CN109280365B - 一种超特高压用轻质绝缘子芯体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超特高压用轻质绝缘子芯体的制备方法。该方法制备的超特高压用复合绝缘子用轻质芯体材料，密度仅为当前超特高压复合绝缘子使用的环氧玻纤复合材料的1/3~1/4，能使当前超特高压用实芯绝缘子的重量降低50%以上，并且具有聚氨酯材料的优异韧性，内部填充密实，缺陷少，与玻璃钢外壳间粘接力优异，电气绝缘性能优异等特点，极大提高当前超特高压输电线路的使用安全性能。另外还具有制备工艺简单，不需要复杂机器设备，制备过程不出现树脂烧芯问题，适合工业化批量生产。
Description
技术领域
本发明属于电气复合材料领域，具体涉及一种超特高压用轻质绝缘子芯体的制备方法。
背景技术
超特高压输电具有输电容量大、输送距离远、损耗低、节省输电走廊等显著优势。当前我国超特高压输电线路用复合绝缘子，是由环氧树脂与玻璃纤维经拉挤工艺成型，具有结构简单、机械拉伸强度优异、不可击穿、耐污性能卓越等优点。但其为实芯结构，随着电压等级的提高，绝缘性能和使用安全性能要求绝缘子的直径和长度显著增大，从而带来一系列问题。尺寸的增大，导致绝缘子本身的重量剧增，给运输安装带来极大的不便；另外还带来生产效率缓慢、界面缺陷增多、在线检测困难、固化过程热量聚集烧芯等问题；还有，随着尺寸的增大，玻纤和环氧树脂接触面面积大增，内部缺陷不可避免增多，环氧树脂存在性脆的问题，小缺陷极易形成断面引发安全事故，因而环氧玻纤复合材料制备的大尺寸实芯绝缘子存在极大的使用安全隐患。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种超特高压用轻质绝缘子芯体的制备方法。该方法制备的轻质绝缘子芯体材料，密度小于当前超特高压复合绝缘子使用的环氧玻纤复合材料的1/3，能使当前超特高压用实芯绝缘子的重量降低50%以上，并且具有聚氨酯材料的优异韧性，内部填充密实，缺陷少，与玻璃钢外壳间粘接力优异，电气绝缘性能优异等特点，极大提高当前超特高压输电线路的使用安全性能。另外还具有制备工艺简单，不需要复杂机器设备，制备过程不出现树脂烧芯问题，适合工业化批量生产。
一种超特高压输电线路用轻质绝缘子芯体的制备方法，包括以下步骤：
（1） 按A，B组分的 [-NCO] 与 [-OH] 的摩尔比1.0 ~ 1.2:1范围计算并称量A，B组分，以含 [-OH] 的聚醚、扩链剂、交联剂为A组分，以含 [-NCO] 的多官能度异氰酸酯组分为B组分，两者按 [-NCO] 与 [-OH] 的摩尔比为1.0 ~ 1.2:1计算分别称量。
（2）按A组分质量的10%~30% 称取玻璃微珠，与A组分预先充分搅拌混合均匀。
（3）准备好制备芯棒的模具，在其内表面均匀涂抹聚氨酯脱模剂，底端密封。
（4）将与玻璃微珠混合的A组分，与B组分混合搅拌均匀后，在真空烘箱内抽真空除气，待混合物料中气体除尽后，放气取出物料，然后浇注到已准备好的模具内。将模具放入烘箱内在一定温度下固化，待聚氨酯树脂完全固化后，脱模得到轻质绝缘子芯体。
优选地，所述步骤（1）中的聚醚组份为聚氧化丙烯多元醇、聚四氢呋喃多元醇或植物油多元醇中的一种或几种；异氰酸酯组份为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯或液化二苯基甲烷二异氰酸酯。
优选地，所述步骤（1）中的扩链剂为乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇，一缩二乙二醇、一缩二丙二醇的一种或几种。
优选地，所述步骤（1）中的交联剂为丙三醇、三乙醇胺、二乙醇胺，三羟甲基丙烷、季戊四醇的一种或几种。
优选地，所述步骤（1）中玻璃微珠的闭孔率要求在85%以上，密度在0.1~0.3g/cm3之间。优选地，所述步骤（2）中玻璃微珠的加入量，根据制备轻质芯体的密度和玻璃微珠的密度来确定。
优选地，所述步骤（4）中A/B组分的[-NCO]与 [-OH] 的摩尔比为1.05 ~ 1.1：1。
优选地，所述步骤（4）中模具放入鼓风烘箱内60~100℃固化2~8小时。
有益效果
本发明制备的超特高压用轻质绝缘子芯体材料，以韧性好、高绝缘的聚氨酯树脂为基体，与高绝缘低密度玻璃微珠复合，通过真空浇注工艺制备成聚氨酯轻质复合芯棒，密度小于0.75g/cm3。该芯棒外层缠绕一定厚度的浸渍环氧树脂的玻璃纤维，固化后即可制成超特高压输电线路用轻质绝缘子。该绝缘子与现有超特高压复合绝缘子相比，重量降低50%以上，而且韧性好，内部填充密实、缺陷少，与玻璃钢外壳间具有优异的粘接力，具有优异电气绝缘性能，满足当前超特高压环境复合绝缘子的长期安全使用要求。另外还具有制备工艺简单，不需要复杂机器设备，制备过程不出现树脂烧芯问题的优点，适合工业化生产。聚氨酯轻质材料芯体填充绝缘子在超特高压输电线路中推广应用，对提高我国超特高压输电线路安全运行性，降低发生事故的风险，具有重要的意义。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种超特高压用轻质绝缘子芯体的制备方法，包括以下步骤：
（1） 以牌号为NG210的四氢呋喃-环氧丙烷共聚醚15份，精炼蓖麻油45份，聚醚MN500 25份，聚醚4110 12份，二乙二醇2份，三乙醇胺1份（共计100份）均匀混合为A组分。以聚合二苯基甲烷二异氰酸酯（PAPI）为B组分，两者按A/B质量比为1:0.8称取（[-NCO]与[-OH]的摩尔比约为1.1 ：1)。
（2）制备0.55g/cm3轻质芯体材料，计算所需密度为0.2g/cm3，闭孔率为90%的玻璃微珠的质量为A组分质量的22.2%。按计算量称取玻璃微珠，与100份A组分预先充分搅拌混合均匀。
（3）将混有玻璃微珠的A组分与B组分，用机械搅拌在3000转/分下快速搅拌30~60s，待物料颜色均匀一致后，然后放入真空烘箱内抽真空除气，待混合物料中气体除尽后，浇注到已准备好的模具内。将模具放入烘箱内在80℃下固化4小时，脱模得到密度为0.55g/cm3的轻质绝缘子芯体。以实施例（1）方法制备的超特高压输电线路用轻质绝缘子芯体材料性能如下：
以该种材料作为直径为320mm，壁厚为20mm，壁体材料密度为2.2g/cm3的玻璃钢的特高压复合绝缘子的芯体材料，减重比例可达到57.4%。
实施例2
一种超特高压用轻质绝缘子芯体材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）精炼蓖麻油52份，聚醚MN500 35份，聚醚4110 10份，二乙二醇2份，三乙醇胺1份（共计100份），均匀混合为A组分，以聚合二苯基甲烷二异氰酸酯（PAPI）为B组分，两者按A/B质量比为1:0.8称取（[-NCO]与[-OH]的摩尔比约为1.1 ：1)。
（2）制备0.60g/cm3轻质芯体材料，计算所需密度为0.2g/cm3，闭孔率为90%的玻璃微珠的质量为A组分质量的20.0%。按计算量称取玻璃微珠，与100份A组分预先充分搅拌混合均匀。
（3）将混有玻璃微珠的A组分与B组分，用机械搅拌在3000转/分下快速搅拌30~60s，待物料颜色均匀一致后，然后放入真空烘箱内抽真空除气，待混合物料中气体除尽后，浇注到已准备好的模具内。将模具放入烘箱内在80℃下固化4小时，脱模得到密度为0.60g/cm3的轻质绝缘子芯体。
以实施例（2）方法制备的超特高压输电线路用轻质绝缘子芯体材料性能如下：
以该种材料作为直径为320mm，壁厚为20mm，壁体材料密度为2.2g/cm3的玻璃钢的特高压复合绝缘子的芯体材料，减重比例可达到55.7%。
实施例3
一种超特高压用轻质绝缘子芯体材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）精炼蓖麻油50份，聚醚MN500 35份，聚醚4110 12份，二乙二醇2份，三乙醇胺1份（共计100份）均匀混合为A组分，以液化二苯基甲烷二异氰酸酯（C-MDI）为B组分，两者按A/B质量比为1:0.70称取（[-NCO]与[-OH]的摩尔比约为1.07 ：1)。
（2）制备0.60g/cm3轻质芯体材料，计算所需密度为0.2g/cm3，闭孔率为90%的玻璃微珠的质量为A组分的22.2%。按计算量称取玻璃微珠，与100份A组分预先充分搅拌混合均匀。
（3）将混有玻璃微珠的A组分与B组分，用机械搅拌在3000转/分下快速搅拌30~60s，待物料颜色均匀一致后，然后放入真空烘箱内抽真空除气，待混合物料中气体除尽后，浇注到已准备好的模具内。将模具放入烘箱内在80℃下固化4小时，脱模得到密度为0.55g/cm3的轻质绝缘子芯体。
以实施例（3）方法制备的超特高压输电线路用轻质绝缘子芯体材料性能如下：
以该种材料作为直径为320mm，壁厚为20mm，壁体材料密度为2.2g/cm3的玻璃钢的特高压复合绝缘子的芯体材料，减重比例可达到55.7%。
对比例1
北京玻钢院复合材料有限公司以拉挤工艺制备的特高压环境使用的复合材料绝缘子，尺寸为：直径320mm, 长度4500mm，密度为 2.20g/cm3，整体重量 796 kg。测试表面电阻率为6.4×1012 Ω，体积电阻率为5.1×1014Ω·m，击穿电压为20.8 kv/mm。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种超特高压用轻质绝缘子芯体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）轻质绝缘子芯体A 组分由下列原料按照重量配比制成：含[-OH]聚醚多元醇70%~85%，扩链剂0.5%~3%，交联剂0.2%~1%；B 组分为含 [-NCO] 的多官能度异氰酸酯，两者按[-NCO] 与 [-OH] 的摩尔比为1.0 ~ 1.2:1计算分别称量；异氰酸酯组份为聚合二苯基甲烷二异氰酸酯或液化二苯基甲烷二异氰酸酯；
（2）按A组分质量的5%~30% 称取玻璃微珠，与A组分预先充分搅拌混合均匀；所述玻璃微珠的闭孔率要求在85%以上，密度在0.1~0.3g/cm3；
（3）准备好制备芯体的模具，在其内表面均匀涂抹聚氨酯脱模剂，底端密封；
（4）将与玻璃微珠混合的A组分，与B组分搅拌按摩尔比混合搅拌均匀后，在真空烘箱内抽真空除气，待混合物料中气体除尽后，放气取出物料，然后浇注到已准备好的模具内，将模具放入烘箱内在一定温度下固化，待聚氨酯树脂完全固化后，脱模得到轻质绝缘子芯体。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的聚醚多元醇组份为聚氧化丙烯多元醇、聚四氢呋喃多元醇或植物油多元醇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中搅拌的速度为1000~5000转/分转速，搅拌30~60s。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中模具放入鼓风烘箱内60~100℃固化2~8小时。
5.一种权利要求1-4之一所述的方法制备的轻质绝缘子芯体。
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- 2018-09-13 CN CN201811065072.9A patent/CN109280365B/zh not_active Expired - Fee Related
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