一种复合材料街码及其制备方法与流程

本发明属于电力生产辅助设备领域，尤其涉及一种复合材料街码及其制备方法。

背景技术：

低压线路（变压器低压出线）常用配电杆假设，当假设区域收到限制时，通常采用街码假设。街码包括钉在墙上的金属框架基座、一根或多根金属绝缘子轴、以套在金属轴上的绝缘子。布线时，低压电线穿过街码，并用铝线缠绕固定在绝缘子上。

传统街码的基座和绝缘子轴均采用钢质材料制作与磁碌组合后重量一般可达到7kg~10kg，由于重量较大，导致电力施工人员在梯子上实施架线安装作业时，操作不便；另一方面，在风雨侵蚀的情况下，钢质街码容易锈蚀，甚至导致建筑物墙面被铁锈污染。

中国发明专利cn201410724671.2公开了一种绝缘复合材料街码。该现有技术的街码的框架基座为复合材料框架基座，框架基座上面设有若干球形滑槽，槽内设有旋转轴，设有橡胶限位盖，具有重量轻、绝缘性能好、耐腐蚀等优点。但是，由于需要加工球形滑槽、两端球形的旋转轴、带螺纹的橡胶限位盖等，存在成型工艺复杂的问题；并且由于需要将低压电线固定在球形滑槽内的旋转轴上不符合传统街码的使用习惯，操作不方便。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术中提到的不足和缺陷，提供一种重量轻、耐腐蚀性好、成型工艺简单、使用方便的复合材料街码及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种复合材料街码，包括基座、绝缘子、绝缘子轴，所述基座上设置有一排支柱，支柱上均设置有一排同轴插孔，绝缘子轴穿过同轴插孔，可拆卸地固定于基座的两端支柱上，绝缘子套设在绝缘子轴上，且位于各相邻支柱之间；所述基座和支柱是通过复合材料成型工艺一体成型（特别优选拉挤一体成型）。现在的街码是采用镀锌钢材经过冲压、焊接等工艺组装的，是由五部分组成：基座是两根角铁，支柱是钢板冲压或者铸造，瓷绝缘子轴是钢棒，组合是通过焊接或者销钉，现有的产品生产效率低，镀锌污染严重，能耗高重量大，容易生锈且导电。而本发明改进后的复合材料街码不仅部件少（基座和支柱是一体成型）、连接关系简单、重量轻、耐腐蚀、绝缘性能好，外形简洁美观，而且生产效率高（拉挤一体成型的速度可以达到每分钟0.2~0.5m）不需要镀锌；尤其是整体绝缘，杜绝了漏电现象。

进一步的，本发明所述基座和绝缘子轴采用玻璃纤维增强树脂基复合材料制作，所述玻璃纤维增强树脂基复合材料的玻璃纤维增强材料为玻璃纤维粗纱、玻璃纤维毡、玻璃纤维布带中的一种或多种的组合；所述玻璃纤维增强树脂基复合材料中的树脂基体为不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂或聚酰胺树脂中的一种。

进一步的，所述基座和绝缘子轴采用拉挤工艺成型的玻璃纤维增强树脂基复合材料制作。

进一步优选的，所述绝缘子采用smc（片状模塑料）或bmc（团状模塑料）模压成型的复合材料、工程塑料或者陶瓷（所述陶瓷材料同金属街码的瓷碌材料）制作，所述smc或bmc模压成型的复合材料中的玻璃纤维增强材料包括玻璃纤维粗纱、玻璃纤维毡中的一种或多种的组合，树脂包括不饱和树脂和环氧树脂；所述工程塑料为聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚或热塑性聚酯中的一种。

进一步的，本发明所述的玻璃纤维增强树脂基复合材料基座可以根据不同的应用环境和截面形式设计。本发明所述的玻璃纤维增强树脂基复合材料绝缘子轴为圆形等截面棒材。

优选的，为了提高街码的易用性，避免陶瓷绝缘子对复合材料轴的磨损，本发明可采用短切玻璃纤维增强树脂基复合材料或工程塑料制作绝缘子，可进一步减轻街码的重量。

优选的，采用模压成型工艺制作所述短切玻璃纤维增强树脂基复合材料绝缘子。采用模压成型工艺或注塑工艺制作工程塑料的绝缘子。

本发明所述复合材料街码，所述绝缘子轴通过以下任意一种方式可拆卸地固定于基座的两端支柱：

在一种实施方式中，所述绝缘子轴伸出两端支柱的部分设置有螺纹，通过与螺纹相匹配的螺帽将绝缘子轴可拆卸地固定于两端支柱上；

在一种实施方式中，所述两端支柱上均开设有贯通绝缘子轴的两销钉孔，销钉穿过两销钉孔将绝缘子轴可拆卸地固定于两端支柱上。

为实现本发明的目的，提供一种所述的复合材料街码的制备方法，包括如下步骤：

（1）制作绝缘子：采用模压成型工艺或注塑工艺制作工程塑料的绝缘子，或者采用模压成型工艺制作短切玻璃纤维增强树脂基复合材料的绝缘子，或者采用陶瓷制作绝缘子；

（2）制作绝缘子轴：采用拉挤成型工艺制作连续玻璃纤维增强树脂基复合材料绝缘子轴；

（3）制作基座，采用拉挤成型工艺制作连续玻璃纤维增强树脂基复合材料基座；

（4）按照要求对所述步骤（1）~（3）得到的基座、绝缘子轴、绝缘子进行机械加工并装配得到所述复合材料街码。

进一步的，本发明所述复合材料街码的制备方法的步骤（1）中，采用模压工艺制作复合材料绝缘子，包括如下步骤：

a根据绝缘子的重量，（按照常规的损耗率计算公式）计算并称取完全熟化的smc卷或bmc料，按照所需的形状和大小切割成片，做成坯料；

b将称取的坯料放入下模体中，然后上模体快速下降到和坯料接触，再以5~10mm/s的速率闭模；

c固化，在smc卷或bmc料在压力作用下充满模腔后，模具继续保持闭合，保持压力2.5mpa~6.8mpa、120℃~150℃之间保温4~6min；

d脱模，当产品按照上一步工艺要求压制完成后，将上模抬起，顶出得到绝缘子粗坯，经修整得到所述复合材料绝缘子。

进一步的，本发明所述复合材料街码的制备方法的所述步骤（2）、步骤（3）中，采用拉挤工艺成型工艺制备复合材料绝缘子轴和复合材料基座，包括如下步骤：

①根据复合材料绝缘子轴和复合材料基座的截面面积、性能要求，（按照复合材料相关性能的常规计算公式）计算所需的玻璃纤维及织物的数量以及排布方式；

②根据步骤①中玻璃纤维及织物的数量以及排布方式设计拉挤成型的预成型装置，并将玻璃纤维和织物依次通过预成型装置，得到与成型产品截面类似的玻璃纤维增强材料束；

③将树脂、固化剂、脱模剂、填料、色浆及辅助剂等按照工艺要求配置完成，倒入胶槽；

④将所述步骤②得到的玻璃纤维增强材料束通过胶槽，充分浸渍树脂后，依次通过挤胶辊、导向器和预成型模具；

⑤将所述步骤④得到的半成品从预成型模具中拉出后，进入固化模具区固化成型后拉出，切割得到所述复合材料绝缘子轴或复合材料基座。

本发明的复合材料街码结构简单、加工难度低、易于装配和操作，通过采用复合材料构成的街码，其重量仅为传统街码重量的1/2~1/3，可减少施工过程中操作人员的劳动强度，采用复合材料使街码的强度、绝缘性能大大增加，达到了重量轻、安装简单方便、绝缘性能好、耐腐蚀且制造效率高的效果；使得装置的适用范围更加广泛，有利于市场的推广与应用。

本发明中采用的复合材料拉挤成型工艺是将浸透胶液的连续无捻粗纱、毡、带或布等增强材料，在牵引力的作用下，通过模具加热挤拉成型、固化，连续不断地生产长度不限的复合材料型材。此种工艺具有高效、成本低等优点。其中，制备得到的基座和绝缘子轴的材料力学性能如下：拉伸强度≥800mpa（gb/t1447-2005）；拉伸模量≥30gpa（gb/t1447-2005）；压缩强度≥600mpa（gb/t1448-2005）；压缩模量≥30gpa（gb/t1448-2005）；弯曲强度≥800mpa（gb/t1449-2005）；弯曲模量≥30gpa（gb/t1449-2005）；层向剪切强度≥25mpa；冲压式剪切强度≥140mpa。

材料电气性能如下：干态表面电阻率（ω）≥1.0×10¹³（gb/t1692-2008）；湿态表面电阻率（ω）≥1.0×10¹¹（gb/t1692-2008）；干态体积电阻率（ω•cm）≥1.0×10¹³（gb/t1692-2008）；湿态体积电阻率（ω•cm）≥1.0×10¹¹（gb/t1692-2008）；耐电痕化：2.5级（gb/t6553-2003）；击穿场强≥20kv/mm（gb/t1695-2005）。

以上述材料组装的复合材料街码的每线位各方向的承载力均在5kn以上。

由于，本发明所述的复合材料街码结构简洁，容易组装。采用本发明的拉挤成型工艺制备得到的绝缘子轴、基座拉伸强度高、耐腐蚀、电绝缘性能好。因此，本发明的复合材料街码及其制备方法具有效率高、成本低、易于实现工业化的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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是本发明实施例1中所述的复合材料街码的立体图。

图2是本发明实施例1中所述的复合材料街码的主视图。

图3是本发明实施例1中所述的复合材料街码的基座的立体图。

图4是本发明实施例1中所述的复合材料街码的基座的侧视图。

图5是本发明实施例1中所述的复合材料街码的基座的纵截面图。

图6是本发明实施例1中所述的复合材料街码的绝缘子轴的主视图。

图7是本发明实施例2中所述的复合材料街码的立体图。

图8是本发明实施例2中所述的复合材料街码的主视图。

图9是本发明实施例2中所述的复合材料街码的基座的立体图。

图10是本发明实施例2中所述的复合材料街码的基座的侧视图。

图11是本发明实施例2中所述的复合材料街码的基座的纵截面图。

图12是本发明实施例2中所述的复合材料街码的绝缘子轴的主视图。

图例说明：

1、街码；

2、基座；

3、绝缘子；

4、绝缘子轴；

5、螺帽；

21、支柱；

61、62、两销钉孔；

211、212、两端支柱；

213、同轴插孔；

7、销钉。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

如图1至6所示，本实施例的复合材料街码1包括基座2、绝缘子3、绝缘子轴4，所述基座2上设置有一排支柱21，支柱21上均设置有一排同轴插孔213，绝缘子轴4穿过同轴插孔213，绝缘子轴4的两端伸出两端支柱211、212的部分设置有螺纹，通过与螺纹相匹配的螺帽5将绝缘子轴4可拆卸地固定于两端支柱211、212上，绝缘子3套设在绝缘子轴4上，位于基座2各相邻支柱21之间。

本实施例的基座2采用e玻璃纤维增强环氧树脂（或者聚氨酯树脂）基复合材料拉挤工艺成型后经简单切割、加工等工艺制作，所述绝缘子轴4采用e玻璃纤维增强环氧树脂（或者聚氨酯树脂）基复合材料制作，所述绝缘子以不饱和聚酯树脂为基体的smc（或bmc料）模压成型的复合材料制作。

本实施例的复合材料街码的制备方法包括：

（1）制作绝缘子型材：

（2）制作绝缘子轴型材：

（3）制作基座型材：按照设计的截面，拉挤成型复合材料基座型材；

（4）按照产品尺寸要求对所述步骤（1）~（3）得到的基座型材、绝缘子轴型材、绝缘子型材机械加工并装配得到所述复合材料街码。

在步骤（1）中，采用模压或注塑工艺制作工程塑料的绝缘子。以不饱和聚酯树脂为基体的smc、模压工艺制作复合材料的绝缘子为例。包括如下步骤：

第一步：根据绝缘子的重量，按照损耗率计算公式计算并称取完全熟化的smc卷，按照所需的形状和大小切割成片，做成坯料；

第二步：将称取的smc坯料放入下模体中，上模体快速下降到和坯料接触，然后以5~10mm/s的速率闭模；

第三步：固化，在smc卷在压力作用下充满模腔后，模具继续保持闭合，保持压力2.5mpa~6.8mpa、120℃~150℃之间保温4~6min，使产品固化成型；

第四步：脱模，当产品按照上一步工艺要求压制完成后，将上模抬起，顶出得到绝缘子粗坯；

第五步：产品修整，用锉刀等修整产品接模缝，得到所述复合材料绝缘子。

在步骤（2）、步骤（3）中，采用连续玻璃纤维增强树脂基复合材料拉挤工艺成型复合材料绝缘子轴及复合材料基座，包括如下步骤：

第一步：根据复合材料绝缘子轴和复合材料基座的截面面积、性能要求，按照复合材料相关性能计算公式计算所需的玻璃纤维及织物的数量以及排布方式；

第二步：根据步骤①中玻璃纤维及织物的数量以及排布方式设计拉挤成型的预成型装置，并将玻璃纤维和织物依次通过预成型装置，得到与成型产品截面类似的玻璃纤维增强材料束；

第三步：将树脂、固化剂、脱模剂、填料、色浆及辅助剂等按照工艺要求配置完成，倒入胶槽；

第四步：将所述步骤②得到的玻璃纤维增强材料束通过胶槽，充分浸渍树脂后，依次通过挤胶辊、导向器和预成型模具装置；

第五步：将所述步骤④得到的半成品从预成型模具中拉出后，进入固化模具区固化成型后拉出；

第六步：按照设计的长度切割产品长度。

本实施例的复合材料街码额基座和绝缘子轴的材料力学性能及测试标准如下：拉伸强度≥800mpa（gb/t1447-2005）；拉伸模量≥30gpa（gb/t1447-2005）；压缩强度≥600mpa（gb/t1448-2005）；压缩模量≥30gpa（gb/t1448-2005）；弯曲强度≥800mpa（gb/t1449-2005）；弯曲模量≥30gpa（gb/t1449-2005）。

本实施例的复合材料街码额基座和绝缘子轴的材料电气性能及测试标准如下：干态表面电阻率（ω）≥1.0×10¹³（gb/t1692-2008）；湿态表面电阻率（ω）≥1.0×10¹¹（gb/t1692-2008）；干态体积电阻率（ω•cm）≥1.0×10¹³（gb/t1692-2008）；湿态体积电阻率（ω•cm）≥1.0×10¹¹（gb/t1692-2008）；耐电痕化：2.5级（gb/t6553-2003）；击穿场强≥20kv/mm，（gb/t1695-2005）。

以上述材料组装的复合材料街码的每线位各方向的承载力均在5kn以上。

实施例2：

如图7至12所示，本实施例的复合材料街码1包括基座2、绝缘子3、绝缘子轴4，所述基座2上设置有一排支柱21，支柱21上均设置有一排同轴插孔213，绝缘子轴4穿过同轴插孔213，绝缘子轴4两端和两端支柱211、212上分别设置有可相互连通的两销钉孔61、62，销钉7穿过连通后的销钉孔将绝缘子轴4可拆卸地固定于两端支柱211、212上。

本实施例的基座2采用e玻璃纤维增强环氧树脂（或者聚氨酯树脂）基复合材料拉挤工艺制作，所述绝缘子轴4采用e玻璃纤维增强环氧树脂（或者聚氨酯树脂）基复合材料制作，所述绝缘子采用smc或bmc模压成型的复合材料制作。

本实施例的复合材料街码的制备方法包括：

（1）制作绝缘子型材：

（2）制作绝缘子轴型材：

（3）制作基座型材：按照设计的截面，拉挤成型复合材料基座型材；

（4）按照产品尺寸要求对所述步骤（1）~（3）得到的基座型材、绝缘子轴型材、绝缘子型材机械加工并装配得到所述复合材料街码。

在步骤（1）中，采用模压或注塑工艺或陶瓷制作工程塑料的绝缘子。以不饱和聚酯树脂为基体的smc、模压工艺制作复合材料的绝缘子为例。包括如下步骤：

第一步：根据绝缘子的重量，按照损耗率计算公式计算并称取完全熟化的smc卷，按照所需的形状和大小切割成片，做成坯料；

第二步：将称取的smc坯料放入下模体中，上模体快速下降到和坯料接触，然后以5~10mm/s的速率闭模；

第三步：固化，在smc卷在压力作用下充满模腔后，模具继续保持闭合，保持压力2.5mpa~6.8mpa、120℃~150℃之间保温4~6min，使产品固化成型；

第四步：脱模，当产品按照上一步工艺要求压制完成后，将上模抬起，顶出得到绝缘子粗坯；

第五步：产品修整，用锉刀等修整产品接模缝，得到所述复合材料绝缘子。

在步骤（2）、步骤（3）中，采用连续玻璃纤维增强树脂基复合材料拉挤工艺成型复合材料绝缘子轴及复合材料基座，包括如下步骤：

第一步：根据复合材料绝缘子轴和复合材料基座的截面面积、性能要求，按照复合材料相关性能计算公式计算所需的玻璃纤维及织物的数量以及排布方式；

第二步：根据步骤①中玻璃纤维及织物的数量以及排布方式设计拉挤成型的预成型装置，并将玻璃纤维和织物依次通过预成型装置，得到与成型产品截面类似的玻璃纤维增强材料束；

第三步：将树脂、固化剂、脱模剂、填料、色浆及辅助剂等按照工艺要求配置完成，倒入胶槽；

第四步：将所述步骤②得到的玻璃纤维增强材料束通过胶槽，充分浸渍树脂后，依次通过挤胶辊、导向器和预成型模具装置；

第五步：将所述步骤④得到的半成品从预成型模具中拉出后，进入固化模具区固化成型后拉出；

第六步：按照设计的长度切割产品长度。

本实施例的复合材料街码的基座和绝缘子轴的材料力学性能如下：拉伸强度≥800mpa（gb/t1447-2005）；拉伸模量≥30gpa（gb/t1447-2005）；压缩强度≥600mpa（gb/t1448-2005）；压缩模量≥30gpa（gb/t1448-2005）；弯曲强度≥800mpa（gb/t1449-2005）；弯曲模量≥30gpa（gb/t1449-2005）。

本实施例的复合材料街码额基座和绝缘子轴的材料力学性能如下：干态表面电阻率（ω）≥1.0×10¹³（gb/t1692-2008）；湿态表面电阻率（ω）≥1.0×10¹¹（gb/t1692-2008）；干态体积电阻率（ω•cm）≥1.0×10¹³（gb/t1692-2008）；湿态体积电阻率（ω•cm）≥1.0×10¹¹（gb/t1692-2008）；耐电痕化：2.5级（gb/t6553-2003）；击穿场强≥20kv/mm，（gb/t1695-2005）。

以上述材料组装的复合材料街码的每线位各方向的承载力均在5kn以上。