一种特高压输变线路用高强度支柱绝缘子及其制备方法与流程

1.本发明涉及绝缘子制备技术领域，涉及一种支柱绝缘子，尤其涉及一种特高压输变线路用高强度支柱绝缘子及其制备方法。


背景技术：

2.支柱绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用。早年间支柱绝缘子多用于电线杆，慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多悬状的绝缘体，它是为了增加爬电距离的，通常由陶瓷制成。
3.近年来，我国电力大力推进建设特高压输变电工程，交直流高压输变电技术迅猛发展，同时大气污染日益严重，使用环境日趋复杂，因此对支柱绝缘子的电气特性及机械性能提出了更高的要求。
4.对于支柱绝缘子而言，必须具有机械强度高，耐低温机械性能好，耐污性能优良等优点，可见支柱绝缘子的各性能的优劣取决于制备原材料种类的选择和制备工艺。
5.传统电瓷中一般采用高铝矾土料方，但由于高铝矾土钛铁杂质多，质量不稳定，瓷材料强度分散度大，产品机电性能稳定性差。因此亟需一种机械强度高，耐低温机械性能好的的高强度支柱绝缘子。


技术实现要素：

6.发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种特高压输变线路用高强度支柱绝缘子及其制备方法，能够达到良好的绝缘性能和足够的机械性能。
7.技术方案：本发明所述一种特高压输变线路用高强度支柱绝缘子，包括瓷棒绝缘子本体、胶装于瓷棒绝缘子本体两端的附件，瓷棒绝缘子本体与附件之间填充有水泥胶合剂和缓冲保护层，缓冲保护层由缓冲保护剂喷涂而成，缓冲保护剂为沥青缓冲剂，沥青缓冲剂的重量份数组分组成：原料细集料80～100份；改性乳化沥青15～20份；聚醚醚酮3～9份；原料细集料为粒度为3～6μm的石屑料。改性乳化沥青为sbr阳离子改性乳化沥青；sbr阳离子改性乳化沥青的油水比为28～32％，由河南省威森德道路材料有限公司生产
8.本发明还提供一种特高压输变线路用高强度支柱绝缘子的制备方法，包括如下步骤：
9.步骤(1)、对铝矾土配方中的铝矾土进行淘洗，
10.步骤(2)、将铝矾土配方中各原料进行混合，然后在球磨机中加水球磨，形成细腻的泥浆；
11.步骤(3)、将步骤(2)中得到的泥浆注入修坯工装中，采用电脑自动一次修坯成型工艺制备瓷坯；
12.步骤(4)、将瓷坯浸入裹釉砂熔液中30～60s，浸釉后进行烧结，制得瓷芯棒半成品；
13.步骤(5)、在胶装前，对瓷芯棒半成品和附件的胶装部位喷涂缓冲保护层，喷涂方
法为：
14.步骤5.1、清理胶装部位；
15.步骤5.2、将配制好的沥青缓冲剂加热至48～53℃，然后利用高压喷涂枪均匀喷涂至胶装部位；形成均匀的沥青薄膜；
16.步骤5.3、采用压轮对沥青薄膜进行滚压；
17.步骤5.4、冷却、风干，对胶装部位进行清扫；
18.步骤(6)、采用水泥胶合剂对瓷芯棒半成品和附件进行胶装，得到支柱绝缘子
19.进一步地，裹釉砂熔液包含以下重量份数的原料：硅溶胶10～55份，甲基硅烷5～25份，甲酸15～25份，氧化钠5～10份，聚乙烯吡咯烷酮20～40份。
20.进一步地，裹釉砂溶液的制备方法为将裹釉砂熔液进行研磨，研磨至粒径为0.5～5μm，然后向裹釉砂熔液中加入50％裹釉砂熔液质量的水，并搅拌均匀，得到裹釉砂熔液。
21.进一步地，步骤(6)中的水泥胶合剂由以下重量份数组分组成：水泥32～47份；硅石砂23～48份；微集料9～24份；减水剂1.0～5.5份；早强剂0.1～2.0份；余量为水。
22.进一步地，步骤(2)中，加水量为原料总量的50％～300％；湿法研磨至粉料粒度小于5μm，对泥浆进行过筛，并用除铁机清除泥浆中的铁磁性杂质；机械球磨过程中，先采用100～300r/min的转速正转机械球磨2-10h，然后再以500～1500r/min的转速反转机械球磨3～10h。
23.进一步地，铝矾土配方为工业氧化铝粉40～100份，二氧化硅20～40份，石英矿10～30份，莫来石粉5～25份，黏土10～35份，硅酸铝镁增塑剂5～10份，蛭石粉0.5～2.5份，氧化钾0.1～1份。
24.聚醚醚酮，英文名称poly-ether-ether-ketone(简称peek)，是一种线性芳香族高分子化合物，主链由一个酮键和两个醚键的单元聚合构成，属于特种工程塑料。peek材料虽然只经历几十年发展，但因其突出的耐热性、耐化学腐蚀性、耐辐射性以及高强度、易加工等特性，目前已在核工业、化学工业、医疗器械、电子电器、机械仪表、汽车工业和宇航领域中得到了广泛的应用。peek材料熔融加工温度范围为350～400℃，但是其热分解温度达到560℃以上，因此仍具有很宽的加工温度范围。peek材料在熔点以上有良好的熔融流动性和热稳定性，因而具有热塑性塑料的典型成型加工性能，因此可注射成型、挤出成型、模压成型、特别是静电喷涂。
25.有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：
26.(1)本发明在胶装部位的瓷件和附件表面喷涂沥青缓冲保护层可以有效地防止硬化水泥浆体(碱性的水化产物)对金属和瓷的侵蚀或腐蚀，同时还可缓和金属、水泥、瓷三者由于热膨胀系数和弹性模量的失配引起的热内应力的不利作用；
27.(2)本发明在沥青缓冲剂中加入聚醚醚酮，有机与无机，柔性与刚性的结合，既充分发挥矿物绝缘电缆在特高压输变线路下的抗辐射、无老化等优势，同时又避免了绝缘子受氧化、电化学腐蚀、振动干扰等问题；
28.(3)本发明采用特殊配方的裹釉砂熔液，确保产品的电器性能和机械性能；
29.(4)本发明采用新型的铝矾土配方，减少了铝矾土的用量，有效控制了原材料颗粒的粒径分布，缩短了球磨时间，降低了球磨工艺的能耗，使浆料的颗粒粒径分布更均匀合理。
附图说明
30.图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
31.下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于实施例。
32.实施例1
33.如图1所示的一种特高压输变线路用高强度支柱绝缘子，包括瓷棒绝缘子本体2、胶装于瓷棒绝缘子本体两端的附件1，瓷棒绝缘子本体与附件之间填充有水泥胶合剂4和缓冲保护层3，缓冲保护层3由缓冲保护剂喷涂而成，缓冲保护剂为沥青缓冲剂，沥青缓冲剂的重量份数组分组成：原料细集料80～100份；改性乳化沥青15～20份；聚醚醚酮3份；原料细集料为粒度为3μm的石屑料。改性乳化沥青为sbr阳离子改性乳化沥青；sbr阳离子改性乳化沥青的油水比为28～32％，由河南省威森德道路材料有限公司生产
34.本发明还提供一种特高压输变线路用高强度支柱绝缘子的制备方法，包括如下步骤：
35.步骤(1)、对铝矾土配方中的铝矾土进行淘洗，铝矾土配方为工业氧化铝粉90份，二氧化硅30份，石英矿20份，莫来石粉22份，黏土28份，硅酸铝镁增塑剂8份，蛭石粉1.8份，氧化钾0.7份。
36.步骤(2)、将铝矾土配方中各原料进行混合，然后在球磨机中加水球磨，形成细腻的泥浆；
37.步骤(2)中，加水量为原料总量的200％；湿法研磨至粉料粒度小于5μm，对泥浆进行过筛，并用除铁机清除泥浆中的铁磁性杂质；机械球磨过程中，先采用100～300r/min的转速正转机械球磨2-10h，然后再以500～1500r/min的转速反转机械球磨3～10h。
38.步骤(3)、将步骤(2)中得到的泥浆注入修坯工装中，采用电脑自动一次修坯成型工艺制备瓷坯；
39.步骤(4)、将瓷坯浸入裹釉砂熔液中60s，浸釉后进行烧结，制得瓷芯棒半成品；裹釉砂熔液包含以下重量份数的原料：硅溶胶40份，甲基硅烷18份，甲酸18份，氧化钠8份，聚乙烯吡咯烷酮235份。裹釉砂溶液的制备方法为将裹釉砂熔液进行研磨，研磨至粒径为0.5～5μm，然后向裹釉砂熔液中加入50％裹釉砂熔液质量的水，并搅拌均匀，得到裹釉砂熔液。
40.步骤(5)、在胶装前，对瓷芯棒半成品和附件的胶装部位喷涂缓冲保护层，喷涂方法为：
41.步骤5.1、清理胶装部位；
42.步骤5.2、将配制好的沥青缓冲剂加热至50℃，然后利用高压喷涂枪均匀喷涂至胶装部位；形成均匀的沥青薄膜；
43.步骤5.3、采用压轮对沥青薄膜进行滚压；
44.步骤5.4、冷却、风干，对胶装部位进行清扫；
45.步骤(6)、采用水泥胶合剂对瓷芯棒半成品和附件进行胶装，得到支柱绝缘子。步骤(6)中的水泥胶合剂由以下重量份数组分组成：水泥42份；硅石砂45份；微集料19份；减水剂4份；早强剂1.8份；余量为水。微集料为硅粉、粉煤灰和矿渣的混合物；减水剂为聚羧酸类
减水剂；微集料的比表面积要求如下：矿渣≥6720cm2/g、粉煤灰≥4100cm2/g、硅粉≥20万cm2/g；早强剂为亚硝酸盐和铬酸盐的混合制剂。同时胶装结构采用锥形上砂结构，胶装采用四工位胶装机。
46.实施例2
47.一种特高压输变线路用高强度支柱绝缘子，包括瓷棒绝缘子本体、胶装于瓷棒绝缘子本体两端的附件，瓷棒绝缘子本体与附件之间填充有水泥胶合剂和缓冲保护层，缓冲保护层由缓冲保护剂喷涂而成，缓冲保护剂为沥青缓冲剂，沥青缓冲剂的重量份数组分组成：原料细集料80～100份；改性乳化沥青15～20份；聚醚醚酮6份；原料细集料为粒度为3μm的石屑料。改性乳化沥青为sbr阳离子改性乳化沥青；sbr阳离子改性乳化沥青的油水比为28～32％，由河南省威森德道路材料有限公司生产
48.本发明还提供一种特高压输变线路用高强度支柱绝缘子的制备方法，包括如下步骤：
49.步骤(1)、对铝矾土配方中的铝矾土进行淘洗，铝矾土配方为工业氧化铝粉90份，二氧化硅30份，石英矿20份，莫来石粉22份，黏土28份，硅酸铝镁增塑剂8份，蛭石粉1.8份，氧化钾0.7份。
50.步骤(2)、将铝矾土配方中各原料进行混合，然后在球磨机中加水球磨，形成细腻的泥浆；
51.步骤(2)中，加水量为原料总量的200％；湿法研磨至粉料粒度小于5μm，对泥浆进行过筛，并用除铁机清除泥浆中的铁磁性杂质；机械球磨过程中，先采用100～300r/min的转速正转机械球磨2-10h，然后再以500～1500r/min的转速反转机械球磨3～10h。
52.步骤(3)、将步骤(2)中得到的泥浆注入修坯工装中，采用电脑自动一次修坯成型工艺制备瓷坯；
53.步骤(4)、将瓷坯浸入裹釉砂熔液中60s，浸釉后进行烧结，制得瓷芯棒半成品；裹釉砂熔液包含以下重量份数的原料：硅溶胶40份，甲基硅烷18份，甲酸18份，氧化钠8份，聚乙烯吡咯烷酮235份。裹釉砂溶液的制备方法为将裹釉砂熔液进行研磨，研磨至粒径为0.5～5μm，然后向裹釉砂熔液中加入50％裹釉砂熔液质量的水，并搅拌均匀，得到裹釉砂熔液。
54.步骤(5)、在胶装前，对瓷芯棒半成品和附件的胶装部位喷涂缓冲保护层，喷涂方法为：
55.步骤5.1、清理胶装部位；
56.步骤5.2、将配制好的沥青缓冲剂加热至50℃，然后利用高压喷涂枪均匀喷涂至胶装部位；形成均匀的沥青薄膜；
57.步骤5.3、采用压轮对沥青薄膜进行滚压；
58.步骤5.4、冷却、风干，对胶装部位进行清扫；
59.步骤(6)、采用水泥胶合剂对瓷芯棒半成品和附件进行胶装，得到支柱绝缘子。步骤(6)中的水泥胶合剂由以下重量份数组分组成：水泥42份；硅石砂45份；微集料19份；减水剂4份；早强剂1.8份；余量为水。微集料为硅粉、粉煤灰和矿渣的混合物；减水剂为聚羧酸类减水剂；微集料的比表面积要求如下：矿渣≥6720cm2/g、粉煤灰≥4100cm2/g、硅粉≥20万cm2/g；早强剂为亚硝酸盐和铬酸盐的混合制剂。同时胶装结构采用锥形上砂结构，胶装采用四工位胶装机。
60.实施例3
61.一种特高压输变线路用高强度支柱绝缘子，包括瓷棒绝缘子本体、胶装于瓷棒绝缘子本体两端的附件，瓷棒绝缘子本体与附件之间填充有水泥胶合剂和缓冲保护层，缓冲保护层由缓冲保护剂喷涂而成，缓冲保护剂为沥青缓冲剂，沥青缓冲剂的重量份数组分组成：原料细集料80～100份；改性乳化沥青15～20份；聚醚醚酮9份；原料细集料为粒度为3μm的石屑料。改性乳化沥青为sbr阳离子改性乳化沥青；sbr阳离子改性乳化沥青的油水比为28～32％，由河南省威森德道路材料有限公司生产
62.本发明还提供一种特高压输变线路用高强度支柱绝缘子的制备方法，包括如下步骤：
63.步骤(1)、对铝矾土配方中的铝矾土进行淘洗，铝矾土配方为工业氧化铝粉90份，二氧化硅30份，石英矿20份，莫来石粉22份，黏土28份，硅酸铝镁增塑剂8份，蛭石粉1.8份，氧化钾0.7份。
64.步骤(2)、将铝矾土配方中各原料进行混合，然后在球磨机中加水球磨，形成细腻的泥浆；
65.步骤(2)中，加水量为原料总量的200％；湿法研磨至粉料粒度小于5μm，对泥浆进行过筛，并用除铁机清除泥浆中的铁磁性杂质；机械球磨过程中，先采用100～300r/min的转速正转机械球磨2-10h，然后再以500～1500r/min的转速反转机械球磨3～10h。
66.步骤(3)、将步骤(2)中得到的泥浆注入修坯工装中，采用电脑自动一次修坯成型工艺制备瓷坯；
67.步骤(4)、将瓷坯浸入裹釉砂熔液中60s，浸釉后进行烧结，制得瓷芯棒半成品；裹釉砂熔液包含以下重量份数的原料：硅溶胶40份，甲基硅烷18份，甲酸18份，氧化钠8份，聚乙烯吡咯烷酮235份。裹釉砂溶液的制备方法为将裹釉砂熔液进行研磨，研磨至粒径为0.5～5μm，然后向裹釉砂熔液中加入50％裹釉砂熔液质量的水，并搅拌均匀，得到裹釉砂熔液。
68.步骤(5)、在胶装前，对瓷芯棒半成品和附件的胶装部位喷涂缓冲保护层，喷涂方法为：
69.步骤5.1、清理胶装部位；
70.步骤5.2、将配制好的沥青缓冲剂加热至50℃，然后利用高压喷涂枪均匀喷涂至胶装部位；形成均匀的沥青薄膜；
71.步骤5.3、采用压轮对沥青薄膜进行滚压；
72.步骤5.4、冷却、风干，对胶装部位进行清扫；
73.步骤(6)、采用水泥胶合剂对瓷芯棒半成品和附件进行胶装，得到支柱绝缘子。步骤(6)中的水泥胶合剂由以下重量份数组分组成：水泥42份；硅石砂45份；微集料19份；减水剂4份；早强剂1.8份；余量为水。微集料为硅粉、粉煤灰和矿渣的混合物；减水剂为聚羧酸类减水剂；微集料的比表面积要求如下：矿渣≥6720cm2/g、粉煤灰≥4100cm2/g、硅粉≥20万cm2/g；早强剂为亚硝酸盐和铬酸盐的混合制剂。同时胶装结构采用锥形上砂结构，胶装采用四工位胶装机。
74.性能测试，对实施例1、实施例2和实施例3制备的支柱绝缘子材料进行多项性能测试，具体结果见表1.
75.表1性能测试结果
[0076][0077]
由此可知，本发明提供的一种特高压输变线路用高强度支柱绝缘子及其制备方法，不管是机械强度还是产品的合格率都很高，是切实可行的。
[0078]
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。