一种换向器用加固环及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于换向器技术领域，涉及一种换向器用加固环及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 换向器加固环是换向器内用于其固定和绝缘作用的环，其增加了换向器整体的机 械强度，避免了换向器在使用过程中变形。
[0003] 换向器加固环安装在换向片的槽内，其在起固定作用的同时，需要有效的保证其 强度、耐热性与耐磨损性，现有的加固环存在以下技术问题，1、其强度较低，无法承受换向 器工作时所带来的撞击，造成加固环在换向器工作过程中易碎；2、其耐磨损性较差，换向片 与加固环之间的摩擦会导致加固环逐渐磨细，从而失去其固定作用；这些因素均会缩短加 固环的使用，从而大大影响了整个换向器的使用寿命。
[0004] 综上所述，为了解决上述换向器加固环存在的技术问题，需要设计一种强度高、耐 磨损性较好的换向器加固环。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种强度高、耐热性与耐 磨损性较好的换向器加固环。
[0006] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种换向器加固环，包括环状本体，所 述环状本体包括以下重量份数的组份：
[0007] 环氧树脂55-75重量份；
[0008] 无碱玻璃纤维5-15重量份；
[0009] 芳纶纤维5-10重量份；
[0010] 固化剂15-30重量份；
[0011] 增韧剂3-8重量份；
[0012] 耐热改性剂5-10重量份；
[0013] 润滑剂4-7重量份。
[0014] 本发明加固环以环氧树脂为基体，同时添加了无碱玻璃纤维和芳纶纤维作为增强 材料，环氧树脂将增强材料包裹并把它们粘合在一起，而且具有支撑和稳定纤维柱的作用， 防止它们相互滑移和磨损的作用，从而增加了整个加固环的强度，另外，在组份中还加入了 一定份量的增韧剂，以达到增加加固环韧性的作用，防止其受到撞击时易断裂，同时，耐热 改性剂则提高了加固环的耐热性，使加固环能长期适应高温换向器的高温工作环境，而润 滑剂则增加了加固环的润滑程度，有效的降低了加固环外表面的摩擦力，避免加固环因长 期磨损而体积变小。
[0015] 本发明以环氧树脂为基体，并有针对性的增加上述纤维材料和各种改进剂，以此 提高加固环的综合性能，有效的延长了加固环的使用寿命。
[0016] 在上述一种换向器加固环中，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂或TDE85环氧 树脂。
[0017] 双酚A型环氧树脂的分子结构中含有羟基和醚键，随着固化反应的进行，将进一 步生成更多的羟基和醚键，羟基和醚键的存在使固化后的产物有较高的内聚力，而且与被 粘物表面可产生很强的粘附力。由于其分子结构中含有硬链节，因而，固化收缩率比较低， 内应力比较小，通过添加的耐热改性剂可以进一步改善其耐热性。而TDE85 (1，2-环氧环已 烷-4. 5-二甲酸二缩水甘油酯）环氧树脂是一种三官环氧基的树脂，它集脂环族环氧树脂 与甘油脂环氧树脂的特性于一身。在脂环族环氧树脂中，环氧基直接依附在脂环骨架上，具 有结构紧密的特点，固化产物热变温度较高，在150-200°C范围内热稳定性良好，此外，脂环 族环氧树脂基体的机械性能和耐大气老化性能都很突出。缩水甘油酯型环氧，具有粘度 低、活性高的特点，作为胶粘剂使用，其粘接强度大，耐候性良好。
[0018] 在上述一种换向器加固环中，所述的无碱玻璃纤维为短切玻璃纤维，短切玻璃纤 维的长度为4-7mm，直径为12-18μm〇
[0019] 理论上无碱玻纤直径越细，长度越长，增强效果越好，但是达到某一临界点时，增 强效果不增反减，若玻纤直径太细，易被螺杆剪切成细微粉末，从而失去玻纤的增强作用， 而其直径也不能太粗，若玻纤直径太粗，与树脂的粘接性就差，降低产品的力学性能，因此， 本发明将无碱玻纤的长度和直径控制在上述范围，既能保证无碱玻纤的增强效果，又能提 高纤维与树脂之间的相容性。
[0020] 在上述一种换向器加固环中，所述的无碱玻璃纤维表面涂覆有厚度为0. 1-0.4μπι 的氧化石墨稀涂层。
[0021] 本发明在无碱玻璃纤维的表面涂覆的氧化石墨烯涂层增加了无碱玻璃纤维的力 学性能，显著提高了无碱玻璃纤维的强度和弯曲模量，从而提高了复合材料的力学性能。氧 化石墨烯是在石墨烯的表面通过化学方法引入大量的活性基团，可增加氧化石墨烯与基体 树脂的相容性。作为优选本发明中采用十六烷基三甲基溴化铵通过Hummers法改性制得。 经过氧化处理后的氧化石墨烯仍保持石墨烯的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入 了许多氧基功能团，这些功能团可以增加与聚丙烯树脂的接触，从而使氧化石墨烯和聚丙 烯树脂的连接更紧密。
[0022] 在上述一种换向器加固环中，所述固化剂选自六次甲基四胺和双马来酰亚胺。
[0023] 在上述一种换向器加固环中，所述增韧剂的含量优选为5-8重量份。
[0024] 理论上，一些热固性树脂，如本发明中的环氧树脂，其在固化后伸长率低、脆性较 大，其导致以环氧树脂为基体的加固环易碎，而本发明中在加固环的组份中加入适量的增 韧剂，则克服了这一缺陷，但是，增韧剂的份量不宜过多，过多则易导致加固环的强度降低， 使得加固环的固定作用大打折扣，本发明中，将增韧剂的含量控制在5-8重量份的范围内， 不仅保证了加固环具有一定的柔韧性，同时也保证了加固环的强度。
[0025] 本发明的第二个目的是提供一种上述加固环的制备方法，该制备方法包括以下步 骤：
[0026]S1、取适量的双酚A型环氧树脂并放入烘烤箱内先行预热，预热温度为60-70度， 预热5-8分钟后停止预热；
[0027]S2、待环氧树脂粘度下降后，将适量的固化剂加入至环氧树脂中，然后充分搅拌， 使环氧树脂与固化剂充分融合，制得混合液体；
[0028]S3、将制得的混合液体进行加热，加热温度为80度，加热时间为2分钟；
[0029]S4、在加热过程中，依次加入增韧剂、耐热改性剂与润滑剂，并对其进行充分搅拌， 制得母液；
[0030] S5、将玻璃纤维与芳纶纤维浸入母液中，充分搅拌3-5分钟，使玻璃纤维与芳纶纤 维均勾分布，搅拌后浸泡20分钟；
[0031] S6、将浸透母液的玻璃纤维与芳纶纤维单线缠绕在模具上，然后在烘烤箱中烘干， 制得初成品；
[0032]S7、待初成品冷却后用仪表将初成品加工成所需大小的圆环形状。
[0033] 本发明加固环的制备方法，在制取母液的过程中始终伴随着加热程序，使得环氧 树脂、固化剂、增韧剂、耐热改性剂、润滑剂能充分融合，提高了母液的综合性能，另外，待玻 璃纤维与芳纶纤维浸入母液中后，充分搅拌促进了玻璃纤维与芳纶纤维的均匀分布，使得 成型后的加固环的强度均匀。
[0034] 在上述加固环的制备方法中，所述步骤S6的具体步骤如下：
[0035]a、首次烘干，烘干温度为200-300度，烘干时间为10分钟；
[0036]b、二次烘干，烘干温度为100-130度，烘干时间为15-20分钟。
[0037] 由于加入了玻璃纤维和芳纶纤维，二者在与母液混合后烘干的时间相对较长，且 越靠近内部越难烘干，若初成品存在有未完全烘干的部分，则会大大影响加固环的强度，为 了避免出现初成品内部存在未完全烘干的现象，本发明在步骤S6中，将烘干的程序分为两 次烘干，首次烘干采用高温在短时间内将初成品的外部快速烘干，二次烘干采用稍低的温 度进行较长时间烘干，其通过稍低的温度使热量持续传递至初成品内部，并通过较长的时 间保证整个初成品内外部分均得到烘干。
[0038] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0039] 1、本加固环在材料的使用上增加了玻璃纤维和芳纶纤维，大大增加了加固环的机 械强度，同时增加了增韧剂，一定程度上提高了加固环的柔韧性，使其不易破碎。
[0040] 2、在制作材料中增加了润滑剂，提高了加固环的耐磨损性，使其不易磨损，一定程 度上保证了加固环的整体性。
[0041] 3、增加了耐热改性剂，提高了其耐热性能，使其能长期在高温环境下工作。
【具体实施方式】
[0042] 以下是本发明的