老化自诊断复合绝缘子硅橡胶及其制备方法
【专利摘要】一种老化自诊断复合绝缘子硅橡胶，其特征是由以下重量份的组份组成：白炭黑250；变色剂238.3～285.6；所述的变色剂由以下重量份的组份组成：甲基紫或酚酞1-5；无水乙醇194；质量分数27-29％甲基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液43.3～86.6。本发明在原有硅橡胶配方的基础上加入了变色剂，以实现绝缘子硅橡胶的老化自诊断，即在酸碱环境中老化后的绝缘子会在宏观上表现出不同的颜色，工作人员可以通过比对观察发现老化的绝缘子并采取相应的保护措施，为电力部门绝缘子的检修提供了依据，提高了工作效率。
【专利说明】老化自诊断复合绝缘子硅橡胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种老化后表面颜色随周围环境变化的老化自诊断复合绝缘子硅橡 胶，特指甲基紫型硅橡胶和酚酞型硅橡胶。本发明还涉及所述复合绝缘子硅橡胶的一种制 备方法。
【背景技术】
[0002] 在远距离高压输电线路中，大量应用了绝缘子，其作用主要包括两个方面：一是使 导线和杆塔之间在电气上绝缘，二是在机械上连接导线和杆塔。这使得绝缘子必需同时具 备高度的电气绝缘性能以及非常高的机械强度。绝缘子要求其在电气性能方面能够承受长 期的高压运行环境、短时的操作过电压与雷电过电压；在机械性能方面，不仅要求绝缘子能 够长期承受导线的自重以及其他机械载荷，对于由于导线的风载、覆冰等导致的负载增大 以及台风，地震等各种突发自然灾害带来的巨大机械力作用也要求有一定的承受能力。
[0003] 架空输电线路所处的环境复杂多变，从高原荒漠到盆地雨林，各种极端的地理气 候条件都考验着绝缘子的性能。目前，根据制作绝缘子使用的材料的不同将其分为陶瓷绝 缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子。其中复合绝缘子以机械性能高、重量轻、制作工艺简单、优 良的憎水性和憎水恢复性等优势得到广泛应用。我国电力系统中使用到的复合绝缘子逐年 递增，目前挂网运行的已超过400万支。复合绝缘子制作时使用的材料是有机硅橡胶，而该 材料在极端条件下易老化。因此复合绝缘子的耐老化性以及老化诊断成为相关部门关注的 焦点。
[0004] 现有的复合绝缘子中用到了硅橡胶，复合绝缘子的老化与环境密切相关，紫外辐 照、酸雨侵蚀、电晕放电等极端外部条件加速了绝缘子老化，使绝缘子的服役寿命大大缩 减。目前环境问题日益严重，同时使用复合绝缘子的地区大多受到了不同程度的工业污染。 受各种因素的综合作用，随着运行时间的延长，复合绝缘子的会出现憎水恢复性下降、伞裙 粉化、变脆、变硬等现象。老化后的绝缘子容易发生掉串、漏电等事故，给电力系统的正常运 行造成重大隐患。
[0005] 目前在排查复合绝缘子的老化造成的安全隐患这方面尚没有科学的方法。电力部 门多采用估算使用年限集体更换的方式。这种方法耗费了大量人力财力，施工范围、施工难 度大。同时由于缺乏科学的老化诊断机制，在施工过程中经常会造成不必要的损失。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种老化自诊断复合绝缘子硅橡 胶。
[0007] 本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供上述复合绝缘子硅橡胶的制备方 法。
[0008] 采用本发明的方法制备的复合绝缘子硅橡胶，其在酸性环境和碱性环境下老化时 颜色变化，从而实现复合绝缘子老化后自诊断，且制备中使用的变色剂不含重金属，对环境 友好；另外制备过程简单易行。
[0009] 解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0010] 一种老化自诊断复合绝缘子硅橡胶，其特征是由以下重量份的组份组成：
[0011] 白炭黑250 ;变色剂238. 3?285. 6 ;
[0012] 所述的变色剂由以下重量份的组份组成：
[0013] 甲基紫或酚酞1-5;
[0014] 无水乙醇194 ;
[0015] 质量分数27-29%甲基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液43. 3?86. 6。
[0016] 解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0017] 一种上述老化自诊断复合绝缘子硅橡胶的制备方法，其特征是包括以下步骤：
[0018] S1变色剂的制备
[0019] 将1?5g甲基紫或酚酞固体粉末溶解在在250mL(194g)无水乙醇中，配制成甲基 紫或酚酞无水乙醇溶液；将事先制备好的质量分数27-29%甲基三乙氧基硅烷的乙醇溶液 50?100mL (43. 3g?86. 6g)加入甲基紫或酚酞无水乙醇溶液中，搅拌后再用常规超声分散 均匀即得；
[0020] S2白炭黑与变色剂的混合
[0021] 称取白炭黑250g，并将其分散在样品台上，用压力喷壶将已经制作好的甲基紫或 酚酞变色剂300?350mL(238. 3g?285.6g)喷洒在白炭黑上；用搅拌器将前面得到的加了 甲基紫或酚酞变色剂的白炭黑快速搅拌进一步混合均匀，得到混有变色剂的白炭黑；
[0022] S3混有变色剂白炭黑的干燥及硅橡胶的制备
[0023] 将步骤S2得到的混有变色剂的白炭黑分散铺开在电热鼓风干燥箱中干燥；取5g 样品作为标准样，每隔lh取标准样称重并记录质量；重复以上步骤，当前后两次测量差值 小于0. 002g认为达到恒重，即酒精全部挥发；取干燥后的混有变色剂的白炭黑按照传统工 艺进行硅橡胶的炼制。
[0024] 有益效果：本发明在原有硅橡胶配方的基础上加入了变色剂，以实现绝缘子硅橡 胶的老化自诊断，即在酸碱环境中老化后的绝缘子会在宏观上表现出不同的颜色，工作人 员可以通过比对观察发现老化的绝缘子并采取相应的保护措施，为电力部门绝缘子的检修 提供了依据，提高了工作效率。
[0025] 本发明利用了变色剂的显色能力，并结合复合绝缘子硅橡胶的老化机理，开发出 一种新型绝缘子硅橡胶的配方；且变色剂为有机化合物，不同于传统的无机重金属，对环境 友好；该新型绝缘子在老化自诊断方面的性能将大大提高电力部门工作人员的效率，进而 提升电力系统的稳定性；且在实际应用中将会有良好的前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为高温硫化硅橡胶制作工艺流程图。
【具体实施方式】
[0027] 本发明的老化自诊断复合绝缘子硅橡胶实施例一，由以下重量份的组份组成： (以甲基紫型硅橡胶为例）
[0028] 白炭黑250 ;变色剂238. 3 ;
[0029] 所述的变色剂由以下重量份的组份组成：
[0030] 甲基紫1 ;无水乙醇194 ;质量分数27-29%甲基三乙氧基硅烷的乙醇溶液43. 3。
[0031] 本发明的老化自诊断复合绝缘子硅橡胶实施例二，由以下重量份的组份组成： (以酚酞型硅橡胶为例）
[0032] 白炭黑250 ;变色剂261.9 ;
[0033] 所述的变色剂由以下重量份的组份组成：
[0034] 酚酞3 ;无水乙醇194 ;质量分数27-29%甲基三乙氧基硅烷的乙醇溶液64. 9。
[0035] 本发明的老化自诊断复合绝缘子硅橡胶实施例三，由以下重量份的组份组成： (以甲基紫硅橡胶为例）
[0036] 白炭黑250 ;变色剂285. 6 ;
[0037] 所述的变色剂由以下重量份的组份组成：
[0038] 甲基紫5 ;无水乙醇194 ;质量分数27-29%甲基三乙氧基硅烷的乙醇溶液86. 6。
[0039] 本发明的老化自诊断复合绝缘子硅橡胶的制备方法实施例一，包括以下步骤： (以甲基紫硅橡胶为例）
[0040] 1、变色剂制备
[0041] 将甲基紫（lg)固体粉末溶解在在250mL(194g)酒精中，配制成甲基紫酒精溶液； 将事先制备好的质量分数27-29%甲基三乙氧基硅烷的乙醇溶液50mL (43. 3g)加入甲基紫 酒精溶液中，搅拌后再用超声分散均匀即得；
[0042] 2、白炭黑与变色剂的混合
[0043] 称取白炭黑250g，并将其分散在样品台上，用压力喷壶将已经制作好甲基紫变色 剂（即上一步制备得到的）300mL(238. 3g)喷洒在白炭黑上（若混合物总量为1，白炭黑与 变色剂的质量比为51:49)。用搅拌器将前面得到的白炭黑快速搅拌进一步混合均匀。
[0044] 3、甲基紫硅橡胶：将上一步得到的白炭黑分散铺开在电热鼓风干燥箱中干燥；取 5g样品作为标准样，每隔lh取标准样称重并记录质量；重复以上步骤，前后两次测量差值 小于0. 002g认为达到恒重，即酒精全部挥发；取干燥后的甲基紫白炭黑按照传统工艺制备 硅橡胶。制作工艺见图1。
[0045] 本发明的老化自诊断复合绝缘子硅橡胶的制备方法实施例二，包括以下步骤： (以甲基紫硅橡胶为例）
[0046] 1、变色剂的制备：将甲基紫（3g)固体粉末溶解在在250mL酒精中，配制成甲基紫 酒精溶液。将事先制备好的质量分数27-29%甲基三乙氧基硅烷的乙醇溶液75mL(65g)加 入甲基紫酒精溶液中，搅拌后再用超声分散均匀即得。
[0047] 2、白炭黑与变色剂的混合：称取白炭黑250g，并将其分散在样品台上，用压力喷 壶将已经制作好甲基紫320mL(262g)喷洒在白炭黑上（若混合物总量为1，白炭黑与的质量 比为48:52)。用搅拌器将前面得到的白炭黑快速搅拌进一步混合均匀。
[0048] 3、甲基紫硅橡胶：将上一步得到的白炭黑分散铺开在电热鼓风干燥箱中干燥。取 5g样品作为标准样，每隔lh取标准样称重并记录质量。重复以上步骤，前后两次测量差值 小于0.002g认为达到恒重，即酒精全部挥发。取干燥后的甲基紫白炭黑按照传统工艺制备 硅橡胶。制作工艺见图1。
[0049] 本发明的老化自诊断复合绝缘子硅橡胶的制备方法实施例三，包括以下步骤： (以甲基紫硅橡胶为例）
[0050] 1、变色剂的制备：将甲基紫（5g)固体粉末溶解在在250mL酒精中，配制成甲基紫 酒精溶液。将事先制备好的质量分数27-29%甲基三乙氧基硅烷的乙醇溶液（100mL)加入 甲基紫酒精溶液中，搅拌后再用超声分散均匀即得。
[0051] 2、白炭黑与变色剂的混合：称取白炭黑250g，并将其分散在样品台上，用压力喷 壶将已经制作好甲基紫350mL(285. 6g)喷洒在白炭黑上（若混合物总量为1，白炭黑与的质 量比为46:54)。用搅拌器将前面得到的白炭黑快速搅拌进一步混合均匀。
[0052] 3、甲基紫硅橡胶：将上一步得到的白炭黑分散铺开在电热鼓风干燥箱中干燥。取 5g样品作为标准样，每隔lh取标准样称重并记录质量。重复以上步骤，前后两次测量差值 小于0.002g认为达到恒重，即酒精全部挥发。取干燥后的甲基紫白炭黑按照传统工艺制备 硅橡胶。制作工艺见图1。
【权利要求】
1. 一种老化自诊断复合绝缘子硅橡胶，其特征是由以下重量份的组份组成： 白炭黑250 ;变色剂238. 3?285. 6 ; 所述的变色剂由以下重量份的组份组成： 甲基紫或酚酞1-5 ; 无水乙醇194 ; 质量分数27-29%甲基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液43. 3?86. 6。
2. 根据权利要求1所述的老化自诊断复合绝缘子硅橡胶，其特征是由以下重量份的组 份组成： 白炭黑250;变色剂238. 3; 所述的变色剂由以下重量份的组份组成： 甲基紫或酚酞1 ;无水乙醇194 ;质量分数27-29%甲基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液 43. 3。
3. 根据权利要求1所述的老化自诊断复合绝缘子硅橡胶，其特征是由以下重量份的组 份组成： 白炭黑250 ;变色剂261.9 ; 所述的变色剂由以下重量份的组份组成： 甲基紫或酚酞3 ;无水乙醇194 ;质量分数27-29%甲基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液 64. 9。
4. 根据权利要求1所述的老化自诊断复合绝缘子硅橡胶，其特征是由以下重量份的组 份组成： 白炭黑250 ;变色剂285.6 ; 所述的变色剂由以下重量份的组份组成： 甲基紫或酚酞5 ;无水乙醇194 ;质量分数27-29%甲基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液 86. 6〇
5. -种如权利要求1-4任意一项所述的老化自诊断复合绝缘子硅橡胶的制备方法，其 特征是包括以下步骤： S1变色剂的制备 将1?5g甲基紫或酚酞固体粉末溶解在在194g无水乙醇中，配制成甲基紫或酚酞 无水乙醇溶液；将事先制备好的质量分数27-29%甲基三乙氧基硅烷的乙醇溶液43. 3g? 86. 6g加入甲基紫或酚酞无水乙醇溶液中，搅拌后再用常规超声分散均匀即得； S2白炭黑与变色剂的混合 称取白炭黑250g，并将其分散在样品台上，用压力喷壶将已经制作好的甲基紫或酚酞 变色剂238. 3g?285. 6g喷洒在白炭黑上；用搅拌器将前面得到的加了甲基紫或酚酞变色 剂的白炭黑快速搅拌进一步混合均匀，得到混有变色剂的白炭黑； S3混有变色剂白炭黑的干燥及硅橡胶的制备 将步骤S2得到的混有变色剂的白炭黑分散铺开在电热鼓风干燥箱中干燥；取5g样品 作为标准样，每隔lh取标准样称重并记录质量；重复以上步骤，当前后两次测量差值小于 0. 002g认为达到恒重，即酒精全部挥发；取干燥后的混有变色剂的白炭黑按照传统工艺进 行硅橡胶的炼制。
【文档编号】H01B3/28GK104109382SQ201410277279
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】徐晓刚, 许志海, 彭向阳, 余欣, 方鹏飞, 王建国, 汪政 申请人:广东电网公司电力科学研究院, 武汉大学