绝缘子芯棒预制体、绝缘子芯棒及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种绝缘子芯棒预制体、芯棒及制备方法。本发明专利技术的绝缘子芯棒预制体包括内芯棒和在该内芯棒外表面形成的三维编织层；所述三维编织层主要由玻璃纤维编织而成，表面编织角为1～90°，花节长度为0.1～50mm；所述的玻璃纤维的纤度为500～9600tex；所述的表面编织角是指玻璃纤维在三维编织层表面与三维编织层纵向之间的夹角，所述的花节长度是指一个编织循环所编织出的三维编织层的长度。本发明专利技术绝缘子芯棒预制体其可以用于生产出弯曲性能得到提高的复合支柱绝缘子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力行业输变电用预制体、芯棒及制备方法，尤其涉及一种大直径的绝缘子芯棒预制体、绝缘子芯棒及制备方法。
技术介绍
随着特高压线路在我国逐年的增多，输变电用支柱绝缘子的用量也随之增加。现有输变电用的支柱绝缘子包括：全瓷型、瓷芯加硅橡胶伞裙型、复合材料内芯外加硅橡胶伞裙型。全瓷支柱绝缘子存在重量重，容易出现断裂和脆断，电压等级提高后长度加大等缺陷。瓷芯加硅橡胶伞裙型支柱绝缘子存在外伞裙硅橡胶材料与陶瓷芯粘接不牢，产生气泡的现象，影响产品的电气性能及寿命。随着输变电电压等级的提高，复合材料内芯外加硅橡胶伞裙型支柱绝缘子的用量占比随之增大。复合材料内芯外加硅橡胶伞裙型支柱绝缘子的芯棒采用复合材料制成，由于直径较大，对于拉挤工艺很难一次拉挤成型。目前支柱绝缘子的芯棒采用的成型方式多为各种规格的小拉挤棒捆绑在一起进行整体灌注，但是此种工艺由于较细的多只内芯棒结构存在粘接层过多，在芯棒的横截面积中占据了较大的面积比例，固化过程中内部产生较大的内应力，应力不均导致内部产生裂纹等缺陷，在实际使用过程中很难达到理想使用效果。支柱绝缘子的芯棒还可以采用如下方式成型：内部为拉挤芯棒，外层分多次进行缠绕。这种成型方式虽然可以满足实际使用要求，但是生产效率较低，外层需进行多次缠绕即需多次固化，对于缠绕过程中的工序要求较多，且耗能较大，大大提高了产品的制造成本。此外，纤维在缠绕过程中有一定的磨损会大大降低芯棒的力学性能。CN101740185A公开了大直径复合绝缘子内芯棒的制备方法：选取实心拉挤绝缘芯棒直径≤130mm；芯棒外表面加工粗糙，外表面用丙酮擦洗干净，放入烘箱中恒温；棒外表面再涂覆2％的无水酒精溶液，再放入烘箱中恒温1小时；树脂胶的配置按比例称重并倒入真空搅拌器内真空搅拌20分钟，静置50分钟；将处理的内芯棒安装到数控缠绕机上开始缠绕，待缠绕机缠绕到设计尺寸；然后抽真空注入树脂胶；注胶完毕关闭两端阀门放入固化炉中加温阶梯固化。上述方法仍然采用缠绕方式进行制备芯棒，使得玻璃纤维与内芯棒轴向存在较大夹角，最终产品的强度和刚度不高。此外，上述方法的表面处理工序冗长、固化工序不合理，仍然有进一步改进的空间。此外，传统的复合支柱绝缘子芯棒通常包括多个纤维层，各个纤维层之间通过环氧树脂固化结合在一起，但是各个纤维层之间存在界面，导致各个纤维层之间容易发生滑移，从而影响绝缘子芯棒的弯曲性能。因此，迫切需要一种预制体、绝缘子芯棒及制备方法，其可以用于生产出弯曲性能得到提高的复合支柱绝缘子。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种绝缘子芯棒预制体，其可以用于生产出弯曲性能高的复合支柱绝缘子。本专利技术的另一个目的在于提供一种绝缘子芯棒预制体的制备方法，其工序合理，生产效率高。本专利技术的再一个目的在于提供一种绝缘子芯棒的制备方法，其可以快速生产大直径绝缘子芯棒，能够避免材料浪费。本申请采用如下技术方案实现了上述目的。本专利技术提供一种绝缘子芯棒预制体，所述的绝缘子芯棒预制体包括内芯棒和在该内芯棒外表面形成的三维编织层；所述三维编织层主要由玻璃纤维编织而成，表面编织角α为1～90°，花节长度h为0.1～50mm；所述的玻璃纤维的纤度为500～9600tex；所述的表面编织角α是指玻璃纤维在三维编织层表面与三维编织层纵向之间的夹角，所述的花节长度h是指一个编织循环所编织出的三维编织层的长度。在本专利技术中，α为表面编织角，h为花节长度。表面编织角是指纱线(例如玻璃纤维)在编织物表面与编织物纵向或编织物的成型方向之间的夹角；花节长度是指一个编织循环所编织出的编织物的长度(参见图1和2)。表面编织角和花节长度是两个重要的参数，它们可以控制三维编织物的内部编织角，从而控制纱线的走向，控制编织物和复合材料的纤维体积含量和复合材料不同方向的性能。在本专利技术中，表面编织角α为1～90°，花节长度α为0.1～50mm；优选地，所述的表面编织角α为15～60°，花节长度h为1～5mm；更优选地，所述的表面编织角α为20～45°，花节长度h为2～5mm。将表面编织角和花节长度限制在上述范围内，可以有效地提高绝缘子芯棒的弯曲性能。本专利技术的三维编织层主要由玻璃纤维编织而成，还可以含有其他高强度纤维，例如芳纶纤维、碳纤维、超高强聚乙烯纤维、碳化硅纤维等。根据本专利技术的一个具体实施方式，所述三维编织层仅由玻璃纤维编织而成。根据本专利技术的绝缘子芯棒预制体，所述的玻璃纤维的纤度可以为500～9600tex；优选地，所述的玻璃纤维的纤度为1000～2000tex；更优选地，所述的玻璃纤维的纤度为1100～1800tex。根据本专利技术的绝缘子芯棒预制体，优选地，所述三维编织层包括玻璃纤维经纱，所述玻璃纤维经纱与所述内芯棒的中心轴之间的夹角为0～3°。本专利技术的经纱具有通常的含义，但不包括接结纱线或固接纱线。在本专利技术中，所述玻璃纤维经纱与所述内芯棒的中心轴之间的夹角优选为0～1°。根据本专利技术的绝缘子芯棒预制体，优选地，以所述预制体的重量为基准，所述三维编织层占65wt％～80wt％，更优选为70wt％～75wt％。根据本专利技术的绝缘子芯棒预制体，优选地，所述的内芯棒为拉挤内芯棒。根据本专利技术的绝缘子芯棒预制体，优选地，所述的内芯棒的外表面具有螺纹，所述螺纹的深度为0.3mm～0.6mm，所述螺纹的螺距为1mm～6mm。更优选地，所述螺纹的深度为0.35mm～0.6mm，所述螺纹的螺距为3mm～6mm。根据本专利技术的一个实施方式，所述螺纹的深度为0.5mm～0.55mm，所述螺纹的螺距为3.5mm～5.5mm。根据本专利技术的绝缘子芯棒预制体，优选地，所述的内芯棒的直径为50～200mm，所述的三维编织层的厚度为80～120mm；更优选地，所述的内芯棒的直径为80～130mm，所述的三维编织层的厚度为85～110mm。根据本专利技术的一个实施方式，所述的内芯棒的直径为100～105mm，所述的三维编织层的厚度为90～100mm。根据本专利技术的绝缘子芯棒预制体的直径为270～350mm；优选为280～300mm。本专利技术还提供上述绝缘子芯棒预制体的制备方法，包括如下步骤：1)表面处理步骤：将内芯棒的外表面进行喷砂处理，然后采用易挥发的有机溶剂进行表面处理，从而形成表面处理后的内芯棒；所述喷砂处理所采用的压缩空气的压力为0.4～1.0MPa，所述喷砂处理的时间为20～60min；2)三维编织步骤：采用三维编织法在表面处理后的内芯棒上形成三维编织层，从而得到预制体；其中，所述的玻璃纤维的纤度为500～9600tex。根据本专利技术的绝缘子芯棒预制体的制备方法，优选地，所述易挥发的有机溶剂选自丙酮、酒精、甲醇、乙醚、氯仿的一种或多种；所述喷砂处理所采用的压缩空气的压力为0.6～0.8MPa，所述喷砂处理的时间为25～35min。本专利技术也提供一种绝缘子芯棒的制备方法，包括如下步骤：(1)采用前述绝缘子芯棒预制体的制备方法获得绝缘子芯棒预制体；(2)真空注射成型步骤：将所述绝缘子芯棒预制体置于成型模具中，利用真空注射成型工艺将环氧树脂注入所述的成型模具中以逐渐浸渍所述绝缘子芯棒预制体，从而得到浸渍体；所述成型模具的相对真空度保持在-0.08～-0.1MPa，环氧树脂的注入速度为250～650g/min，环氧树本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘子芯棒预制体，其特征在于，所述绝缘子芯棒预制体包括内芯棒和在该内芯棒外表面形成的三维编织层；所述三维编织层主要由玻璃纤维编织而成，表面编织角α为1～90°，花节长度h为0.1～50mm；所述的玻璃纤维的纤度为500～9600tex；所述的表面编织角α是指玻璃纤维在三维编织层表面与三维编织层纵向之间的夹角，所述的花节长度h是指一个编织循环所编织出的三维编织层的长度。

【技术特征摘要】
1.一种绝缘子芯棒预制体，其特征在于，所述绝缘子芯棒预制体包括内芯棒和在该内芯棒外表面形成的三维编织层；所述三维编织层主要由玻璃纤维编织而成，表面编织角α为1～90°，花节长度h为0.1～50mm；所述的玻璃纤维的纤度为500～9600tex；所述的表面编织角α是指玻璃纤维在三维编织层表面与三维编织层纵向之间的夹角，所述的花节长度h是指一个编织循环所编织出的三维编织层的长度。2.根据权利要求1所述的绝缘子芯棒预制体，其特征在于，所述三维编织层仅由玻璃纤维编织而成。3.根据权利要求1所述的绝缘子芯棒预制体，其特征在于，所述的表面编织角α为15～60°，花节长度h为1～5mm。4.根据权利要求1所述的绝缘子芯棒预制体，其特征在于，所述三维编织层包括玻璃纤维经纱，所述玻璃纤维经纱与所述内芯棒的中心轴之间的夹角为0～3°。5.根据权利要求1所述的绝缘子芯棒预制体，其特征在于，以所述预制体的重量为基准，所述三维编织层占65wt％～80wt％。6.根据权利要求1所述的绝缘子芯棒预制体，其特征在于，所述的内芯棒的外表面具有螺纹，所述螺纹的深度为0.3mm～0.6mm，所述螺纹的螺距为1mm～6mm。7.根据权利要求1～6任一项所述的绝缘子芯棒预制体，其特征在于，所述的内芯棒的直径为50～200mm，所述的三维编织层的厚度为80～120mm。8.根据权利要求1～7任一项所述的绝缘子芯棒预制体的制备方法，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵卫生，张雄军，胡平，郝春功，南无疆，陈铃飞，李安睿，靳婷婷，
申请(专利权)人：北京玻钢院复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11