一种提高环氧树脂绝缘工器具表面电介质性能的工艺方法与流程

本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种提高环氧树脂绝缘工器具表面电介质性能的工艺方法。

背景技术：

随着科技发展和社会进步，对电力供应的连续性和可靠性提出了越来越高的要求，电力企业必须使用现代化的科技手段减少停电次数，特别是临时停电次数，带电作业技术更是受到电力行业的重视。

带电作业绝缘工器具是一种电力行业维护中不可或缺的基础器材。目前，带电作业绝缘工具大致可分为硬质绝缘工器具和软质绝缘工器具。在实际使用时，带电作业绝缘工器具不可避免的出现老化，影响操作人员的安全。

现有技术中，绝缘工器具老化可分为整体老化和局放老化两大类。整体老化又主要分为受潮及长时间的整体材质老化；局部老化则主要是指绝缘杆顶端长期在强电场作用下，因局部滑闪、漏电、放电而引起的材质表面老化。尤其对于超、特高压带电作业用工具，强电场造成的部分材质老化，使工具有效绝缘距离减小，易于形成事故隐患。众所周知，绝缘工器具现场使用时，表面沾水和粘污秽是在所难免的，就造成了受潮和局部材料表面绝缘老化问题已成为影响绝缘板类绝缘工器具可用性和服役寿命的主要因素，给现场带电作业带来了极大困扰。可见，进一步提高绝缘工器具的防潮和表面绝缘抗老化性能具有重要的现实意义。

绝缘工器具的防潮和表面抗老化性能与其表面特性有很大关系，因此对其表面进行改性处理，改善绝缘工器具的防潮和表面抗老化性能不仅具有理论可行性，而且造价低。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在问题，本发明提供一种提高环氧树脂绝缘工器具表面电介质性能的工艺方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种提高环氧树脂绝缘工器具表面电介质性能的工艺方法，其特征在于，所述方法包括：

反应室抽真空；

反应室内注入氟气；

在反应室中对环氧树脂进行气相氟化处理。

优选地，所述反应室抽真空至0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr包括：

使用真空泵在室温下抽真空至0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr；

开启反应室烘烤，烘烤温度50℃-90℃，反应室气压逐渐上升到1×10^-7torr-1.1×10^-7torr；

再次利用真空泵将反应室气压抽真空至0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr，关闭烘烤。

进一步地，所述在反应室中对环氧树脂进行气相氟化处理包括：

采用电子束电流加热反应室，并逐步增加电流至电镀效率达到24a/s，持续蒸镀预订时间，关闭电子束电流；

将环氧树脂放进载入反应室；

反应室内的水冷系统冷却环氧树脂；

再次开启电子束电流加热反应室，并逐步增加电流至电镀效率达到20a/s，持续蒸镀预订时间，关闭电子束电流。

本发明的一种可选方案为：

优选地，所述环氧树脂为环氧类聚合物。

进一步地，所述氟气在反应室内的浓度为20％。

进一步地，所述气相氟化处理的氟化温度为50℃-90℃，氟化时间为30min–90min。

本发明的另一种可选方案为：

优选地，所述环氧树脂为硅橡胶类聚合物。

进一步地，所述氟气在反应室内的浓度为15％。

进一步地，所述气相氟化处理的氟化温度为30℃-70℃，氟化时间为30min–90min。

本发明的有益效果是：通过本发明所示的工艺方法，可以改变绝缘工器上的环氧树脂的化学组成与结构，而不改变其任何体组成、结构与特性，可以提高环氧树脂表面电荷积累的抑制效果，致使电荷不能存储在环氧树脂表层中，从而改善绝缘工器具的防潮和表面抗老化性能，提高绝缘工器具的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种提高环氧树脂绝缘工器具表面电介质性能的工艺方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中反应室抽真空的流程示意图；

图3为本发明实施例中在反应室中对环氧树脂进行气相氟化处理的流程示意图；

图4为环氧树脂试样的衰减全反射红外吸收光谱；

图5为环氧树脂试样的耐放电能力试验结果；

图6为环氧树脂试样的表面电导率与水的接触角；

图7为环氧树脂试样在高纯氮气中的表面电位衰减；

图8为环氧树脂试样在50％rh重的表面电位衰减。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种提高环氧树脂绝缘工器具表面电介质性能的工艺方法，以提高绝缘工器具的使用寿命。

图1为本发明实施例的一种提高环氧树脂绝缘工器具表面电介质性能的工艺方法的流程示意图，参考图1，该工艺方法包括：

s1：反应室抽真空；

s2：反应室内注入氟气；

s3：在反应室中对环氧树脂进行气相氟化处理。

图2为本发明实施例中反应室抽真空的流程示意图，结合图2，反应室抽真空至0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr包括：

s11：使用真空泵在室温下抽真空至0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr；

s12：反应室烘烤，烘烤温度50℃-90℃，反应室气压逐渐上升到1×10^-7torr-1.1×10^-7torr；

s13：再次利用真空泵将反应室气压抽真空至0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr，关闭烘烤。

本发明实施例中，可以通过真空泵对反应室抽真空，真空泵的类型可以采用一级泵、机械泵等。

本发明实施例中，采用加热后再抽真空的方式，可以消除反应室内的气体吸附。

本发明实施例中，可以通过外界气源向反应室内注入氟气。

图3为本发明实施例中在反应室中对环氧树脂进行气相氟化处理的流程示意图，参见图3，所述在反应室中对环氧树脂进行气相氟化处理包括：

s31：采用电子束电流加热反应室，并逐步增加电流至电镀效率达到24a/s，持续蒸镀预订时间，关闭电子束电流；

s32：将环氧树脂放进载入反应室；

s33：反应室内的水冷系统冷却环氧树脂；

s34：再次开启电子束电流加热反应室，并逐步增加电流至电镀效率达到20a/s，持续蒸镀预订时间，关闭电子束电流。

本发明实施例中，气相氟化处理工艺参数包括：氟化温度、氟化时间、氟气浓度和反应室中反应混合气的压力，后两者确定反应室中氟气的总量。

本发明实施例中，反应室的气压设定为0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr，这是由于在氟气的总量不变的条件下，反应室中反应混合气的压力对聚合物绝缘工器具的氟化没有明显的影响，因此，基于实际氟化工艺的操作便捷性、安全性和生产效率考虑，反应室中反应混合气的压力应维持在负压，最好为0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr。

本发明实施例中，环氧树脂可以选用环氧类聚合物或硅橡胶类聚合物，环氧类聚合物绝缘的氟化反应速度不是特别高，因此，氟气在反应室内的浓度可以为20％以下，最好为20％，此浓度为商业氟气的浓度最大值；而硅橡胶类聚合物的氟化反应速度较高，为控制反应的剧烈程度，氟气的浓度应控制在15％以下，最好为15％。

氟化温度和氟化时间是工艺上两个易于控制和重要的参数，在反应室中氟气未被耗尽的前提下，氟化温度越高、氟化时间越长氟化层的厚度和氟化度越大。因此，这两个参数可综合考虑，氟化温度高时、氟化时间可适当缩短，氟化温度低时、氟化时间需适当延长。具体地，对于环氧类聚合物绝缘的氟化，氟化温度可选在50℃-90℃的范围、氟化时间维持在30min–90min(取决于环氧类聚合物的具体配方)；而对于硅橡胶类聚合物的氟化，氟化温度可选在30℃-70℃的范围、氟化时间维持在30min–90min(同样也关联于硅橡胶类聚合物的具体配方)。

实验分析：

将环氧树脂试样分别采用本发明实施例所示的的工艺方法进行处理，其工艺参数中的氟化温度分别为25℃、55℃和85℃，氟化时间均为60min，氟气浓度均为12.5％，反应室的气压为为0.5×10^-8torr，即具有三种不同的环氧树脂试样。

图4为环氧树脂试样的衰减全反射红外吸收光谱，参考图4可知，原试样的所有特征吸收在氟化后被显著地减弱或甚至消失，同时这三种环氧树脂试样的衰减全反射红外吸收光谱中在波数900-1300cm^-1的范围内出现了强的、宽的c-f吸收峰，及在波数1765cm^-1附近出现了羰基(c＝o)吸收。因此，环氧树脂的化学组成和结构发生了本质的变化，表明氟原子已被成功引入环氧树脂试样的表层。另外，图4的对比结果同时显示在相同的氟化处理时间(60min)下，氟化温度越高(如85℃比25℃)，环氧树脂试样的特征吸收减弱越显著，被引入的氟原子量肯定也较多，需要指出，三种环氧树脂试样在900-1300cm^-1波数范围的谱强度没有明显的不同，不意味着它们具有相近的氟化度，这是因为衰减全反射红外吸收光谱中存在来自未氟化的内层贡献。

图5为环氧树脂试样的耐放电能力试验结果，参考图5可知，在25℃、55℃和85℃下氟化的三种环氧树脂试样的均耐放电烧蚀能力(次数)与原试样相比分别增大了2.6、3.0和2.9倍，平均交流闪络电压也得到提高。

图6为环氧树脂试样的表面电导率与水的接触角，参考图6可知，不管是在高纯氮气中还是在50％rh下，测量结果表明氟化使环氧树脂的表面电导率增大了约1个数量级，且表面电导率随氟化温度的提高而增大。

图7为环氧树脂试样在高纯氮气中的表面电位衰减，图8为环氧树脂试样在50％rh重的表面电位衰减，参考图7及图8可知，与图6中的表面电导率测量结果一致，由于较高的表面电导率，这三种环氧树脂试样在高纯空气或50％rh环境中，比原试样显现较快的表面电位衰减。

这一表面基本电学性能的变化尽管没有引起环氧绝缘交流闪络电压的明显增大，但如能预料的及现有的研究结果所表明，环氧绝缘表面电导率的增大、有利于抑制直流场下表面电荷的积累，因此会提高环氧绝缘的直流闪络性能。

综上所述，通过本发明实施例所示的工艺方法，可以改变绝缘工器上的环氧树脂的化学组成与结构，而不改变其任何体组成、结构与特性，可以提高环氧树脂表面电荷积累的抑制效果，致使电荷不能存储在环氧树脂表层中，从而改善绝缘工器具的防潮和表面抗老化性能，提高绝缘工器具的使用寿命。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。