一种空心复合绝缘子用缠绕管及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电气设备技术领域，具体涉及一种空心复合绝缘子用缠绕管及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 绝缘子是高压电网及输送线路中的关键部件之一，其性能的好坏将直接影响高压 电网的安全运行。目前使用的高压绝缘子有瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子三大类。其 中，复合绝缘子与瓷绝缘子、玻璃绝缘子相比，具有下列优点：重量轻、防震性好、抗污能力 强、防爆性能优异、使用寿命长、疏水性好、使用范围广、维护费用低、生产成本低、产品交运 时间短、无零值、抗紫外线性能强，因此，复合绝缘子自投放市场以来备受用户欢迎，得到快 速发展。
[0003] 复合绝缘子是由芯棒、伞群和金具三部分构成，芯棒采用强度高的玻璃钢（玻璃 纤维增强树脂）制成，既是承力件也是内绝缘件。复合绝缘子按玻璃钢芯棒的不同可分为 实心和空心两种，实心玻璃钢芯棒一般采用引拔法生产，主要用于高压架空线路中；空心玻 璃钢芯棒一般采用缠绕法成型，主要用于站内绝缘子，如互感器、高压开关及断路器等，称 为空心复合绝缘子。与传统的瓷绝缘子及玻璃绝缘子相比，空心复合绝缘子具有质量轻、耐 污闪能力强、制造工艺简单等优点，近几十年来发展十分迅速。空心玻璃钢芯棒作为空心复 合绝缘子的芯体部件，承受着主要的机械应力、电应力，因此，对空心复合绝缘子用芯棒来 说，要求其具备很好的机械性能、耐电击穿性能。
[0004] 目前，制作空心复合绝缘管芯棒的方法有两大类：玻璃纤维湿法缠绕成型、真空浸 渍的玻璃布带缠绕成型。其中玻璃纤维湿法缠绕成型成本低，操作简便，但是其制备的缠绕 管还不能满足使用中对机械性能和耐电击穿性能的要求。
[0005] 现有技术中，CN100354988C公开了一种用玻璃纤维浸渍树脂基缠绕式复合绝缘子 芯棒的制备方法，包括按重量比称取树脂基浸渍组合物，包括树脂、固化剂、促进剂，三者的 重量比为90-120:80-90:1，所述树脂为环氧树脂，所述固化剂为甲基四氢苯酐，所述促进剂 为S-440 ;将纱锭的一端通过树脂基胶槽将玻璃纤维环氧缠绕纱单丝放入熔化后的树脂基 溶液中，然后把单丝的一端固定在金属环上；开启缠绕机按事先设定的程序工作，缠绕完毕 后，连同缠绕工装件一同放到固化炉进行固化；然后等温度自动降至常温后卸下工装件、脱 模，即完成整个工序。该缠绕式复合绝缘子芯棒结构简单，生产成本低。但是其在缠绕时采 用的是单丝缠绕的形式，单位产品的生产时间过长，生产效率低下；单丝很容易产生断纱的 问题，影响最终产品的成品率和机械强度；同时，单丝浸胶的挂胶量不好控制，往往挂胶量 较低，造成最终产品中纤维空隙率增加，制品的气密性、防老化性能及机械强度等达不到使 用的要求，同时也影响其耐电击穿性能。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种空心复合绝缘子用缠绕管，具有良好的机械性能和耐电 击穿性能。
[0007] 本发明的另一个目的是提供一种空心复合绝缘子用缠绕管的制备方法。
[0008] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
[0009] -种空心复合绝缘子用缠绕管，该缠绕管是由浸渍环氧树脂胶的玻璃纤维缠绕 固化形成的，所述环氧树脂胶由以下重量份数的原料组成：环氧树脂80~120份、固化剂 50~80份、稀释剂5~10份、促进剂2~5份、消泡剂0. 1~0. 5份；所述稀释剂为环氧 丙烷丁基醚；所述缠绕管的含胶量为25 %~30%。
[0010] 所述含胶量是指环氧树脂胶固化后占整个缠绕管的质量百分比（环氧树脂胶在 固化前后质量不会发生较大变化）。本发明的缠绕管的含胶量（固化后）为25%~30%; 余量为玻璃纤维。
[0011] 所述环氧树脂为E51型环氧树脂。优选的，所述环氧树脂为中石化巴陵石化提供 的EPCYD-128环氧树脂。
[0012] 所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维无捻纱。优选的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维无 捻粗纱。
[0013] 所述固化剂为甲基四氢苯酐。所述固化剂的凝胶化温度为120~140Γ，后固化温 度为140~160°C。优选的，所述固化剂为嘉兴联兴化工新材料有限公司提供的JHY906固 化剂（甲基四氢苯酐）。
[0014] 所述稀释剂为活性稀释剂660 (市售商品）。
[0015] 所述促进剂为2, 4, 6-三（二甲氨基甲基）苯酚。所述促进剂为DMP-30(市售商 品）。
[0016] 所述消泡剂为有机硅消泡剂。所述消泡剂优选BYKA530消泡剂。
[0017] 所述环氧树脂胶是将配方量的环氧树脂、固化剂、稀释剂、促进剂和消泡剂混合后 制成的；所述环氧树脂胶的粘度为〇. 35~0. 45Pa·s(浸胶时控制粘度）。所述缠绕管是 由浸渍环氧树脂胶的多股玻璃纤维形成的纤维纱片缠绕固化形成的。
[0018] 本发明的空心复合绝缘子用缠绕管，是由浸渍环氧树脂胶的玻璃纤维缠绕固化形 成的，环氧树脂胶在环氧树脂、固化剂、促进剂基础上加入稀释剂、消泡剂复配，具有合适的 粘度和流动性，与玻璃纤维的结合性能好，多股玻璃纤维浸胶后容易挂胶并形成纤维纱片， 固化后与玻璃纤维形成的缠绕管强度高，致密性和气密性好，且具有良好的绝缘性能；该缠 绕管的含胶量适中，具有良好的机械性能和耐电击穿性能，满足电力电网、变电站对于空心 复合绝缘子用缠绕管的使用要求。
[0019] 一种上述的空心复合绝缘子用缠绕管的制备方法，包括下列步骤：
[0020] 1)配胶：取配方量的环氧树脂、固化剂、稀释剂、促进剂和消泡剂混合均匀制成环 氧树脂胶，将环氧树脂胶置入恒温的胶槽中；
[0021] 2)模具处理：取芯模，在芯模表面涂上脱模剂；
[0022] 3)浸胶缠绕：将多股玻璃纤维无捻纱穿过胶槽使纤维浸胶并形成纤维纱片，引出 纤维纱片在芯模端头固定后，将纤维纱片持续缠绕在芯模上，缠绕角度为52°~56°，缠 绕张力为1. 1~2kN，缠绕速度为1. 0~1. 5m/s;缠绕结束后在外侧缠上一层薄膜保护带， 得半成品；
[0023] 4)固化：将步骤3)所得半成品进行固化后脱模，即得。
[0024] 步骤1)中，所述胶槽的温度为60°C。所述环氧树脂胶的粘度控制在0.35~ 0. 45Pa·s〇
[0025] 步骤1)中，所述环氧树脂胶在置入胶槽之前进行预热；所述预热是指将环氧树脂 胶在50°C条件下保温预热8h。
[0026] 步骤2)中，所述脱模剂为美国AXEL公司的818液体脱模剂。所述脱模剂的涂覆 方法为喷涂或用软布蘸脱模剂，在芯模表面擦拭涂覆均匀。
[0027] 步骤3)中，所述玻璃纤维无捻纱在使用之前经过烘干处理；所述烘干处理是在 60~80°C条件下烘干24h。玻璃纤维表面含有水分，不仅影响树脂基材与玻璃纤维之间的 粘接性能，同时将引起应力腐蚀，使微裂纹等缺陷进一步扩展，从而引起制品的强度和耐老 化性能下降，因此玻璃纤维在使用之前经过烘干处理。
[0028] 步骤3)的缠绕过程中，以纤维纱片铺满芯模表面为一层纤维层，从内向外一层一 层缠绕；缠绕层数依据要求的厚度设定。
[0029] 步骤3)的缠绕过程中，丝嘴距芯模表面的距离Η设置为40~60mm;纱团数设置 为14~20团纱。纤维纱片的宽度依据纱团数设定。
[0030] 步骤3)中，将9~12股玻璃纤维无捻纱穿过胶槽使纤维浸胶并形成宽度为14~ 20mm的纤维纱片。
[0031] 步骤3)中，以纤维纱片铺满芯模为一层纤维层，内层纤维层的缠绕角度为52°~ 56°，最外两层纤维层的缠绕角度为90°。缠绕过程中，封头停留角为120°。
[0032] 缠绕过程中需控制缠绕参数：缠绕张力依据芯模结构、增强纤维强度、胶液粘度及 芯模是否加热而定，本发明的缠绕张力为1. 1~2kN。本发明的空心复合绝缘子用缠绕管的 制备方法为湿法缠绕，缠绕速度（出纱速度）受到纤维浸胶过程的限制，为1. 〇~1. 5m/s; 当缠绕速度（出纱速度）过快时，芯模转速很高，会出现树脂胶液在离心力作用下从缠绕结 构中向外迀移和溅洒的想象，制品中胶液的分布和含量无法控制，影响最终产品的性能。
[0033] 缠绕过程中注意控制胶含量、纱架出纱线是否有断纱现象。
[0034]玻璃纤维浸胶含量的高低及其分步对制品性能影响很大，直接影响制品的重量级 厚度；含胶量过高，制品的复合强度降低；含胶量过低，制品里的纤维空隙率增加，使制品 的气密性、防老化性能及剪切强度下降，同时也影响纤维强度的发挥。因此，纤维浸胶过程 必须严格控制，使所得缠绕管的含胶量为25%~30% (质量百分比）。纤维含胶量是在纤 维浸胶过程中进行控制的。浸胶过程是树脂胶液涂覆或浸挂在增强纤维表面，之后胶液向 增强纤维内部扩散和渗透，这两个阶段是同时进行的。浸胶过程中，影响纤维含胶量的因素 很多，如纤维规格、胶液粘度、缠绕张力、缠绕速度、刮胶机构、操作温度等，其中胶液粘度、 缠绕张力、缠绕速度最重要。
[0035]所述薄膜保护带为聚酯薄膜或聚四氟乙烯薄膜。在最外侧缠上一层薄膜保护带的 作用是防止未固化的树脂滴落。
[0036]固化过程是保证缠绕制品充分固化的重要条件，直接影响缠绕制品的性能及质 量，加热固化可提高化学反应速度，缩短固化时间，缩短生产周期、提高生产效率。加热固化 比常温固化的缠绕制品强度至少可提高20%~30%。
[0037]步骤4)中，所述固化为分阶段固化，所述分阶段固化是指将所述半成品依次在 90°C条件下保温90min、120°C条件下保温150min、160°C条件下保温30min。
[0038]本发明的空心复合绝缘子用缠绕管制备方法，包括配胶、模具处理、浸胶缠绕和固 化、脱模的步骤，浸胶缠绕步骤是将多股玻璃纤维无捻纱穿过胶槽使纤维浸胶并形成纤维 纱片，将纤维纱片持续缠绕在芯模上，相对于单丝缠绕，大大缩短了单个制品的生产周期， 生产效率高；将缠绕速度控制在合适的范围内，防止芯模转速太高而导致的胶液向外迀移 和间洒的情况，同时几乎无断纱现象，成品率高；通过合理控制各步骤的操作和技术参数， 所得制品含胶量适中，致密性好，复合强度高，提高了制品的气密性、防老化性能、耐电击穿 性能和机械强度，满足电力电网、变电站对于空心复合绝缘子用缠绕管的使用要求，具有良 好的经济效益；该制备方法工艺简单，操作方便，稳定可靠，易于自动化控制，适合大规模工 业化生产。
【附图说明】
[0039] 图1为实施例1的空心复合绝缘子用缠绕管的制备方法的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的说明。
【具体实施方式】 [0041] 中，所述环氧树脂为中石化巴陵石化提供的EPCYD-128环氧树脂； 甲基四氢苯酐由嘉兴联兴化工新材料有限公司提供；脱模剂为美国AXEL公司的818液体