復(fù)合絕緣子芯棒及其制備方法及復(fù)合絕緣子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合絕緣子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)合絕緣子芯棒及其制備方法及復(fù)合絕緣子。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓或超高壓電力輸送線路上使用的絕緣子最早為瓷絕緣子或玻璃絕緣子。隨著復(fù)合絕緣子在上個(gè)世紀(jì)的問世，復(fù)合絕緣子的內(nèi)部支撐構(gòu)件一一芯棒也越來越受到行業(yè)內(nèi)的重視。
[0003]現(xiàn)在，一般直徑在90mm以下的復(fù)合絕緣子芯棒生產(chǎn)技術(shù)較成熟。但是，大直徑復(fù)合絕緣子芯棒的生產(chǎn)技術(shù)，尤其是直徑IlOmm以上的，還不成熟。目前的大直徑復(fù)合絕緣子芯棒的生產(chǎn)方式一般采用多次拉擠成型工藝。
[0004]多次拉擠成型工藝一般為，將浸漬過環(huán)氧樹脂膠液的纖維束拉擠成小直徑芯棒，然后以該小直徑芯棒為基體進(jìn)行一次或一次以上環(huán)氧樹脂復(fù)合材料拉擠擴(kuò)徑工藝，即以小直徑芯棒為基體仍在拉擠成型機(jī)中用浸漬過環(huán)氧樹脂膠液的纖維束對其進(jìn)行擴(kuò)徑拉擠。
[0005]多次拉擠成型工藝，其生產(chǎn)周期長，且生產(chǎn)的復(fù)合絕緣子芯棒的電氣性能差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于此，有必要針對大直徑復(fù)合絕緣子需多次拉擠成型的問題，提供一種可一次拉擠大直徑的復(fù)合絕緣子芯棒。
[0007]—種復(fù)合絕緣子芯棒，其包括纖維束、包裹所述纖維束的樹脂基體、以及分布在所述樹脂基體中的絕緣導(dǎo)熱粒子，所述絕緣導(dǎo)熱粒子為電絕緣材料粒子。
[0008]上述復(fù)合絕緣子芯棒，由于在樹脂基體中添加有絕緣導(dǎo)熱粒子，絕緣導(dǎo)熱粒子能夠在樹脂基體內(nèi)形成一系列的傳遞熱量的路徑，從而加快熱量傳導(dǎo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大直徑復(fù)合絕緣子芯棒的一次拉擠成型。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，以所述樹脂基體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述絕緣導(dǎo)熱粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40?80wt %。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述絕緣導(dǎo)熱粒子選自金屬氧化物導(dǎo)熱填料、金屬氮化物導(dǎo)熱填料、或碳化物導(dǎo)熱填料中的一種或幾種。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬氧化物導(dǎo)熱填料選自氧化鈹、氧化鎂、三氧化二鋁、氧化鈣、或一氧化鎳中的一種或幾種；所述金屬氮化物導(dǎo)熱填料選自氮化鋁或氮化硼；碳化物導(dǎo)熱填料選自碳化硅或碳化硼。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述絕緣導(dǎo)熱粒子包括第一粒子和第二粒子，所述第一粒子的粒徑范圍為3?20微米，所述第二粒子的粒徑范圍為10?25納米。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一粒子與所述第二粒子的質(zhì)量比為1:1?1:5。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述絕緣導(dǎo)熱粒子包括第三粒子和第四粒子，所述第三粒子的長徑比范圍為I?5，所述第四粒子的長徑比范圍為20?100。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第三粒子與所述第四粒子的質(zhì)量比為1:1.5?1:4。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述絕緣導(dǎo)熱粒子的表面經(jīng)過偶聯(lián)劑處理。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述偶聯(lián)劑選自γ -環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和/或T-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷。
[0018]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述復(fù)合絕緣子芯棒的直徑大于等于110mm。
[0019]本發(fā)明還提供了一種復(fù)合絕緣子芯棒的制備方法。
[0020]一種復(fù)合絕緣子芯棒的制備方法，其包括如下步驟:
[0021 ]將絕緣導(dǎo)熱粒子與樹脂膠液混合，得到混合液；
[0022]將纖維束浸入所述混合液中，然后進(jìn)行拉擠；
[0023]將拉擠之后的產(chǎn)物固化，得到復(fù)合絕緣子芯棒。
[0024]本發(fā)明的復(fù)合絕緣子芯棒的制備方法，可一次拉擠成型，工藝步驟簡單，生產(chǎn)周期短。
[0025]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述制備方法還包括對所述絕緣導(dǎo)熱粒子進(jìn)行偶聯(lián)處理。
[0026]本發(fā)明還提供了一種復(fù)合絕緣子，該復(fù)合絕緣子包括本發(fā)明所提供的復(fù)合絕緣子芯棒。
[0027]上述復(fù)合絕緣子由于包含本發(fā)明所提供的復(fù)合絕緣子芯棒，制備工藝簡單，成本低廉。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的復(fù)合絕緣子芯棒的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0030]參見圖1，一種復(fù)合絕緣子芯棒，其包括纖維束1、包裹所述纖維束I的樹脂基體2、以及分布在所述樹脂基體2中的絕緣導(dǎo)熱粒子3。
[0031]本發(fā)明的復(fù)合絕緣子芯棒為實(shí)心芯棒，更具體為支柱復(fù)合絕緣子的實(shí)心芯棒。優(yōu)選地，所述復(fù)合絕緣子芯棒的直徑大于等于110mm。當(dāng)然，復(fù)合絕緣子芯棒的直徑?jīng)]有特殊限制，還可以小于110mm。
[0032]其中，纖維束在復(fù)合絕緣子芯棒中起骨架作用，主要起承力作用。纖維束為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。例如玻璃纖維束、芳綸纖維束、聚酯纖維束、尼龍纖維束等。本發(fā)明優(yōu)選玻璃纖維束。
[0033]本發(fā)明纖維束中的纖維直徑優(yōu)選為3?30 μ m。
[0034]本發(fā)明的樹脂基體是指樹脂膠液固化之后的固化物，樹脂膠液包括樹脂、固化劑以及固化促進(jìn)劑。
[0035]其中，樹脂可以選用環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂、乙烯基樹脂等。本發(fā)明的樹脂優(yōu)選為環(huán)氧樹脂。
[0036]具體地，環(huán)氧樹脂優(yōu)選選自脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、酚醛環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯型環(huán)氧樹月旨、雙酚A環(huán)氧樹脂、雙酚F環(huán)氧樹脂、或多官能團(tuán)縮水甘油醚環(huán)氧樹脂中的一種或幾種。
[0037]其中，固化劑優(yōu)選選自酸酐系固化劑，具體選自甲基四氫苯酐、苯酐、四氫苯酐、六氫苯酐、甲基六氫苯酐、或甲基納狄克酸酐中的一種或幾種。
[0038]其中，固化促進(jìn)劑優(yōu)選選自芐基二甲胺、三-(二甲氨基甲基)苯酚、液體咪唑化合物中的一種或幾種。
[0039]優(yōu)選地，在樹脂膠液中，樹脂、固化劑以及固化促進(jìn)劑的質(zhì)量比為100:50?120:0.1 ?5。
[0040]本發(fā)明的絕緣導(dǎo)熱粒子為電絕緣粒子，絕緣導(dǎo)熱粒子電絕緣，也就說，絕緣導(dǎo)熱粒子采用電絕緣材料制成，這樣可以避免影響復(fù)合絕緣子芯棒的絕緣性能。
[0041]為了不影響樹脂基體的性能，本發(fā)明的絕緣導(dǎo)熱粒子優(yōu)選化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的絕緣導(dǎo)熱粒子，即在整個(gè)復(fù)合絕緣子芯棒制作過程中，絕緣導(dǎo)熱粒子均不與樹脂、玻璃纖維發(fā)生反應(yīng)。
[0042]優(yōu)選地，所述絕緣導(dǎo)熱粒子選自金屬氧化物導(dǎo)熱填料、金屬氮化物導(dǎo)熱填料、或碳化物導(dǎo)熱填料中的一種或幾種。
[0043]其中，金屬氧化物導(dǎo)熱填料優(yōu)選選自氧化鈹BeO、氧化鎂MgO、三氧化二鋁Al2O3、氧化鈣CaO、或一氧化鎳N1中的一種或幾種；金屬氮化物導(dǎo)熱填料優(yōu)選選自氮化鋁AlN或氮化硼B(yǎng)N ;碳化物導(dǎo)熱填料優(yōu)選選自碳化硅SiC或碳化硼B(yǎng)4C3。
[0044]優(yōu)選地，以所述樹脂基體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述絕緣導(dǎo)熱粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40?80wt%。這樣，既實(shí)現(xiàn)了良好的導(dǎo)熱性能，又可以保證絕緣子芯棒的機(jī)械性能。
[0045]優(yōu)選地，絕緣導(dǎo)熱粒子的平均粒徑為0.01?20微米。
[0046]為了使絕緣導(dǎo)熱粒子形成更加有效的導(dǎo)熱路徑，所述絕緣導(dǎo)熱粒子優(yōu)選包括第一粒子和第二粒子。其中，第一粒子的粒徑范圍為3?20微米，所述第二粒子的粒徑范圍為10?25納米。第一粒子和第二粒子相互填充，形成有效的導(dǎo)熱路徑，進(jìn)而增強(qiáng)芯棒的導(dǎo)熱性能。
[0047]更優(yōu)選地，所述第一粒子與所述第二粒子的質(zhì)量比為1:1?1:5。這樣第一粒子和第二粒子相互填充得更加緊實(shí)，使絕緣導(dǎo)熱粒子之間形成更多的導(dǎo)熱路徑，進(jìn)一步增加整體的導(dǎo)熱性能。
[0048]在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述絕緣導(dǎo)熱粒子包括第三粒子和第四粒子，所述第三粒子的長徑比范圍為1/1?5/1，所述第四粒子的長徑比范圍為20/1?100/1。
[0049]通過第三粒子和第四粒子的混合加入，在拉擠過程中，芯棒整體的導(dǎo)熱接觸點(diǎn)增多，從而進(jìn)一步提高拉擠過程中的熱傳導(dǎo)。另外，第三粒子和第四粒子的混合加入使膠液的粘度和分散性更好，更容易制備出大直徑復(fù)合絕緣子芯棒。
[0050]其中，長徑比是指經(jīng)過粒子內(nèi)部的最長徑，和與它相垂直的最長徑的比值。
[0051]優(yōu)選地，第三粒子和第四粒子均為棒狀粒子。
[0052]更優(yōu)選地，所述第三粒子與所述第四粒子的質(zhì)量比為1:1.5?1:4。這樣可以進(jìn)一步增加導(dǎo)熱接觸點(diǎn)，更進(jìn)一步提高拉擠過程中的熱傳導(dǎo)。
[0053]為了增強(qiáng)絕緣導(dǎo)熱粒子的界面性能，所述絕緣導(dǎo)熱粒子的表面優(yōu)選地經(jīng)過偶聯(lián)劑處理。經(jīng)過表面處理的絕緣導(dǎo)熱粒子與樹脂膠液的界面結(jié)合力增強(qiáng)，從而進(jìn)一步提高復(fù)合絕緣子芯棒的電氣性能。
[0054]其中，偶聯(lián)劑優(yōu)選選自有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑。更優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑選自γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和/或γ-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷。當(dāng)然偶聯(lián)劑還可以是其它的有機(jī)娃燒偶聯(lián)劑。
[0055]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中無法實(shí)現(xiàn)大直徑復(fù)合絕緣子芯棒一次拉擠成型的主要原因是，基體環(huán)氧樹脂在拉擠過程中對熱的傳導(dǎo)較慢，拉擠復(fù)合絕緣子芯棒的半徑越大，模具的熱量越難向復(fù)合絕緣子芯棒的內(nèi)部傳遞，從而拉得太慢會導(dǎo)致粘模，拉得太快會導(dǎo)致復(fù)合絕緣子芯棒中間未完全固化。本發(fā)明的復(fù)合絕緣子芯棒，在樹脂膠液里面添加有絕緣導(dǎo)熱粒子，絕緣導(dǎo)熱粒子能夠在樹脂膠液內(nèi)形成一系列的傳遞熱量的路徑，從而加快熱量傳導(dǎo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大直徑復(fù)合絕緣子芯棒的一次拉擠