專利名稱：一種耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝的制作方法
一種耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝本發(fā)明涉及高性能樹脂基復(fù)合材料在輸電線路復(fù)合材料桿塔中的應(yīng)用，具體地講 涉及一種抗電痕腐蝕并具有超疏水能力的熱固性樹脂基輸電復(fù)合材料橫擔(dān)制備技術(shù)。復(fù)合材料桿塔由于其優(yōu)良的綜合性能，如強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、絕緣性好等特 點(diǎn)，在歐美一些電力線路中得到成功應(yīng)用。復(fù)合材料桿塔的應(yīng)用，充分利用了復(fù)合材料機(jī)械 強(qiáng)度高、絕緣性能優(yōu)異的特點(diǎn)，有助于緊湊型線路的設(shè)計(jì)和實(shí)施，有效的節(jié)約了電力線路的 走廊寬度，進(jìn)一步節(jié)約了土地資源，具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。隨著復(fù)合材料桿塔在更高電壓等級線路中的應(yīng)用(llOkV以上)，工程設(shè)計(jì)上對復(fù) 合材料橫擔(dān)的電絕緣、耐電痕、耐電弧、耐候、阻燃及物理機(jī)械性能要求相應(yīng)提高。高電壓等 級線路中耐電痕化是考察絕緣材料是否適用的的重要的指標(biāo)。電痕破壞是限制現(xiàn)代電力系 統(tǒng)絕緣工作場強(qiáng)的基本因素，由于表面放電將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)絕緣材料表面破壞。面對局部惡 劣的自然環(huán)境，如海岸等鹽害地區(qū)，高溫潮濕環(huán)境，沙塵暴，化學(xué)氣體，放射線輻射環(huán)境中， 絕緣材料的表面總是在不斷被污染，其抗電痕能力會(huì)進(jìn)一步下降，這些外界因素為復(fù)合材 料橫擔(dān)的應(yīng)用長期安全使用提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)?，F(xiàn)有的單一樹脂材料的抗電痕能力較低(通常小于2. 5kV)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高電壓 等級線路實(shí)際使用要求。目前，國內(nèi)在該領(lǐng)域的研究尚屬空白。本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種耐電痕腐蝕、高疏水 型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，該制備工藝具有操作簡單、快速等特點(diǎn)，所制備出的絕緣 橫擔(dān)除具有優(yōu)異的耐電痕能力外、可連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)且物理化學(xué)穩(wěn)定外，還具有良好的疏水 性、機(jī)械性能，耐化學(xué)腐蝕，抗疲勞和防污閃能力等；從而進(jìn)一步拓寬了復(fù)合材料在絕緣領(lǐng) 域的應(yīng)用范圍。本發(fā)明提供的一種耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，包括芯 棒的制備和增爬傘群的制備，其特征在于所述芯棒為環(huán)氧樹脂復(fù)合材料芯棒；所述增爬傘 群為芯棒端頭部位的耐電痕脂肪族環(huán)氧樹脂增爬傘群。本發(fā)明提供的優(yōu)選的耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，所述 環(huán)氧樹脂復(fù)合材料芯棒采用拉擠工藝或纏繞工藝制備；所述芯棒端頭部位的耐電痕脂肪族 環(huán)氧樹脂增爬傘群采用真空澆鑄法制備。本發(fā)明提供的優(yōu)選的耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，所述 拉擠工藝包括以下步驟a、將樹脂混合攪拌均勻后，加入到經(jīng)預(yù)熱后的膠槽；b、采用溫度為300°C 500°C高溫?zé)崽幚砘驖舛确謩e為10% 30%硝酸、硫酸或 鹽酸對增強(qiáng)纖維表面進(jìn)行活化處理；
c、將步驟b得到的處理后的增強(qiáng)纖維，在牽引裝置的拉力作用下，通過導(dǎo)向裝置 使其進(jìn)入浸漬膠槽，形成充分潤濕的預(yù)浸料；d、將步驟c得到的預(yù)浸料通過前段固化模具，預(yù)浸料在模具內(nèi)快速吸熱升溫后， 固化成型，在內(nèi)脫模劑的作用下，由牽引裝置拉出模具，形成預(yù)成型模，以排出多余的樹脂 和氣泡；e、將步驟d得到的預(yù)成型模，進(jìn)行高溫固化處理，進(jìn)一步提高材料的機(jī)械性能。本發(fā)明提供的優(yōu)選的耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，所述 真空澆鑄法包括以下步驟將根據(jù)權(quán)利要求3制備得到的芯棒固定在澆鑄模具中，模具內(nèi)真空度為 10Pa-50Pa，在成型溫度為60°C _90°C時(shí)先保溫1_3小時(shí)，然后在130°C _160°C保溫1_6小 時(shí)，冷卻后脫模成型。本發(fā)明提供的優(yōu)選的耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，所述 增強(qiáng)纖維采用高強(qiáng)度玻璃纖維、玄武巖纖維；所述牽引裝置采用牽引機(jī)。本發(fā)明提供的優(yōu)選的耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，所述 增爬傘群樹脂采用高抗電痕樹脂，高抗電痕腐蝕樹脂包括按質(zhì)量百分比計(jì)的下列組分20-60%脂環(huán)族環(huán)氧樹脂；19-50%甲基六氫酸酐固化劑；20-50%柔性有機(jī)硅樹 脂；1-30%經(jīng)憎水改性的氫氧化鋁、氧化鋯、玻璃粉和二氧化硅復(fù)合體系填料。本發(fā)明提供的優(yōu)選的耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，所述 憎水改性為將氫氧化鋁、氧化鋯、玻璃粉合二氧化硅經(jīng)過高速球磨或?qū)溲趸X、氧化鋯、 玻璃粉和二氧化硅在鹽酸、硫酸或硝酸中浸泡4-6小時(shí)。本發(fā)明提供的優(yōu)選的耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，所述 膠槽預(yù)熱溫度為50°C -70°C，拉擠成型模具溫度為150°C -220°C，高溫固化處理溫度為 150°C 190°C。本發(fā)明提供的優(yōu)選的耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，所述 增強(qiáng)纖維類型為纖維絲束或者纖維經(jīng)緯布。增強(qiáng)纖維除采用高強(qiáng)度玻璃纖維、玄武巖纖維，也可以采用與高強(qiáng)度玻璃纖維、玄 武巖纖維有相同作用的其他無機(jī)高強(qiáng)纖維；牽引裝置為牽引機(jī)，也可以采用與牽引機(jī)有同 等作用的其他設(shè)備；高溫固化處理裝置采用管式爐；憎水改性將氫氧化鋁、氧化鋯、玻璃 粉和二氧化硅在鹽酸、硫酸或硝酸中浸泡4-6小時(shí)，所用鹽酸、硫酸或硝酸，也可以采用與 鹽酸、硫酸或硝酸有相同作用的其他無機(jī)酸。采用本發(fā)明提供的一種耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，所 制備出的復(fù)合材料橫擔(dān)具有高疏水性，即水珠無法在材料表面自由鋪展，兩者之間的潤濕 角度不低于100° ；另外還具有良好的耐電痕等級，耐電痕化等級達(dá)到TMA4. 5級，垂直燃燒 等級為FV-0級。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的 制備工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)1、制備工藝具有操作簡單、快速等特點(diǎn)；2、耐電痕化指標(biāo)達(dá)到TMA4. 5級，垂直燃燒等級為FV_0級；3、具有高疏水性；
4、所制備出的絕緣橫擔(dān)除具有優(yōu)異的耐電痕能力外、可連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)且物理化學(xué) 穩(wěn)定；5、還具有良好的疏水性、機(jī)械性能，耐化學(xué)腐蝕，抗疲勞和防污閃能力等；6、從而進(jìn)一步拓寬了復(fù)合材料在絕緣領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。以下通過具體實(shí)施例對提供的一種高抗電痕腐蝕的復(fù)合材料絕緣橫擔(dān)及其制備 工藝進(jìn)行更進(jìn)一步詳細(xì)的說明。[實(shí)施例1]本實(shí)施例提供的耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，耐電痕復(fù) 合材料橫擔(dān)芯棒增強(qiáng)材料采用12K高強(qiáng)E玻璃纖維，樹脂采用高強(qiáng)環(huán)氧樹脂，樹脂、固化劑、 脫模劑比例為1 1.3 0.05。首先將稱量好的樹脂原材料依次添加到混料罐中，在真空度為50Pa時(shí)高速攪拌 60分鐘，攪拌均勻后取出加入到膠槽，膠槽預(yù)熱溫度為50°C，經(jīng)過300°C高溫處理的玻璃纖 維以60mm/min的速度通過膠槽獲得預(yù)浸料，預(yù)浸料經(jīng)過四氟乙烯導(dǎo)向板匯聚進(jìn)入成型模 具，拉擠成型模具溫度200°C，高溫固化處理溫度為190°C。增爬傘群基體樹脂材料采用按質(zhì)量百分比計(jì)的下列組分脂環(huán)族環(huán)氧樹脂20%， 甲基六氫酸酐50 %，柔性有機(jī)硅樹脂20 %，憎水改性氧化鋯10 %。增爬傘群采用真空澆鑄法，于lOPa，成型溫度為60°C下，先保溫1小時(shí)，然后在 130°C保溫1小時(shí)，冷卻脫模。本實(shí)施例制備的高抗電痕腐蝕的復(fù)合材料絕緣橫擔(dān)可連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)且物理化學(xué) 性能穩(wěn)定。[實(shí)施例2]本實(shí)施例提供的一種耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，耐電 痕復(fù)合材料橫擔(dān)芯棒增強(qiáng)材料采用24K高強(qiáng)E玻璃纖維，樹脂采用高強(qiáng)環(huán)氧樹脂，樹脂、固 化齊IJ、脫模劑比例為1 1.6 0.05。首先將稱量好的樹脂原材料依次添加到混料罐中，在真空度為50Pa時(shí)先中速攪 拌30分鐘，再高速攪拌30分鐘，攪拌均勻后取出后加入到膠槽，膠槽預(yù)熱溫度為70°C，經(jīng)過 500°C高溫處理的玻璃纖維以30mm/min的速度通過膠槽獲得預(yù)浸料，預(yù)浸料經(jīng)過四氟乙烯 導(dǎo)向板匯聚進(jìn)入成型模具，拉擠成型模具溫度150°C，后續(xù)材料熱處理溫度取150°C。增爬傘群基體樹脂材料采用按質(zhì)量百分比計(jì)的下列組分脂環(huán)族環(huán)氧樹脂60% ； 甲基六氫酸酐19% ；柔性有機(jī)硅樹脂20% ；憎水改性氫氧化鋁和憎水改性玻璃粉；澆鑄 工藝為成型溫度制度為90°C先保溫1. 5小時(shí)，然后在160°C保溫6小時(shí)，冷卻脫模。本實(shí)施例制備的高抗電痕腐蝕的復(fù)合材料絕緣橫擔(dān)可連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)且物理化學(xué) 性能穩(wěn)定。[實(shí)施例3]本實(shí)施例提供的一種耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，耐電 痕復(fù)合材料橫擔(dān)芯棒增強(qiáng)材料采用24K高強(qiáng)耐電蝕(ECR)玻璃纖維，樹脂采用高強(qiáng)環(huán)氧樹 脂，樹脂、固化齊IJ、脫模劑比例為1 1.7 0.1。
首先將稱量好的樹脂原材料依次添加到混料罐中，在真空度為50Pa時(shí)先中速攪 拌30分鐘，再高速攪拌30分鐘，攪拌均勻后取出后加入到膠槽，膠槽預(yù)熱溫度為60°C，經(jīng)過 400°C高溫處理的玻璃纖維以50mm/min的速度通過膠槽獲得預(yù)浸料，預(yù)浸料經(jīng)過四氟乙烯 導(dǎo)向板匯聚進(jìn)入成型模具，拉擠成型模具溫度180°C，后續(xù)材料熱處理溫度取170°C。增爬傘群基體樹脂材料采用按質(zhì)量百分比計(jì)的下列組分脂環(huán)族環(huán)氧樹脂20%， 甲基六氫酸酐20%，柔性有機(jī)硅樹脂30%，憎水改性二氧化硅30%，真空澆鑄工藝為成型 溫度制度為80°C先保溫3小時(shí)，然后在140°C保溫2小時(shí)，冷卻脫模。本實(shí)施例制備的高抗電痕腐蝕的復(fù)合材料絕緣橫擔(dān)可連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)且物理化學(xué) 性能穩(wěn)定。[實(shí)施例4]本實(shí)施例提供的一種耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，耐電 痕復(fù)合材料橫擔(dān)芯棒增強(qiáng)材料采用24K高強(qiáng)耐電蝕(ECR)玻璃纖維，樹脂采用高強(qiáng)環(huán)氧樹 脂，樹脂、固化齊IJ、脫模劑比例為1 1.5 0.1。首先將稱量好的樹脂原材料依次添加到混料罐中，在真空度為50Pa時(shí)先中速攪 拌30分鐘，再高速攪拌30分鐘，攪拌均勻后取出后加入到膠槽，膠槽預(yù)熱溫度為60°C，經(jīng)過 400°C高溫處理的玻璃纖維以50mm/min的速度通過膠槽獲得預(yù)浸料，預(yù)浸料經(jīng)過四氟乙烯 導(dǎo)向板匯聚進(jìn)入成型模具，拉擠成型模具溫度180°C，后續(xù)材料熱處理溫度取170°C。增爬傘群基體樹脂材料采用按質(zhì)量百分比計(jì)的下列組分脂環(huán)族環(huán)氧樹脂30%， 甲基六氫酸酐19%，柔性有機(jī)硅樹脂50%，憎水改性二氧化硅1%，真空澆鑄工藝為成型溫 度制度為80°C先保溫3小時(shí)，然后在140°C保溫2小時(shí)，冷卻脫模。本實(shí)施例制備的高抗電痕腐蝕的復(fù)合材料絕緣橫擔(dān)可連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)且物理化學(xué) 性能穩(wěn)定。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡 管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解技術(shù) 人員閱讀本申請說明書后依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，但這 些修改或變更均未脫離本發(fā)明申請待批權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，包括芯棒的制備和增爬傘群的制備，其特征在于所述芯棒為環(huán)氧樹脂復(fù)合材料芯棒；所述增爬傘群為芯棒端頭部位的耐電痕脂肪族環(huán)氧樹脂增爬傘群。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于所述環(huán)氧樹脂復(fù)合材料芯棒采用拉擠 工藝或纏繞工藝制備；所述芯棒端頭部位的耐電痕脂肪族環(huán)氧樹脂增爬傘群采用真空澆鑄 法制備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備工藝，所述拉擠工藝包括以下步驟a、將樹脂混合攪拌均勻后，加入到經(jīng)預(yù)熱后的膠槽；b、采用溫度為300°C 500°C高溫?zé)崽幚砘驖舛确謩e為10% 30%硝酸、硫酸或鹽酸 對增強(qiáng)纖維表面進(jìn)行活化處理；c、將步驟b得到的處理后的增強(qiáng)纖維，在牽引裝置的拉力作用下，通過導(dǎo)向裝置使其 進(jìn)入浸漬膠槽，形成充分潤濕的預(yù)浸料；d、將步驟c得到的預(yù)浸料通過前段固化模具，預(yù)浸料在模具內(nèi)快速吸熱升溫后，固化 成型，在內(nèi)脫模劑的作用下，由牽引裝置拉出模具，形成預(yù)成型模，以排出多余的樹脂和氣 泡；e、將步驟d得到的預(yù)成型模，進(jìn)行高溫固化處理，進(jìn)一步提高材料的機(jī)械性能。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備工藝，其特征在于所述真空澆鑄法包括以下步驟將根據(jù)權(quán)利要求3制備得到的芯棒固定在澆鑄模具中，模具內(nèi)真空度為10Pa-50Pa，在 成型溫度為60°C _90°C時(shí)先保溫1-3小時(shí)，然后在130°C _160°C保溫1_6小時(shí)，冷卻后脫模 成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備工藝，其特征在于所述增強(qiáng)纖維采用高強(qiáng)度玻璃纖維、 玄武巖纖維；所述牽引裝置采用牽引機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備工藝，其特征在于所述增爬傘群樹脂基體采用高抗電痕 樹脂，高抗電痕腐蝕樹脂包括按質(zhì)量百分比計(jì)的下列組分20-60%脂環(huán)族環(huán)氧樹脂；19-50%甲基六氫酸酐固化劑；20-50%柔性有機(jī)硅樹脂； 1-30%經(jīng)憎水改性的氫氧化鋁、氧化鋯、玻璃粉和二氧化硅復(fù)合體系填料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備工藝，其特征在于所述憎水改性為將氫氧化鋁、氧化鋯、 玻璃粉合二氧化硅經(jīng)過高速球磨或?qū)溲趸X、氧化鋯、玻璃粉和二氧化硅在鹽酸、硫酸或 硝酸中浸泡46小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備工藝，其特征在于所述膠槽預(yù)熱溫度為50°C-70°C，拉擠 成型模具溫度為150°C _220°C，高溫固化處理溫度為150°C _190°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備工藝，其特征在于所述拉擠速度和成型溫度相匹配，即 提高拉擠速度的同時(shí)提高成型溫度和固化溫度，并延長固化時(shí)間。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備工藝，其特征在于所述增強(qiáng)纖維類型為纖維絲束或者 纖維經(jīng)緯布。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐電痕腐蝕、高疏水型輸電復(fù)合材料橫擔(dān)的制備工藝，包括芯棒的制備和增爬傘群的制備，其特征在于所述橫擔(dān)芯棒為高強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料芯棒；所述增爬傘群為芯棒端頭部位的耐電痕脂肪族環(huán)氧樹脂增爬傘群。該制備工藝具有操作簡單、快速等特點(diǎn)，所制備出的絕緣橫擔(dān)除具有優(yōu)異的耐電痕能力外、可連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)且物理化學(xué)穩(wěn)定外，還具有良好的疏水性、機(jī)械性能，耐化學(xué)腐蝕，抗疲勞和防污閃能力等；從而進(jìn)一步拓寬了復(fù)合材料在絕緣領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
文檔編號E04H12/24GK101942922SQ20101025477
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者蘭逢濤, 劉輝, 張卓, 陳新 申請人:中國電力科學(xué)研究院