一种复合支柱绝缘子芯棒及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种复合支柱绝缘子芯棒，属于电器元件技术领域，该种复合支柱绝缘子芯棒由内芯到外周依次包括：环氧树脂实心圆棒、纤维织物和环氧树脂浇注体，所述环氧树脂浇注体是由环氧树脂胶液浸渍于所述纤维织物上经固化后形成的，所述纤维织物为二维织物，所述二维织物为芳纶纤维与涤纶纤维的混编织物，本发明专利技术还提供了一种复合支柱绝缘子芯棒的制备方法，采用真空浸渍工艺将环氧树脂胶液浸渍到混编织物卷绕的环氧树脂实心圆棒上，固化后得到复合支柱绝缘子芯棒，制得的复合支柱绝缘子芯棒具有轻质、高强以及优良的电气绝缘性能。

A Composite Pillar Insulator Mandrel and Its Preparation Method

The invention provides a composite pillar insulator mandrel, which belongs to the technical field of electrical components. The composite pillar insulator mandrel consists of epoxy resin solid round rod, fiber fabric and epoxy resin casting body from inner core to outer core. The epoxy resin casting body is formed by epoxy resin glue impregnated on the fiber fabric and cured. The fiber fabric is two. The two-dimensional fabric is a blended fabric of aramid fibre and polyester fibre. The invention also provides a preparation method of composite pillar insulator mandrel. The epoxy resin glue is impregnated on the solid epoxy resin rod winded by the blended fabric by vacuum impregnation process, and the composite pillar insulator mandrel is obtained after curing. The composite pillar insulator mandrel has light weight. High strength and excellent electrical insulation performance.

【技术实现步骤摘要】
一种复合支柱绝缘子芯棒及其制备方法
本专利技术涉及电器元件
，具体涉及一种复合支柱绝缘子芯棒及其制备方法。
技术介绍
支柱绝缘子是一种特殊的绝缘控件，支柱绝缘子主要用于交直流系统中各种高压电器设备上对母线进行绝缘支撑及机械固定，是变电站和换流站中非常重要的设备，支柱绝缘子一旦发生故障，将会造成供电系统停电、设备损坏，甚至带来人员伤亡，严重影响社会稳定和经济建设。现有输电线路中应用的支柱绝缘子主要包括全瓷型、瓷芯加硅橡胶伞裙型、复合材料内芯加硅橡胶伞裙型(简称“复合支柱绝缘子芯棒”)。其中，复合支柱绝缘子芯棒是一种新型的支柱绝缘子，能够在一定程度上改善全瓷型支柱绝缘子存在的易断裂和脆断的缺陷，以及改善瓷芯加硅橡胶伞裙型存在的外部伞裙橡胶材料与陶瓷粘结不牢，产品性能差的问题。因而，近年来越来越受到广泛关注。复合支柱绝缘子芯棒的芯棒采用复合材料制成，由于直径较大，采用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筷子结构，采用多根内芯棒捆绑在一起进行环氧树脂整体灌注，但是此种工艺由于较细的多支内芯棒结构存在界面过多，芯棒与芯棒之间存在较多的界面，固化过程中内部产生较大的内应力，内应力不均易导致内部产生裂纹等缺陷。支柱绝缘子的芯棒还可以采用如下方式成型：内部为环氧树脂实心圆棒，外层分多次进行缠绕。以环氧玻璃纤维引拔棒为轴心，在其表面采用缠绕工艺，以达到生产出更大直径芯棒的目的。但由于缠绕角度的存在，致使缠绕管体的各项机械性能指标相较于引拔棒体都有一定的下降。而且在弯曲负荷作用下，最大正应力发生在离中性轴最远的各点处，因此这种缠绕棒体的弯曲力学性能基本等同于管体。管体的抗弯性能受玻璃丝缠绕角度影响极大，缠绕角度与中性轴夹角越小，抗弯性能越好。但缠绕角度越小，也将加大芯体的原材料损耗，导致制造成本增加。即使如此，因环氧芯棒为弹性材料，就难以克服弯曲负荷下偏移量大的缺陷。为了解决上述问题，中国专利文献CN106298111B公开了一种绝缘子芯棒预制体、绝缘子芯棒及制备方法，该专利中披露了首先采用三维织物喷砂表面处理后，再经三维编织制得预制体，然后采用真空浸渍的方式将环氧树脂注入预制体所在模具中，固化后制得绝缘子芯棒，虽然该工艺相比于传统的拉挤工艺能够提高复合支柱绝缘子芯棒的生产效率，但是由于形成的芯棒预制体的密度较大，造成最终制得的产品重量重，强度低，机械性能差的问题，而且性能单一，不能满足现有技术的需要。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中复合支柱绝缘子芯棒重量重，强度低，机械性能差以及性能单一的问题，从而提供一种复合支柱绝缘子芯棒及其制备方法。为此，本申请采取的技术方案为：本专利技术提供一种复合支柱绝缘子芯棒，由内芯到外周依次包括：环氧树脂实心圆棒、纤维织物和环氧树脂浇注体，所述环氧树脂浇注体是由环氧树脂胶液浸渍于所述纤维织物上经固化后形成的，所述纤维织物为二维织物，所述二维织物为芳纶纤维与涤纶纤维的混编织物。所述混编织物为1-3根所述涤纶纤维和1根所述芳纶纤维交替布置，所述芳纶纤维与涤纶纤维均各自单向平行并列排布。所述混编织物在使用前先经等离子改性或者硅烷偶联剂改性处理。所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷或甲基丙烯酰氧基硅烷的一种或者至少两种的混合物。所述混编织物中的单丝直径为1000-1500d，混编织物的面密度为160g/m2-220g/m2。所述环氧树脂胶液与所述混编织物的质量之比为1:(1-3)。所述环氧树脂胶液的原料组成包括100重量份的环氧树脂、60-100重量份的固化剂和1-4重量份的促进剂。所述固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐或者甲基四氢邻苯二甲酸酐，所述促进剂为改性咪唑。在常温下，所述环氧树脂的粘度为1500-3000mPa.s，所述固化剂的粘度为200-1000mPa.s。本专利技术还提供了一种所述复合支柱绝缘子芯棒的制备方法，包括如下步骤：通过混编的方式编织混编织物，然后将混编织物卷绕于环氧树脂实心圆棒上；并制备环氧树脂胶液，采用真空浸渍工艺将环氧树脂胶液浸渍到混编织物卷绕的环氧树脂实心圆棒上，固化后得到复合支柱绝缘子芯棒。所述复合支柱绝缘子芯棒的制备方法，包括如下步骤：(1)混编织物的编织和卷绕：将芳纶纤维与涤纶纤维进行混编，其中，芳纶纤维的直径为1000-1500d，涤纶纤维直径为1000-1500d，混编方式为1-3根所述涤纶纤维与1根所述芳纶纤维交替布置，芳纶纤维与涤纶纤维均各自单向平行并列排布，编织得到面密度为160-220g/m2的混编织物；将混编织物卷绕在环氧树脂实心圆棒上，环氧树脂实心圆棒的直径为50-80mm，卷绕纤维织物后的环氧树脂实心圆棒的厚度为200-300mm。(2)环氧树脂胶液的配制和真空预处理：取环氧树脂100重量份、甲基六氢邻苯二甲酸酐60-100重量份和改性咪唑1-4重量份，在温度为60-80℃下，搅拌2-4h，制得环氧树脂胶液，然后将环氧树脂胶液置于温度为60-80℃、真空度为100-300Pa的条件下，真空脱泡0.5-2h。(3)环氧树脂实心圆棒的真空预处理：取上述卷绕混编织物后的环氧树脂实心圆棒，将其装入模具中，在温度为50-60℃，真空度为200-400Pa的条件下，对其进行真空除湿，真空除湿的时间为4-5h；(4)真空浸渍：将上述预处理后的环氧树脂胶液在0.2-0.4MPa的压力下注入上述模具中，维持模具的真空度为100-300Pa，真空浸渍时间为0.5-2h，注入完毕后向模具内施加0.4MPa的保压压力，保压时间为1-2h，其中注入的环氧树脂胶液与混编树脂的质量比为1:1-1:3；(5)固化、脱模：将模具置于60-80℃下经一次固化，固化时间为6-8h，然后升温至100-120℃，进行二次固化，二次固化时间为8-12h。固化完毕后，经过脱模得到复合支柱绝缘子芯棒。本专利技术技术方案，具有如下优点：1、本专利技术提供了一种复合支柱绝缘子芯棒，通过采用二维织物卷绕于环氧树脂实心圆棒外周，能够显著地降低了复合支柱绝缘子芯棒的密度，进而降低其的重量，实现轻质的目的；而且通过采用涤纶纤维与芳纶纤维的混编织物，不仅提高了纤维复合材料的韧性、抗冲击性能和绝缘性能，而且相比于单纯地采用芳纶纤维或者玻璃纤维，具有更好的耐高温性能和耐湿热老化性能，从而制得的复合支柱绝缘子芯棒具有轻质、高强以及优良的电气绝缘性能，进一步地本专利技术将单丝直径控制在1000-1500d，面密度控制在160g/m2-220g/m2，能够在降低复合支柱绝缘子芯棒的密度的同时，进一步提高复合支柱绝缘子芯棒的强度。2、本专利技术提供了一种复合支柱绝缘子芯棒，通过等离子改性或者硅烷偶联剂对混编织物进行改性处理，能够在纤维表面引入大量自由基，相邻自由基之间发生检核作用，在纤维表面构成交联层，从而使得其表面粗糙程度增大，而且亲水性提高，更容易与环氧树脂复合材料结合，提高结合力，进一步提升复合支柱绝缘子芯棒的强度和耐热性，进一步地本专利技术将环氧树脂胶液与混编织物的质量比控制在合理范围，进一步提升复合支柱绝缘子芯棒的强度。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围不限于此。实施例1一、本实施例中复合支柱绝缘子芯棒的制备工艺，包括如下步骤：(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合支柱绝缘子芯棒，由内芯到外周依次包括：环氧树脂实心圆棒、纤维织物和环氧树脂浇注体，所述环氧树脂浇注体是由环氧树脂胶液浸渍于所述纤维织物上经固化后形成的，其特征在于，所述纤维织物为二维织物，所述二维织物为芳纶纤维与涤纶纤维的混编织物。

【技术特征摘要】
1.一种复合支柱绝缘子芯棒，由内芯到外周依次包括：环氧树脂实心圆棒、纤维织物和环氧树脂浇注体，所述环氧树脂浇注体是由环氧树脂胶液浸渍于所述纤维织物上经固化后形成的，其特征在于，所述纤维织物为二维织物，所述二维织物为芳纶纤维与涤纶纤维的混编织物。2.根据权利要求1所述的复合支柱绝缘子芯棒，其特征在于，所述混编织物为1-3根所述涤纶纤维与1根所述芳纶纤维交替布置，所述芳纶纤维与涤纶纤维均各自单向平行并列排布。3.根据权利要求1或者2所述的复合支柱绝缘子芯棒，其特征在于，所述混编织物在使用前先经等离子改性或者硅烷偶联剂改性处理。4.根据权利要求3所述的复合支柱绝缘子芯棒，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷或甲基丙烯酰氧基硅烷的一种或者至少两种的混合物。5.根据权利要求1-4中任一项所述的复合支柱绝缘子芯棒，其特征在于，所述混编织物中的单丝直径为1000-1500d，混编织物的面密度为160g/m2-220g/m2。6.根据权利要求1-5...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨威，张卓，张翀，尹立，陈新，边凯，史晓宁，陈赟，颜丙越，李飞，邢照亮，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国家电网有限公司，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11