一种复合绝缘子的制作方法

本申请涉及电压绝缘装置技术领域，特别是涉及一种复合绝缘子。

背景技术：

绝缘子设置在架空输电线路上，用于悬挂电线并使导线与杆塔、大地保持绝缘。绝缘子不仅要承受工作电压和过电压作用，还要承受导线的荷载、张力的作用。因此，绝缘子必须有良好的绝缘性能和足够的机械性能。

绝缘子根据材料不同又分为瓷绝缘子、复合绝缘子和玻璃绝缘子。相比于传统的瓷绝缘子，复合绝缘子具有抗震和耐污性能优异、强度高、重量轻、运行维护方便、不易破损等优势，已经成为普遍采用的绝缘子。现有的复合绝缘子主要有三种结构，一种是环氧树脂芯棒加复合硅橡胶伞套，一种是瓷芯棒加复合硅橡胶伞套，一种是玻璃纤维缠绕泡沫填充芯棒加复合硅橡胶伞套。

其中瓷芯棒复合绝缘子为有机材料与无机材料结合，芯棒质量稳定，同时有硅橡胶抗污抗震的性能。但是因为两种材料性质差异大，导致结合界面不稳定，容易脱离造成事故。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的为提供一种复合绝缘子；本实用新型的复合绝缘子，采用瓷芯作为主体芯棒，具有更好的刚性、抗变型能力与抗老化能力。同时，在瓷芯表面保留未上釉的原始段，增加表面活性能，使玻璃纤维能更为紧密的缠绕粘接，防止老化、脱离等现象的发生。同时，玻璃纤维层与硅橡胶伞套凭借玻璃纤维较高的表面活性与表面粗糙度，相比瓷芯棒与硅橡胶伞套的粘接，具有更牢固的粘接效果。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种复合绝缘子，包括瓷芯，设置在瓷芯外侧的玻璃纤维层，设置在玻璃纤维层的粘接剂层，以及设置在粘接剂层外侧的硅橡胶伞套，所述瓷芯包括原始段与上釉段。

优选地，所述上釉段位于所述瓷芯的两端，所述原始段位于所述上釉段之间。

优选地，其特征在于，所述玻璃纤维层设置在所述瓷芯的原始段。

优选地，所述玻璃纤维层由玻璃纤维缠绕制成，所述玻璃纤维层的厚度为1-10mm。

优选地，采用涂布硅烷基浸润剂的玻璃纤维缠绕制备玻璃纤维层。

优选地，所述玻璃纤维具体为断裂强度≧0.25N/tex，纤维直径14μm的无碱无捻玻璃纤维。

优选地，所述粘接剂层具体为硅橡胶热硫化粘接剂层，所述粘接剂层的厚度为0.1-5mm。

优选地，所述硅橡胶伞套具体为高温硫化硅橡胶注射成型制备的硅橡胶伞套。

陶瓷作为一种无机非金属材料、具有硬度高、熔点高、化学稳定性高的特点。陶瓷材料的热膨胀系数小，电阻高，可以作为绝缘子的内芯，配合具有憎水性的硅橡胶外套，制成瓷复合绝缘子使用。但陶瓷作为绝缘子内芯，与硅橡胶复合，属于无机材料与有机材料的结合，两种材料性质差异大，导致结合界面不稳定，容易老化、脱离造成绝缘性能的下降，或者失效损毁，影响电路运行，甚至造成事故。现有解决方案是在瓷芯表面涂布室温硫化硅橡胶涂层，该涂层可以与同是硅橡胶的绝缘子伞套粘接在一起，但该涂层也是有机物，与瓷芯玻璃化的无机釉面的结合仍存在易老化脱离的问题。

本实用新型提供的复合绝缘子，在瓷芯表面设置上釉段，以及未上釉的原始段，并在瓷芯外依次设置玻璃纤维层、粘接剂层、硅橡胶伞套。瓷芯表面未上釉的原始段部分，与上釉段相比，有着良好的表面摩擦力与表面活性。在瓷芯表面缠绕玻璃纤维时，瓷芯是无机非金属材料，其主要化学成分是SiO₂，玻璃纤维的主要成分也是SiO₂，因此瓷芯表面与玻璃纤维具有更好的接触效果，能实现良好的物理结合，结合后很难出现老化界面。

本实用新型的复合绝缘子，采用瓷芯作为主体芯棒，具有更好的刚性、抗变型能力与抗老化能力。同时，在瓷芯表面保留未上釉的原始段，相比于釉面瓷芯棒，可以增加表面活性能，使玻璃纤维能更为紧密的缠绕，使粘合剂与芯棒能更为紧密的粘结，防止老化、脱离等现象的发生。本实用新型在瓷芯与硅橡胶伞套之间设置玻璃纤维层，将玻璃纤维作为一种中间过渡的材质，由于玻璃纤维主要成分是SiO₂，而瓷芯棒主要的化学成分也包含SiO₂，因此两种物质有着良好的相容性；并且通过缠绕的物理方式，使瓷芯与玻璃纤维层结合在一起，使得作为中间层的玻璃纤维能与瓷芯牢固地连接在一起，避免出现老化现象。同时，玻璃纤维层与硅橡胶伞套凭借玻璃纤维较高的表面活性与表面粗糙度，相比瓷芯棒与硅橡胶伞套的粘接，具有更牢固的粘接效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，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为本实用新型实施例中复合绝缘子的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中复合绝缘子的局部放大示意图；

附图标记：1-瓷芯；2-玻璃纤维层；3-粘接剂层；4-硅橡胶伞套。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

请如图1至图2所示，本实用新型实施例提供一种复合绝缘子，包括瓷芯1，设置在瓷芯1外侧的玻璃纤维层2，设置在玻璃纤维层2的粘接剂层3，以及设置在粘接剂层3外侧的硅橡胶伞套4，所述瓷芯1包括原始段与上釉段。

陶瓷作为一种无机非金属材料、具有硬度高、熔点高、化学稳定性高的特点。陶瓷材料的热膨胀系数小，电阻高，可以作为绝缘子的内芯，配合具有憎水性的硅橡胶外套，制成瓷复合绝缘子使用。但陶瓷作为绝缘子内芯，与硅橡胶复合，属于无机材料与有机材料的结合，两种材料性质差异大，导致结合界面不稳定，容易老化、脱离造成绝缘性能的下降，或者失效损毁，影响电路运行，甚至造成事故。现有解决方案是在瓷芯1表面涂布室温硫化硅橡胶涂层，该涂层可以与同是硅橡胶的绝缘子伞套粘接在一起，但该涂层也是有机物，与瓷芯1玻璃化的无机釉面的结合仍存在易老化脱离的问题。

本实用新型提供的复合绝缘子，在瓷芯1表面设置上釉段，以及未上釉的原始段，并在瓷芯1外依次设置玻璃纤维层2、粘接剂层3、硅橡胶伞套4。瓷芯1表面未上釉的原始段部分，与上釉段相比，有着良好的表面摩擦力与表面活性。在瓷芯1表面缠绕玻璃纤维时，瓷芯1是无机非金属材料，其主要化学成分是SiO₂，玻璃纤维的主要成分也是SiO₂，因此瓷芯1表面与玻璃纤维具有更好的接触效果，能实现良好的物理结合，结合后很难出现老化界面。

本实用新型实施例中，所述上釉段位于所述瓷芯1的两端，所述原始段位于所述上釉段之间。

本实用新型实施例中，其特征在于，所述玻璃纤维层2设置在所述瓷芯1的原始段。

通常将上釉段设置在瓷芯1的两端，瓷芯1表面上釉能够提高瓷芯1的机械强度，增加其防水性能和表面光滑度，从而提高瓷芯1绝缘子的耐污闪性能。在上釉段之间(即瓷芯1的中段)设置未上釉的原始段，利用未上釉瓷芯1的表面摩擦力与表面活性，与玻璃纤维实现良好的物理结合。瓷芯1的直径长度等参数，根据所需制备的绝缘子的尺寸要求设置。玻璃纤维层2可以设置在瓷芯1整个表面，包括原始段与上釉段；更优选的是将玻璃纤维层2仅设置在瓷芯1未上釉的原始段，利用原始段的表面摩擦力与表面性能，与玻璃纤维层2牢固结合，同时，上釉段不设置玻璃纤维层2，利用上釉段瓷釉的防水性能和表面光滑度，提高瓷芯1绝缘子的耐污闪性能。

瓷芯1的原始段由瓷胚未上釉的部分经烧制、打磨后所得，打磨瓷芯1原始段是为了降低瓷芯1表面的粗糙度，消除与玻璃纤维接触界面产生的气泡。原始段与上釉段相比，有着良好的表面摩擦力与表面活性，但同时表面较为平整，可以避免接触界面产生气泡。此外，可以在瓷芯1原始段设置凹凸、螺纹等，波由于形的凹凸或者螺纹表面连续，纹路的直径远大于玻璃纤维直径，将瓷芯表面做成波形的表面既可以增加与玻璃纤维的接触面积，同时不会出现缠绕不均匀带来气泡的现象。

本实用新型实施例中，所述玻璃纤维层2由玻璃纤维缠绕制成，所述玻璃纤维层2的厚度为1-10mm。

本实用新型中，玻璃纤维层2由玻璃纤维缠绕制成，玻璃纤维层2的厚度为1-10mm，优选1.5-7mm，更优选2-5mm。本实用新型中，可以使用玻璃纤维纱，玻璃纤维纱与瓷芯1缠绕受力均匀，界面结合紧密，不易产生老化、脱落等现象。

本实用新型实施例中，采用涂布硅烷基浸润剂的玻璃纤维缠绕制备玻璃纤维层2。

本实用新型中，优选使用涂布硅烷基浸润剂的玻璃纤维缠绕制备玻璃纤维层2。硅烷基浸润剂内含有偶联剂，与单纯使用树脂等有机聚合物作为浸润剂相比，可有效促进树脂与纤维的界面粘接，提高玻璃纤维湿态弯曲强度以及层间剪切强度。

本实用新型实施例中，所述玻璃纤维具体为断裂强度≧0.25N/tex，纤维直径14μm的无碱无捻玻璃纤维。

本实用新型中，所使用的玻璃纤维可以是断裂强度≧0.25N/tex，纤维直径14μm的无碱无捻玻璃纤维。

本实用新型实施例中，所述粘接剂层3具体为硅橡胶热硫化粘接剂层3，所述粘接剂层3的厚度为0.1-5mm。

本实用新型中，粘接剂层3可以是硅橡胶热硫化粘接剂层3，粘接剂层3的厚度为0.1-5mm，优选0.3-3mm，更优选0.5-1.5mm。硅橡胶为基的粘接剂含有高键能的Si-O键，具有优良的耐热性、耐寒性及电气特性，硅橡胶热硫化粘接剂是硅橡胶与硅烷偶联剂的混合物，粘接性能好，同时，硅橡胶热硫化粘接剂层3与本实用新型硅橡胶伞套4使用的高温热硫化硅橡胶，在加热的温度下粘接、固化，粘接牢固，可有效避免老化脱落的现象发生。

本实用新型实施例中，所述硅橡胶伞套4具体为高温硫化硅橡胶注射成型制备的硅橡胶伞套4。

本实用新型中，硅橡胶伞套4，可以是高温硫化硅橡胶注射成型制备的硅橡胶伞套4，硅橡胶伞套4采用橡胶注射机注射。

高温热硫化硅橡胶具有优良的耐高温、低温性能，可在较广泛的温度范围内长期使用。此外，高温热硫化硅橡胶还具有优良的电气绝缘性能，且电气性能在广阔的使用温度、频率的范围内基本保持不变；此外，还具有优良的耐电弧、电晕的性能、优良的耐气候老化的性能。采用高温热硫化硅橡胶制备绝缘子的硅橡胶伞套4，利用硅橡胶的以上优点，可提高绝缘子的绝缘性能及使用寿命。

本实用新型的绝缘子可以采用以下方法制备：

瓷芯制备：制作瓷胚，将瓷胚的两端上砂上釉，烧制，安装法兰，打磨，得到瓷芯1，所述瓷胚上砂上釉的部分为瓷芯1的上釉段，其余部分为瓷芯1的原始段；

玻璃纤维缠绕：将瓷芯1加热至80-150℃，将涂布硅烷基浸润剂的玻璃纤维加热至100-140℃，将玻璃纤维缠绕至瓷芯1的原始段，玻璃纤维缠绕制成的玻璃纤维层2厚度为1-10mm；

粘接剂涂布：在缠绕玻璃纤维后的瓷芯1表面涂布硅橡胶热硫化粘接剂，粘接剂层3厚度0.1-5mm；

硅橡胶伞套成型：其中玻璃纤维缠绕步骤具体为：将涂布粘接剂后的瓷芯1放入模具中，注射成型硅橡胶伞套4。

本实用新型绝缘子的制备方法中，对制成的、包括原始段和上釉段的瓷芯1清理除尘后，将瓷芯1缓慢加热至80-150℃、优选100-120℃。瓷芯1加热可以使用微波蒸汽加热装置等装置。同时，将涂布硅烷基浸润剂的玻璃纤维加热至100-140℃、优选110-120℃，然后使用缠绕机将加热后的玻璃纤维迅速缠绕至瓷芯1的原始段，所缠绕的玻璃纤维层2厚度为1-10mm。玻璃纤维层2的厚度可以根据不同产品的需要进行设置。加热后缠绕可以增加玻璃纤维与陶瓷芯棒的偶联效果，但同时需注意，温度过高会导致偶联剂失效。

本实用新型的绝缘子的制备方法，先制备瓷芯1：使用湿法或等静压干法制作泥筒，瓷芯棒的制作工艺步骤为：将高岭土、矾土、长石以及其他粘土等矿物原料通过球磨，过筛除铁，榨泥，练泥，阴干，修坯，烘干等工艺步骤得到湿法生产得到的未烧成半成品瓷坯件，或者通过球磨，过筛除铁，造粒，压制，修坯得到等静压干法制造的棒形悬式复合绝缘子芯棒半成品。芯棒的直径与长度根据不同产品来定。通过修坯机按照瓷芯所需的直径修出瓷胚，将修好的瓷坯的两端按照要求上砂上釉处理，上釉方式为淋釉，瓷胚中间段不上釉；然后用工业窑炉吊烧烧制，以保证瓷芯棒的同轴度。烧制好且经过检测合格的芯棒，通过切割，使用水泥胶装金属法兰，进行养护、表面打磨后，得到复合绝缘子用的成品瓷芯。打磨只对原始段(即未上釉部分)进行打磨，打磨使得瓷芯表面细腻均匀没有突起，这样在缠绕玻璃纤维时纤维分布更均匀，最后的粘接效果越好。瓷芯的弯曲破坏负荷许用应力≧65MPa。由此得到的瓷芯1，其表面中间段是未经上釉处理的、已经打磨处理合格的瓷芯1。本实用新型的瓷芯1，优先采用静压技术生产，相较于湿法制备的瓷芯1，质量更稳定，强度更高，而对强度要求不高的瓷芯1，可以采用湿法制备。

瓷芯1制备完成后，进行玻璃纤维缠绕步骤，按上述方法将玻璃纤维缠绕在瓷芯1上，制成玻璃纤维层2。然后进行粘接剂涂布步骤，将硅橡胶热硫化粘接剂均匀涂布于玻璃纤维层2的表面，涂层厚度为0.1-5mm，应确保涂抹到位且涂抹均匀。可以使用自动化喷淋装置均匀喷涂硅橡胶热硫化粘接剂，确保涂抹层厚度一致。涂布粘接剂时，将缠绕好玻璃纤维的瓷芯预热至100-120℃，然后进行粘接剂的涂布。本实用新型可以采用先装配端部连接件，再缠绕玻璃纤维的方案，端部连接件为法兰，可以采用不锈钢制备的金属法兰；使用水泥胶合剂将金属法兰与瓷芯1粘接在一起。

然后，将涂布完粘接剂的芯棒放入硅橡胶注射机的模具中，使用通常的方法注射成型，使得硅橡胶伞套4与瓷芯1结合在一起，注射硫化的温度通常控制在150-170℃之间。出模后，进行清洗、去飞边等步骤，获得成品。

本实用新型的复合绝缘子，采用瓷芯1作为主体芯棒，具有更好的刚性、抗变型能力与抗老化能力。同时，在瓷芯1表面保留未上釉的原始段，相比于釉面瓷芯棒，可以增加表面活性能，使玻璃纤维能更为紧密的缠绕，使粘合剂与芯棒能更为紧密的粘结，防止老化、脱离等现象的发生。本实用新型在瓷芯1与硅橡胶伞套4之间设置玻璃纤维层2，将玻璃纤维作为一种中间过渡的材质，由于玻璃纤维主要成分是SiO₂，而瓷芯棒主要的化学成分也包含SiO₂，因此两种物质有着良好的相容性；并且通过缠绕的物理方式，使瓷芯1与玻璃纤维层2结合在一起，使得作为中间层的玻璃纤维能与瓷芯牢固地连接在一起，避免出现老化现象。同时，玻璃纤维层2与硅橡胶伞套4凭借玻璃纤维较高的表面活性与表面粗糙度，相比瓷芯棒与硅橡胶伞套4的粘接，具有更牢固的粘接效果。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。