一种超大伞径的硬质绝缘子及其制备方法

本发明涉及绝缘子领域，尤其涉及一种超大伞径的硬质绝缘子及其制备方法。

背景技术：

1、绝缘子是电力系统中使用量最大的器件，虽然绝缘子的结构简单，成本较低，但其对于电力系统的安全稳定高效运行起到了至关重要的作用，任何一个绝缘子出现故障都有可能危及到整个电力系统。在输电线路中，导线处于几十万伏甚至百万伏的高电位，杆塔则和地相连，处于零电位。绝缘子连接了输电导线和杆塔，它的作用一方面使杆塔和输电导线间相互绝缘，另一方面要对杆塔和输电导线进行可靠的机械支撑，包括承受输电导线自重，同时也要承受输电导线的风载、覆冰等机械力的作用。故综合来说，绝缘子必须同时满足电气性能和机械性能两方面的要求。

2、瓷绝缘子是一种传统的绝缘材料，其发展可追溯至19世纪末。瓷绝缘子制造工艺成熟，应用经验丰富，具有良好的电气性能和耐气候性能。同时，瓷绝缘子的伞型设计丰富多样，能够适应多种不同环境下的使用需求。玻璃绝缘子在20世纪60年代末快速发展，其同样具有良好的电气性能和耐气候性能。此外，其零值自爆特点可以减少大量的零值检测等运行维护工作，延长了使用寿命。除瓷、玻璃绝缘子外，硅橡胶复合绝缘子由于重量轻、体积小、生产工艺简单、安装运行方便、和优异的防污闪性能，目前也被广泛应用于输电线路，目前使用量已经超过了1000万支。然而，由于输电线路所在的环境多样，部分输电线路面临覆冰、鸟害、多降雨等特殊环境，对大伞径绝缘子的需求日益迫切。但是，当前的瓷、玻璃绝缘子伞裙直径均在500mm以下，如果增加伞裙直径，其产品合格率将显著降低，同时现有的伞裙的硅橡胶复合材料属于弹性聚合物材料，质地偏软，不具备足够的力学强度来支撑大伞裙的制造。因此，制造大伞径的绝缘子目前仍面临诸多挑战。

3、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种超大伞径的硬质绝缘子及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，提供了一种超大伞径的硬质绝缘子，其包括芯棒、伞裙、护套和金具，所述伞裙和所述护套一体成型并包裹于所述芯棒的外表面，所述金具为球头-球窝结构，所述球头和所述球窝分别固定于所述芯棒的两端，所述伞裙的直径在600mm以上，所述伞裙和所述护套由硬质绝缘材料制成，所述硬质绝缘材料包括如下重量份的各组分：环氧树脂：90份-110份；固化剂：90份-110份；无机填料：100份-300份；改性剂：5份-10份。

4、优选地，所述环氧树脂为二氧化双环戊二烯、3,4-环氧基-6-甲基环已烷甲酸、β-二氧化双环戊基醚、双酚f二缩水甘油醚、3,4-环氧环己基甲酸酯和3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯中的至少一种。

5、优选地，所述无机填料为经偶联剂表面处理的二氧化硅、氧化铝、石英粉、钙粉、三聚磷酸铝、玻璃鳞片中的至少一种。

6、优选地，所述固化剂为四氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐中的至少一种。

7、优选地，所述改性剂为丁基缩水甘油醚、聚碳酸酯、聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种。

8、优选地，所述无机填料的目数为200目-1000目。

9、优选地，所述环氧树脂为3,4-环氧基-6-甲基环已烷甲酸、双酚f二缩水甘油醚和3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯中的一种；所述无机填料为经偶联剂表面处理的二氧化硅和氧化铝的混合；所述固化剂为甲基六氢苯酐；所述改性剂为丁基缩水甘油醚。

10、第二方面，提供了一种第一方面所述的超大伞径的硬质绝缘子的制备方法，其包括如下步骤：

11、s1、将环氧树脂、固化剂、无机填料、改性剂搅拌均匀，获得用于制备伞裙和护套的浇注料；

12、s2、对芯棒表面进行打磨，打磨后在其表面涂覆偶联剂，并放入模具中预热；

13、s3、在芯棒表面注射所述浇注料，固化后脱模，放入烘干设备中后固化；

14、s4、在后固化好的绝缘子两端压接金具，完成所述超大伞径的硬质绝缘子的制备。

15、优选地，步骤s1中，在50-60℃下搅拌0.5-1.0小时，转速500-1000r/min；步骤s2中，打磨的砂纸目数为600-1000目，偶联剂为硅烷偶联剂。

16、优选地，步骤s2中，所述预热的温度为60-80℃；步骤s3中，固化工艺为自动压力凝胶成型工艺，固化条件为在100-140℃下固化30-40min；后固化的条件为在80-150℃下固化8-12h。

17、本发明的有益效果包括：本发明的超大伞径的硬质绝缘子中，所述伞裙和所述护套由特定配方的硬质绝缘材料一体成型并包裹于所述芯棒的外表面，伞裙的直径可以达到600mm以上，超大的伞径可以极大程度增大绝缘子的耐漏电能力，在覆冰、降雨等特殊环境常发地区具有高效适应性，可以有效抑制在恶劣环境中放电行为的发生，增强了在鸟害、覆冰、降雨等特殊环境的服役能力。同时，伞裙和护套的硬质绝缘材料以环氧树脂为基体，配以固化剂、无机填料和改性剂，制得的伞裙和护套交联密度高，力学模量大，伞裙力学强度高，具有出色的耐紫外线和耐漏电起痕特性，可有效防止鸟啄行为带来的绝缘子损坏，有效提高输电线路的运行可靠性。

技术特征：

1.一种超大伞径的硬质绝缘子，其特征在于，包括芯棒、伞裙、护套和金具，所述伞裙和所述护套一体成型并包裹于所述芯棒的外表面，所述金具为球头-球窝结构，所述球头和所述球窝分别固定于所述芯棒的两端，所述伞裙的直径在600mm以上，所述伞裙和所述护套由硬质绝缘材料制成，所述硬质绝缘材料包括如下重量份的各组分：环氧树脂：90份-110份；固化剂：90份-110份；无机填料：100份-300份；改性剂：5份-10份。

2.如权利要求1所述的超大伞径的硬质绝缘子，其特征在于，所述环氧树脂为二氧化双环戊二烯、3,4-环氧基-6-甲基环已烷甲酸、β-二氧化双环戊基醚、双酚f二缩水甘油醚、3,4-环氧环己基甲酸酯和3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯中的至少一种。

3.如权利要求1所述的超大伞径的硬质绝缘子，其特征在于，所述无机填料为经偶联剂表面处理的二氧化硅、氧化铝、石英粉、钙粉、三聚磷酸铝、玻璃鳞片中的至少一种。

4.如权利要求1所述的超大伞径的硬质绝缘子，其特征在于，所述固化剂为四氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐中的至少一种。

5.如权利要求1所述的超大伞径的硬质绝缘子，其特征在于，所述改性剂为丁基缩水甘油醚、聚碳酸酯、聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种。

6.如权利要求1所述的超大伞径的硬质绝缘子，其特征在于，所述无机填料的目数为200目-1000目。

7.如权利要求1所述的超大伞径的硬质绝缘子，其特征在于，所述环氧树脂为3,4-环氧基-6-甲基环已烷甲酸、双酚f二缩水甘油醚和3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯中的一种；所述无机填料为经偶联剂表面处理的二氧化硅和氧化铝的混合；所述固化剂为甲基六氢苯酐；所述改性剂为丁基缩水甘油醚。

8.一种权利要求1-7任意一项所述的超大伞径的硬质绝缘子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，在50-60℃下搅拌0.5-1.0小时，转速500-1000r/min；步骤s2中，打磨的砂纸目数为600-1000目，偶联剂为硅烷偶联剂。

10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述预热的温度为60-80℃；步骤s3中，固化工艺为自动压力凝胶成型工艺，固化条件为在100-140℃下固化30-40min；后固化的条件为在80-150℃下固化8-12h。

技术总结本发明公开了一种超大伞径的硬质绝缘子及其制备方法。所述超大伞径的硬质绝缘子包括芯棒、伞裙、护套和金具，所述伞裙和所述护套一体成型并包裹于所述芯棒的外表面，所述金具为球头‑球窝结构，所述球头和所述球窝分别固定于所述芯棒的两端，所述伞裙的直径在600mm以上，所述伞裙和所述护套由硬质绝缘材料制成，所述硬质绝缘材料包括如下重量份的各组分：环氧树脂：90份‑110份；固化剂：90份‑110份；无机填料：100份‑300份；改性剂：5份‑10份。本发明的超大伞径的硬质绝缘子具有出色的性能，可有效提高输电线路的运行可靠性。技术研发人员：符建兵,王黎明,尹芳辉,曹彬,刘育豪,罗子民受保护的技术使用者：清华大学深圳国际研究生院技术研发日：技术公布日：2024/9/9