胶液的纤维增强体在牵引力作用下通过挤压模具后，再经由固化形成。其中，纤维增强体可选为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维，具体可为纱、毡或布等，如玻璃纤维纱、或芳纶纤维布。现有技术中的绝缘体为浸渍树脂基体的纤维增强体经缠绕或拉挤成型，树脂基体为热固性树脂，在固化过程中由于集中放热、收缩等因素会残余大量内应力，在长期受力或受到外力破坏时，在应力集中区域和树脂-纤维界面区域内很容易萌生裂纹，绝缘体机械性能下降，容易弯折或断裂。因此，本实施方式的目的在于避免在长期受力或受到外力破坏时绝缘体机械性能的下降，通过上述分析可知，该机械性能的下降是由于在应力集中区域、以及树脂-纤维界面区域内萌生裂纹，为了阻止这种裂纹的产生，本实施方式通过改进树脂胶液，该树脂胶液由树脂基体、纳米粒子、纳米粒子改性剂和固化剂的原料制成，在树脂基体中加入纳米粒子，纳米粒子改性剂主要为纳米粒子进行表面改性，能够增强纳米粒子对树脂基体的增韧效果。其中，纳米粒子可选为有机纳米粒子或无机纳米粒子，较优地，本实施方式的纳米粒子为无机纳米粒子，无机纳米粒子可选为二氧化钛、炭黑、碳化硅、氮化硅、氧化铝、碳纳米管、石墨烯、富勒烯和气相二氧化硅中的一种或多种的混合。应该可以理解，无机纳米粒子可选但不限于上述几种原料，无机纳米粒子的粒径可选但不限于10-90nm，根据实际生产和需求进行选择。纳米粒子在使用过程中容易发生团聚或与其他物质发生吸附，为了使纳米粒子增韧树脂基体的效果明显体现，可利用纳米粒子改性剂对纳米粒子进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合绝缘子，其特征在于，包括绝缘体，所述绝缘体为由树脂胶液和纤维增强体经缠绕或拉挤工艺成型，所述树脂胶液为由树脂基体、纳米粒子、纳米粒子改性剂和固化剂的原料制成，使得所述树脂基体、以及所述树脂基体和所述纤维增强体的界面处分散有所述纳米粒子。

【技术特征摘要】
1.一种复合绝缘子，其特征在于，包括绝缘体，所述绝缘体为由树脂胶液和纤维增强体经缠绕或拉挤工艺成型，所述树脂胶液为由树脂基体、纳米粒子、纳米粒子改性剂和固化剂的原料制成，使得所述树脂基体、以及所述树脂基体和所述纤维增强体的界面处分散有所述纳米粒子。2.如权利要求1所述的复合绝缘子，其特征在于，所述树脂胶液按质量比由以下原料制成：所述树脂基体100份、所述纳米粒子1-120份、所述纳米粒子改性剂0.1-30份和所述固化剂40-150份。3.如权利要求1所述的复合绝缘子，其特征在于，所述树脂基体为环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯或酚醛树脂。4.如权利要求1所述的复合绝缘子，其特征在于，所述纳米粒子改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂和铬络合物的一种或多种的混合。5.如权利要求1所述的复合绝缘子，其特征在于，所述树脂胶液的原料还包括增韧剂、促进剂和消泡剂。6.如权利要求1所述的复合绝缘子，其特征在于，所述纳米粒子为无机纳米粒子。7.如权利要求6所述的复合绝缘子，其特征在于，所述无机纳米粒子为二氧化钛、炭黑、碳化硅、氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：马斌，张栋葛，方江，蔡薛军，何利万，孟凡盛，张俊杰，
申请(专利权)人：江苏神马电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32