绝缘子芯棒预制体及绝缘子的制作方法

本实用新型涉及一种电力行业输变电用绝缘子芯棒预制体及绝缘子，尤其涉及一种大直径的绝缘子芯棒预制体及绝缘子。
背景技术：
：随着特高压线路在我国逐年的增多，输变电用支柱绝缘子的用量也随之增加。现有输变电用的支柱绝缘子包括：全瓷型、瓷芯加硅橡胶伞裙型、复合材料内芯外加硅橡胶伞裙型。全瓷支柱绝缘子存在重量重，容易出现断裂和脆断，电压等级提高后长度加大等缺陷。瓷芯加硅橡胶伞裙型支柱绝缘子存在外伞裙硅橡胶材料与陶瓷芯粘接不牢，产生气泡的现象，影响产品的电气性能及寿命。随着输变电电压等级的提高，复合材料内芯外加硅橡胶伞裙型支柱绝缘子的用量占比随之增大。复合材料内芯外加硅橡胶伞裙型支柱绝缘子的芯棒采用复合材料制成，由于直径较大，对于拉挤工艺很难一次拉挤成型。目前支柱绝缘子的芯棒采用的成型方式多为各种规格的小拉挤棒捆绑在一起进行整体灌注，但是此种工艺由于较细的多只内芯棒结构存在粘接层过多，在芯棒的横截面积中占据了较大的面积比例，固化过程中内部产生较大的内应力，应力不均导致内部产生裂纹等缺陷，在实际使用过程中很难达到理想使用效果。支柱绝缘子的芯棒还可以采用如下方式成型：内部为拉挤芯棒，外层分多次进行缠绕。这种成型方式虽然可以满足实际使用要求，但是生产效率较低，外层需进行多次缠绕即需多次固化，对于缠绕过程中的工序要求较多，且耗能较大，大大提高了产品的制造成本。此外，纤维在缠绕过程中有一定的磨损会大大降低芯棒的力学性能。CN1731539A公开了一种玻璃纤维浸渍树脂基缠绕式复合绝缘子芯棒的制备方法：将玻璃纤维通过熔化后的树脂基溶液，在转速150转/分搅拌均匀；玻璃纤维和环氧树脂基溶液在高温下连续缠绕后固化成型。上述方法需要多次缠绕，生产效率低、材料浪费大。CN101740185A公开了大直径复合绝缘子内芯棒的制备方法：选取实心拉挤绝缘芯棒直径≤130mm；芯棒外表面加工粗糙，外表面用丙酮擦洗干净，放入烘箱中恒温；棒外表面再涂覆2％的无水酒精溶液，再放入烘箱中恒温1小时；树脂胶的配置按比例称重并倒入真空搅拌器内真空搅拌20分钟，静置50分钟；将处理的内芯棒安装到数控缠绕机上开始缠绕，待缠绕机缠绕到设计尺寸；然后抽真空注入树脂胶；注胶完毕关闭两端阀门放入固化炉中加温阶梯固化。上述方法仍然采用缠绕方式制备芯棒，使得玻璃纤维与内芯棒轴向存在较大夹角，最终产品的强度和刚度不高。此外，上述方法的表面处理工序冗长、固化工序不合理，仍然有进一步改进的空间。因此，迫切需要一种绝缘子芯棒预制体，其成本较低，结构合理，并可以生产出弯曲性能高的复合支柱绝缘子。技术实现要素：本实用新型的一个目的在于提供一种绝缘子芯棒预制体，其成本较低，结构合理，并可以生产出弯曲性能高的复合支柱绝缘子。本实用新型的另一个目的在于提供一种绝缘子，其弯曲性能高。本申请采用如下技术方案实现了上述目的。本实用新型提供一种绝缘子芯棒预制体，所述的预制体包括内芯棒和卷绕在该内芯棒外表面的卷绕层；所述的内芯棒的直径为50～200mm，所述的卷绕层的厚度为80～120mm；所述的卷绕层包括厚度为0.5～0.7mm的玻璃纤维编织布；所述玻璃纤维编织布的幅宽与所述内芯棒的长度之差小于10cm，所述玻璃纤维编织布的卷绕角基本上为零，所述的卷绕角是指玻璃纤维编织布的纬纱的螺旋角。根据本实用新型的预制体，优选地，所述的内芯棒的直径为80～130mm，所述的卷绕层的厚度为85～110mm。根据本实用新型的一个实施方式，所述的内芯棒的直径为100～105mm，所述的卷绕层的厚度为90～100mm。在本实用新型中，玻璃纤维编织布的幅宽与所述内芯棒的长度之差小于10cm；优选小于5cm；更优选为等于零，即二者相同。根据本实用新型的预制体，优选地，所述玻璃纤维编织布的厚度为0.55～0.65mm。根据本实用新型的一个实施方式，所述玻璃纤维编织布的厚度为0.58～0.62mm。根据本实用新型的预制体，优选地，所述的内芯棒的外表面具有螺纹，所述螺纹的深度为0.3mm～0.6mm，所述螺纹的螺距为1mm～6mm。根据本实用新型的一个实施方式，所述螺纹的深度为0.5mm～0.55mm，所述螺纹的螺距为3.5mm～5.5mm。根据本实用新型的预制体，优选地，所述预制体的直径为270～350mm。根据本实用新型的一个实施方式，所述预制体的直径为280～300mm。本实用新型还提供一种复合支柱绝缘子，该复合支柱绝缘子包括上述预制体。本实用新型的预制体经过树脂浇注和固化之后形成绝缘子芯棒，然后在绝缘子芯棒外侧设置伞裙结构，即可获得复合支柱绝缘子。在本实用新型中，所述的卷绕层由厚度为0.5～0.7mm的玻璃纤维编织布卷绕而成，所述的玻璃纤维编织布包括玻璃纤维经纱，所述玻璃纤维经纱与所述内芯棒的中心轴之间的夹角为0～3°；优选为0～1°。本实用新型的玻璃纤维编织布还可以包括纬纱，其为纺织纤维。本实用新型的纬纱可以选自涤纶、尼龙或锦龙；优选为涤纶。本实用新型的玻璃纤维编织布的幅宽与所述内芯棒的长度接近，所述玻璃纤维编织布的卷绕角基本上为零，所述的卷绕角是指玻璃纤维编织布的纬纱的螺旋角。在实际生产过程中，无法保证卷绕角绝对为零，因而本实用新型将卷绕角限定为“基本上为零”。根据本实用新型的预制体，所述的玻璃纤维编织布的克重可以为500～1500g/m2。优选地，所述的玻璃纤维编织布的克重为600～800g/m2。更优选地，所述的玻璃纤维编织布的克重为650～750g/m2。根据本实用新型的预制体，优选地，以所述预制体的重量为基准，所述玻璃纤维编织布占65wt％～80wt％，更优选为70wt％～75wt％。根据本实用新型的预制体，优选地，所述玻璃纤维编织布选自单向玻璃纤维编织布或正交玻璃纤维编织布；所述的内芯棒为拉挤内芯棒。根据本实用新型的一个实施方式，所述玻璃纤维编织布选自为单向玻璃纤维编织布；所述的内芯棒为拉挤内芯棒。所谓单向玻璃纤维编织布表示由玻璃纤维经纱和纺织纤维纬纱(例如涤纶)形成的玻璃纤维编织布。本实用新型的绝缘子芯棒预制体通过如下方法进行制备：1)表面处理步骤：将内芯棒的外表面进行喷砂处理，然后采用易挥发的有机溶剂进行表面处理，从而形成表面处理后的内芯棒；所述喷砂处理所采用的压缩空气的压力为0.4～1.0MPa，所述喷砂处理的时间为20～60min；2)卷绕步骤：将厚度为0.5～0.7mm的玻璃纤维编织布直接卷绕在表面处理后的内芯棒上形成卷绕层，从而得到预制体；其中，所述的玻璃纤维编织布包括玻璃纤维经纱，所述玻璃纤维经纱与所述内芯棒的中心轴之间的夹角为0～3°；所述玻璃纤维编织布的幅宽与所述内芯棒的长度相同或接近，所述玻璃纤维编织布的卷绕角基本上为零，所述的卷绕角是指玻璃纤维编织布的纬纱的螺旋角；其中，所述的玻璃纤维编织布的克重为500～1500g/m2。本实用新型的绝缘子通过如下方法进行制备：3)真空注射成型步骤：将上述卷绕步骤2)得到的预制体置于成型模具中，利用真空注射成型工艺将环氧树脂注入所述的成型模具中以逐渐浸渍所述芯棒预制体，从而得到浸渍体；所述成型模具的相对真空度保持在-0.08～-0.1MPa，环氧树脂的注入速度为250～650g/min，环氧树脂的注入与回流时间为1.5～8h；4)固化步骤：将含所述浸渍体的成型模具封闭，并置于固化装置进行固化过程，所述的固化过程可以分为三个阶段，第一阶段为在57～60℃下固化4～5h，第二阶段为在67～70℃下固化5～6h，第三阶段为在77～80℃下固化5～6h。5)对固化后的绝缘子芯棒进行脱模、表面加工等后处理，然后加装裙伞结构，从而形成复合支柱绝缘子。本实用新型将玻璃纤维编织布卷绕内芯棒上，玻璃纤维编织布的幅宽与内芯棒的长度接近，玻璃纤维编织布的卷绕角基本上为零。本实用新型的预制体的成本较低，结构合理，并可以生产出弯曲性能高的复合支柱绝缘子。附图说明图1为本实用新型的拉挤内芯棒的结构示意图；图2为本实用新型的预制体的结构示意图；附图标记说明如下：1-内芯棒，2-卷绕层，3-玻璃纤维编织布。具体实施方式下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。下面对以下实施例和对比例中使用的原料进行详细说明：环氧树脂配方：CYD-128环氧树脂甲基四氢苯酐DMP-30促进剂BYK-A530消泡剂100重量份80重量份1.0重量份0.2重量份环氧树脂的性能：在25℃的粘度小于500厘泊。环氧树脂原料说明如下：编号名称生产厂家1CYD-128环氧树脂湖南省岳阳巴陵石化化工公司2甲基四氢苯酐北京前门化工原料有限公司3DMP-30促进剂嘉兴联兴化工新材料有限公司4BYK-A530消泡剂德国毕克化学公司实施例1图1为本实用新型的拉挤内芯棒的结构示意图。本实用新型的内芯棒的外表面具有螺纹，所述螺纹的深度为0.5mm，螺距为3.5mm。图2为本实用新型的预制体的结构示意图。本实用新型的预制体包括内芯棒1和卷绕层2。本实用新型的预制体的直径为305mm，内芯棒1的直径为105mm，长度为2.5m；卷绕层2的厚度为100mm。卷绕层2卷绕在内芯棒外1的外表面。卷绕层2由玻璃纤维编织布3卷绕而成，玻璃纤维编织布3的厚度为0.6mm，幅宽为2.5m。作为优选，玻璃纤维编织布3为单向玻璃纤维编织布，包括玻璃纤维经纱和涤纶纬纱，玻璃纤维经纱与内芯棒1的中心轴之间的夹角为0°。玻璃纤维编织布3的幅宽与内芯棒1的长度相同，其卷绕角为零，所述的卷绕角是指玻璃纤维编织布3的纬纱的螺旋角。玻璃纤维编织布3的克重为600g/m2，以所述预制体的重量为基准，玻璃纤维编织布3的重量占70wt％。下面详述预制体和绝缘子的制备方法。1)将拉挤内芯棒的外表面进行喷砂处理，去除外表面的富树脂层；并用酒精擦洗外表面，除去其表面杂质。2)将单向玻璃纤维编织布卷绕至步骤1)处理后的内芯棒上形成预制体，玻璃纤维经纱与内芯棒的中心轴之间的夹角约为0°。3)将步骤2)得到预制体置于真空注射成型模具中，合模后采用真空注射工艺进行注胶成型，真空注射成型模具的相对真空度保持在-0.085MPa，环氧树脂的注入速度为400g/min，环氧树脂的注入与回流时间为5h。4)注胶完毕后，将真空注射成型模具的出胶口与入胶口封闭，放入固化炉中进行固化；固化制度为60℃固化4h，70℃固化5h，然后80℃固化5h。5)固化完毕后，进行脱模、表面加工，加装裙伞结构，形成复合绝缘子。将所得产品进行性能测试，结果参见表1。实施例2将采用直径为100mm，长度为2.5m的内芯棒替换实施例1的内芯棒；采用克重为800g/m2的玻璃纤维编织布替换实施例1的玻璃纤维编织布，其余条件和参数与实施例1相同，得到实施例2的预制体和复合支柱绝缘子。将所得产品进行性能测试，结果参见表1。表1本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本实用新型的范围。当前第1页1 2 3