本发明涉及绝缘子材质，特别涉及一种高强度耐老化瓷质绝缘子。
背景技术：
1、近几年来，随着国家城市建设的快速推进，特高压输电产业及技术也随之高速发展。自从2010年国内第一个±800kv输电项目投运以来，经过十几年的不断努力，我国已然建成全世界最大的特高压输电网络。绝缘子在整个特高压直流输电体系中起到绝缘和连接支持作用。作为承载直流输电的重要一环，绝缘子强度等级越高，越有利于电力的超远距离输送。高强度等级的绝缘子能承受更长导线的重量，从而减少整条输电线路高架塔的数量，提高经济效益。目前，输电线路使用的绝缘子有陶瓷、玻璃和复合三种材质，基于陶瓷绝缘子具有机械强度高、化学性能稳定、绝缘性能好、耐腐蚀性佳等优点，使其在绝缘子行业应用最为广泛，但是陶瓷绝缘子的脆性大、可靠性低，运行时可能会出现强度降低、界面击穿等问题，大大缩短陶瓷绝缘子的使用寿命，同时还会增加绝缘子的维修成本，影响铁路电网的正常运转。
技术实现思路
1、为此，本发明提供了一种高强度耐老化瓷质绝缘子，包括瓷芯体和伞裙，所述伞裙套装在所述瓷芯体的外部，瓷芯体的两侧黏结有钢帽，所述瓷芯体的原料包括：氧化铝、黏土、钾长石、氧化锆、改性纳米二氧化硅、二氧化钛、膨润土和白云石粉；所述改性纳米二氧化硅的制备方法为：
2、(1)在反应釜中配置十六烷基三甲基溴化铵、尿素和乙二醇的混合水溶液，配置硝酸钙、尿素的混合水溶液，配置正硅酸乙酯、环己烷、正戊醇的复合溶液；搅拌所述十六烷基三甲基溴化铵、尿素和乙二醇的混合水溶液，搅拌过程中向溶液中先加入所述硝酸钙、尿素的混合水溶液，加料完成后搅拌溶液30min以上，然后在搅拌状态下向溶液中滴加所述正硅酸乙酯、环己烷、正戊醇的复合溶液获得混合液，搅拌所述混合液30min以上，然后封闭所述反应釜，加热至120±5℃保温8h以上，保温结束后空冷至常温，打开所述反应釜，固液分离，固相用乙醇和去离子水各洗涤2次，80℃烘干20min以上，然后在550℃环境下煅烧5～6h，空冷至常温，获得掺杂固相；
3、(2)配置氯化镁、乙醇的混合水溶液，溶液水浴恒温至60±3℃，恒温搅拌溶液，在搅拌状态下向溶液中加入油酸，加料完成后继续60±3℃恒温搅拌溶液30min以上，再在搅拌状态下向溶液中加入所述掺杂固相形成悬浊液，加料完成后继续60±3℃恒温搅拌悬浊液10min以上，然后在搅拌状态下向悬浊液中滴加氢氧化钠溶液，滴加完成后继续恒温搅拌悬浊液40min以上，空冷至常温，固液分离，固相用乙醇和去离子水各洗涤2次，烘干，获得一次改性粉末；
4、(3)配置3,4-二羟基苯甲醛的甲醇溶液，搅拌所述3,4-二羟基苯甲醛的甲醇溶液，搅拌状态下向溶液中加入对苯二胺，加料完成后继续搅拌溶液10h以上，搅拌完成后向溶液中加入所述一次改性粉末，加料完成后继续搅拌溶液30min以上，然后固液分离，固相烘干，获得所述改性纳米二氧化硅。
5、进一步地，所述瓷芯体的各原料按重量份数计为：氧化铝50份，黏土16～20份，钾长石12～15份，氧化锆8～10份，改性纳米二氧化硅20～26份，二氧化钛3～8份，膨润土6～10份，白云石粉2～5份；各原料均为过400目筛网的粉末。
6、进一步地，所述十六烷基三甲基溴化铵、尿素和乙二醇的混合水溶液中，十六烷基三甲基溴化铵的浓度为3～4g/100ml，所述尿素的浓度为1.6～2.6g/100ml，所述乙二醇的浓度为10～20ml/100ml，溶剂为水；所述硝酸钙、尿素的混合水溶液中，硝酸钙的浓度为2.0～2.5g/100ml，尿素的浓度为0.8～1g/100ml，溶剂为水；所述正硅酸乙酯、环己烷、正戊醇的复合溶液中，正硅酸乙酯、环己烷、正戊醇混合量比为正硅酸乙酯：环己烷：正戊醇＝6～7g：100ml：4～5ml。
7、进一步地，加入所述硝酸钙、尿素的混合水溶液和所述正硅酸乙酯、环己烷、正戊醇的复合溶液的体积与所述十六烷基三甲基溴化铵、尿素和乙二醇的混合水溶液的体积比为硝酸钙、尿素的混合水溶液：正硅酸乙酯、环己烷、正戊醇的复合溶液：十六烷基三甲基溴化铵、尿素和乙二醇的混合水溶液＝3:1:10。
8、进一步地，所述步骤(2)中，所述氯化镁、乙醇的混合水溶液中，氯化镁的浓度为5～7g/100ml，乙醇的体积百分数为60％～70％；所述油酸的加入质量与所述氯化镁、乙醇的混合水溶液质量比为油酸：氯化镁、乙醇的混合水溶液＝2～3:100；向溶液中加入所述掺杂固相形成悬浊液的固液质量比为固/液＝1:20；所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的浓度为1mol/l，氢氧化钠溶液的加入体积与所述悬浊液的体积比为氢氧化钠溶液：悬浊液＝1:5。
9、进一步地，所述步骤(3)中，所述3,4-二羟基苯甲醛的甲醇溶液中，3,4-二羟基苯甲醛的浓度为10～12g/100ml，溶剂为甲醇；所述对苯二胺的加入质量与所述3,4-二羟基苯甲醛的甲醇溶液的量比为对苯二胺/3,4-二羟基苯甲醛的甲醇溶液＝3～5g/100ml，向溶液中加入所述一次改性粉末的固液质量比为固/液＝1:20。
10、本发明还公开了上述瓷质绝缘子的制备方法，包含如下步骤：
11、步骤一、按所述重量份数称取各原料，将各原料混合形成混合粉末，混合粉末在球磨罐内加水球磨，制得泥浆；
12、步骤二、将所述泥浆压滤脱水，调节泥浆含水量为25wt％，再压制成绝缘子坯料，坯料在100℃环境下烘干20h，然后以10℃/min的升温速度升温至400℃煅烧1h，然后以5℃/min的升温速度升温至1200℃烧结1h，再以2℃/min的升温速度升温至1280℃烧结2h，然后以2℃/min的降温速度降温至1000℃保温30min，再以5℃/min的降温速度降温至600℃保温30min，再以10℃/min的降温速度降温至200℃，取出空冷至常温，获得所述瓷质绝缘子。
13、进一步地，所述球磨工艺为：球水料重量比为球：水：料＝1:1.2:1，球磨转速100r/min，行星球磨机，球磨时间为10h。
14、本发明技术方案的机理在于：本发明通过钙掺杂二氧化硅粉末，获得含有钙元素的疏松多孔的微粒结构，掺杂元素改变了二氧化硅晶体结构，使得钙、硅等元素烧结过程中更容易扩散，且疏松多孔的结构容易和氧化铝发生吸附，一方面利用二氧化硅抑制氧化铝在烧结过程中的相转变，同时由于加快了钙、硅元素的扩散，减少了氧化铝表面的离子空穴密度，形成空间位阻，提高了烧结过程中铝原子的移动势能，抑制其相转变进程，从而更好的改善氧化铝的热稳定性，避免氧化铝相转变产生的晶格畸变和微裂纹孔洞的产生，提高材料整体的强度和耐老化性。在二氧化硅表面形成含镁元素层，煅烧过程中利用含镁元素层对氧化铝的溶解作用，促进氧化铝和二氧化硅形成莫来石晶体结构，提高氧化铝和二氧化硅颗粒的结合强度和致密性，从而进一步地提高瓷体的机械强度和耐老化性。后续二氧化硅颗粒表面吸附含硼大分子结构，制备陶瓷坯料过程中减少二氧化硅颗粒的团聚，同时烧结过程中含硼大分子煅烧生成硼的氧化物，硼的氧化物与硅的氧化物、铝的氧化物容易融合形成较低熔融温度的熔体，由于熔体流动性较大，烧结过程中可以填补相变产生的孔洞和微裂纹，同时硼的氧化物又是玻璃网络形成体，烧结后有利于提高材质的热稳定性和化学稳定性。
15、本发明的有益效果在于：本发明所述方法制备的瓷绝缘子用瓷芯体具有较高的抗弯强度的击穿电压，提高了绝缘子的安全性和耐用性，减少了瓷绝缘子的故障率。同时，经过多次反复冻融后也不会发生开裂，耐老化性能较好，适用于气温变化较大的区域使用。