一种故障识别防雷绝缘子及其制备方法技术

本发明专利技术涉及绝缘子技术领域，提供了一种故障识别防雷绝缘子及其制备方法。本发明专利技术利用聚烯烃包覆改性纳米粒子复合物、硅橡胶、氟硅橡胶、EVA乳液、改性硅油组合物和阻燃剂复配，可在改性纳米粒子表面原位聚合形成聚烯烃包覆的核壳结构，改善了纳米粒子在聚烯烃基体内的分散性和相容性，提升了材料的致密程度；改性硅油组合物起到增韧和憎水作用，提高绝缘子材料的耐寒性和耐酸碱性。本发明专利技术所得绝缘子材料具有优异的综合性能，大幅提高了绝缘子的电气性能、机械性能和耐候性能。

【技术实现步骤摘要】
一种故障识别防雷绝缘子及其制备方法
本专利技术涉及绝缘子
，尤其涉及一种故障识别防雷绝缘子及其制备方法。
技术介绍
故障识别防雷绝缘子采用一体式结构，解决了绝缘子与避雷器需分别安装的问题，消除了施工对绝缘导线的机械性能和密封性能造成的影响；不带连接引线，消除了连接线的附加电感电压。当避雷器故障后，绝缘子仍具有支撑导线作用，配网架空线路仍能正常运行，可以减少防雷装置本身故障对线路运行的影响；内部氧化锌故障失效后，其故障识别环可脱离，解决避雷器故障查找困难的难题。现有的故障识别防雷绝缘子，绝缘子本体的材料为硅橡胶，具有较好地耐温性能，但其电气性能、机械性能和耐老化性能存在一定缺陷，不利于其长期安全运行。采用无机纳米填料与聚烯烃共混，是实现聚烯烃材料功能化的重要手段。纳米粒子特有的表面界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等，可以有效地改善材料中的电荷积聚和场强畸变现象，非常适合在绝缘材料中应用。但现有技术中，纳米粒子在聚烯烃中的分散性和相容性较差，易发生团聚现象，所得材料的致密性也较差，从而影响所得绝缘子产品的性能。
技术实现思路
本专利技术旨在至少克服上述现有技术的缺点与不足其中之一，提供一种故障识别防雷绝缘子及其制备方法。本专利技术目的基于以下技术方案实现：本专利技术目的一个方面，提供了一种故障识别防雷绝缘子，其伞裙由以下材料制成：聚烯烃包覆改性纳米粒子、硅橡胶、氟硅橡胶、EVA乳液、改性硅油组合物和阻燃剂，所述聚烯烃的单体包括乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯中的至少两种，所述改性纳米粒子包括硬脂酸盐、长链脂肪族胺、三羟甲基丙烷和硅烷偶联剂改性处理的氧化石墨烯、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米水滑石、纳米碳化硅中的一种或多种，所述改性硅油组合物由脂肪酸与侧链氨基硅油反应制备得到。聚氯乙烯对光和热的稳定性较差，无固定熔点，具有较好的机械性能和优异的介电性能。聚苯乙烯电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。聚乙烯和聚丙烯材料具有优良的介电性能，体积电阻可达1015～1020Ω·m，具有良好机械性能。其中，聚丙烯的拉伸强度比高密度聚乙烯更高，聚乙烯的耐寒性能优异，冷脆温度为-70℃，而聚丙烯耐低温冲击较差。经过改性处理之后的纳米粒子，表面亲油性增强，可以与聚烯烃材料中的其它有机成分有效结合，从而提升材料的致密程度。改性纳米粒子的加入，在聚烯烃材料内产生了更多的陷阱，这些陷阱在电极-电介质的界面附近捕获注入电荷，降低了局部电场，同时阻碍载流子的移动，从而使电阻率增大。乙烯、丙烯、氯乙烯和苯乙烯共聚，可以结合多种聚烯烃的优点，且在其中加入改性纳米粒子，增强绝缘子材料的电气性能、机械性能、耐低温性能和耐酸碱性能。氟硅橡胶在保持有机硅材料的耐热性，耐寒性，耐高电压性，耐气候老化等优异性能的基础上，由于含氟基团的引入，它又具有有机氟材料优异的耐氢类溶剂，耐油，耐酸碱性和更低的表面能性能。硅橡胶耐低温性能良好，一般在-55℃下仍能工作。耐热性能也很突出，在180℃下可长期工作，稍高于200℃也能承受数周或更长时间仍有弹性，瞬时可耐300℃以上的高温。EVA乳液具有永久的柔韧性，良好的耐酸碱性、混容性、粘接性和疏水性，能够耐紫外线老化，加入EVA乳液提高了聚合晶硅绝缘子材料的结合力和耐受性。加入改性硅油组合物，一方面提升了聚合晶硅材料的加工流动性质和脱模性能，降低了扭矩，减少了设备磨损，明显降低摩擦系数，改善表面光泽，增进表面丝质触感。另一方面，利用脂肪酸与氨基硅油反应，得到的改性硅油组合物是一类具有柔顺链段的齐聚物，对绝缘子材料起到增韧作用，提高耐候性。改性硅油组合物迁移到绝缘子表面时，其主链硅油附在表面、侧链的碳氢长链与下面聚烯烃分子产生相互作用，硅油就像浮萍一样覆盖在聚烯烃绝缘子表面，增加其憎水耐久性，从而使绝缘子表面具有长期有效的憎水性，提高了输电线路绝缘子运行可靠性和使用寿命。优选地，所述聚烯烃包覆改性纳米粒子复合物中改性纳米粒子的含量为1～25wt％，粒径为10～300nm。优选地，所述非线性电阻片为互相串联的非线性的氧化锌电阻片。优选地，所述氧化锌电阻片的表面涂覆有纳米高阻浆料涂层。优选地，所述脂肪酸包括由辛酸、壬酸、月桂酸、硬脂酸、木蜡酸、蜡酸、虫漆蜡酸、油酸、芥酸或二十碳烯酸中的一种或多种。优选地，所述侧链氨基硅油包括氨基重量含量为0.05-0.3％的硅油、氨基重量含量为0.4-1.5％的硅油中的一种或多种。本专利技术中使用的脂肪酸，其碳氢结构主链与聚烯烃材料分子结构类似、相容性良好，引入到氨基硅油中，提高了改性硅油组合物与聚烯烃、橡胶等原料的相容性，使改性硅油组合物可以作为一种新颖的憎水迁移剂加入绝缘子材料中。优选地，所述阻燃剂包括氧化聚乙烯、聚磷酸氨、磷酸酯、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑、硼酸锌、碱式碳酸镁、碱式硫酸镁中的一种或多种。采用无卤阻燃材料，燃烧时没有熔滴现象，燃烧时阻燃剂自身无有害气体产生。优选地，所述伞裙包括以下重量份的原料：聚烯烃包覆改性纳米粒子30～60份、硅橡胶30～50份、氟硅橡胶30～50份、EVA乳液10～30份、改性硅油组合物1～10份和阻燃剂8～20份。本专利技术目的另一个方面，提供了一种故障识别防雷绝缘子的制备方法，包括以下步骤：S1、聚烯烃包覆改性纳米粒子的制备：将聚烯烃的单体、改性纳米粒子、催化剂和溶剂置于密闭干燥反应器中，50～80℃恒温聚合反应4～10h，加入5％HCl的乙醇溶液终止聚合，过滤，洗涤，干燥，得到聚烯烃包覆改性纳米粒子；S2、伞裙的制备：将聚烯烃包覆改性纳米粒子、硅橡胶、氟硅橡胶、EVA乳液、改性硅油和阻燃剂混合，置于60～120℃下搅拌，干燥得到混合物，然后将所得混合物进行挤出造粒，置于模具中注塑形成伞裙；S3、绝缘子本体的制备：在环氧筒内部由上至下依次设置放电间隙、非线性电阻片和脱扣机构，在所述脱扣机构上设置故障指示器，然后将步骤S2所得伞裙与环氧筒粘结，即得绝缘子本体；S4、将绝缘子本体与上金具和下金具组装在一起，得到故障识别防雷绝缘子。本专利技术可在改性纳米粒子表面原位聚合形成聚烯烃包覆的核壳结构，改善了纳米粒子在聚烯烃基体内的分散性，增强了纳米粒子的稳定性，充分发挥纳米粒子对绝缘子材料的电气性能和机械性能的改善作用；利用聚烯烃包覆层增强了无机/有机界面的粘结性，改善了无机纳米粒子在聚烯烃基体内的相容性；经过表面改性的纳米粒子可以与聚烯烃材料中的其它有机成分有效结合，大幅提升了绝缘子材料的致密程度。通过本专利技术的方法，得到结合多种聚烯烃材料优点的烯烃共聚物原料，尤其是得到了聚烯烃包覆改性纳米粒子核壳结构，大幅提高烯烃共聚物的综合性能。本专利技术制得的多相结构共混体具有更加优异的机械性能，结构稳定性、一致性更好，所得绝缘子产品具有良好的电气性能、机械性能、耐酸碱和耐温性能。优选地，步骤S1中所述改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种故障识别防雷绝缘子，其特征在于，其伞裙由以下原料制成：聚烯烃包覆改性纳米粒子、硅橡胶、氟硅橡胶、EVA乳液、改性硅油组合物和阻燃剂，所述聚烯烃的单体包括乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯中的至少两种，所述改性纳米粒子包括硬脂酸盐、长链脂肪族胺、三羟甲基丙烷和硅烷偶联剂改性处理的氧化石墨烯、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米水滑石、纳米碳化硅中的一种或多种，所述改性硅油组合物由脂肪酸与侧链氨基硅油反应制备得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种故障识别防雷绝缘子，其特征在于，其伞裙由以下原料制成：聚烯烃包覆改性纳米粒子、硅橡胶、氟硅橡胶、EVA乳液、改性硅油组合物和阻燃剂，所述聚烯烃的单体包括乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯中的至少两种，所述改性纳米粒子包括硬脂酸盐、长链脂肪族胺、三羟甲基丙烷和硅烷偶联剂改性处理的氧化石墨烯、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米水滑石、纳米碳化硅中的一种或多种，所述改性硅油组合物由脂肪酸与侧链氨基硅油反应制备得到。


2.根据权利要求1所述的一种故障识别防雷绝缘子，其特征在于，所述聚烯烃包覆改性纳米粒子复合物中改性纳米粒子的含量为1～25wt％，粒径为10～300nm。


3.根据权利要求1所述的一种故障识别防雷绝缘子，其特征在于，所述非线性电阻片为互相串联的非线性的氧化锌电阻片。


4.根据权利要求1所述的一种故障识别防雷绝缘子，其特征在于，所述脂肪酸包括由辛酸、壬酸、月桂酸、硬脂酸、木蜡酸、蜡酸、虫漆蜡酸、油酸、芥酸或二十碳烯酸中的一种或多种；所述侧链氨基硅油包括氨基重量含量为0.05-0.3％的硅油、氨基重量含量为0.4-1.5％的硅油中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的一种故障识别防雷绝缘子，其特征在于，所述阻燃剂包括氧化聚乙烯、聚磷酸氨、磷酸酯、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑、硼酸锌、碱式碳酸镁、碱式硫酸镁中的一种或多种。


6.根据权利要求1所述的一种故障识别防雷绝缘子，其特征在于，所述伞裙包括以下重量份的原料：聚烯烃包覆改性纳米粒子30～60份、硅橡胶30～50份、氟硅橡胶30～50份、EVA乳液10～30份、改性硅油组合物1～10份和阻燃剂8～20份。


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【专利技术属性】
技术研发人员：黄卓勇，
申请(专利权)人：萍乡市中源瓷业有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36