复合绝缘子芯棒及其制备方法和制备系统与流程

本发明涉及电力设备绝缘材料，具体涉及复合绝缘子芯棒及其制备方法和制备系统。

背景技术：

1、复合绝缘子因其重量轻、强度高、耐污闪性能好等优点，在电网中得到了广泛应用。其核心承力部件为玻璃纤维增强环氧树脂芯棒。然而，在长期运行过程中，特别是在高温、高湿（hthm）等严苛环境下，环境中的水汽可能通过芯棒表层的微裂纹或缺陷侵入内部。

2、水汽的侵入会导致两大主要问题：一是降低玻璃纤维与环氧树脂基体之间的界面粘结强度，导致力学性能（如弯曲强度和剪切强度）下降；二是在电场作用下，侵入的水分会引发电化学腐蚀，即“酸诱导击穿”现象，导致芯棒从内部发生脆断，严重威胁线路安全。传统芯棒的防护主要依赖于外部的硅橡胶伞裙和护套，但一旦护套破损或端部密封失效，芯棒本体直接暴露，其耐湿性不足的问题将凸显。

3、现有技术中，为提升芯棒耐水性，多在树脂配方中添加疏水剂或采用特殊浸润剂处理纤维，但这些方法可能影响其他性能（如机械强度、工艺性）或增加成本。也有在拉挤成型后进行表面涂层处理的方案，但存在涂层附着力、均匀性及与后续护套粘接的兼容性问题。

技术实现思路

1、本发明是为了克服现有复合绝缘子芯棒在耐水汽侵入方面不足的问题，提供复合绝缘子芯棒及其制备方法和制备系统，本发明通过原位形成致密屏障层，从而显著提升复合绝缘子芯棒长期耐湿性能和可靠性。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种复合绝缘子芯棒，该复合绝缘子芯棒包括芯体以及原位包覆在芯体外表面的表面屏障层，所述芯体通过将多根连续玻璃纤维束浸渍树脂溶液后固化得到，所述表面屏障层通过将经过硅烷偶联剂表面处理的聚酯纤维浸润树脂溶液后固化得到；

3、所述树脂溶液中含有环氧树脂、固化剂和内脱模剂。

4、优选地，所述表面屏障层的材料中聚酯纤维的含量为1-10wt%。

5、优选地，聚酯纤维的直径为5-20μm，长度为3-10mm。

6、优选地，所述表面屏障层的厚度为0.1-0.5mm；

7、优选地，所述芯体的直径为10-100mm。

8、优选地，连续玻璃纤维束的总重量与聚酯纤维的重量的比为1：0.0005-0.02。

9、本发明第二方面提供一种复合绝缘子芯棒的制备系统，包括：浸胶槽、预成型装置、导毡装置、加热成型模具以及牵引机；

10、浸胶槽用于放置树脂溶液，多根连续玻璃纤维束通过浸胶槽，置于树脂溶液中浸渍，得到多根浸渍后的连续玻璃纤维束；所述树脂溶液中含有环氧树脂、固化剂和内脱模剂；

11、导毡装置用于将经过硅烷偶联剂表面处理的聚酯纤维输送至预成型装置中，在预成型装置中，用经过硅烷偶联剂表面处理的聚酯纤维对来自浸胶槽的多根浸渍后的连续玻璃纤维束进行包覆，得到中间料；

12、牵引机用于将中间料牵引进加热成型模具中进行加热成型，得到复合绝缘子芯棒。

13、本发明第三方面提供一种制备复合绝缘子芯棒的方法，包括：

14、将多根连续玻璃纤维束引导通过放置树脂溶液的浸胶槽中，将其置于树脂溶液中浸渍，得到多根浸渍后的连续玻璃纤维束，接着将多根浸渍后的连续玻璃纤维束送入预成型装置中，然后利用导毡装置将经过硅烷偶联剂表面处理的聚酯纤维输送至预成型装置中，在预成型装置中，用经过硅烷偶联剂表面处理的聚酯纤维对来自浸胶槽的多根浸渍后的连续玻璃纤维束进行包覆，得到中间料，接着在牵引机的牵引下进入加热成型模具中进行加热成型，使多根浸渍后的连续玻璃纤维束固化，得到芯体，同时使经过硅烷偶联剂表面处理的聚酯纤维浸润树脂溶液并固化，得到表面屏障层，最终得到复合绝缘子芯棒；

15、所述树脂溶液中含有环氧树脂、固化剂和内脱模剂；

16、所述加热成型的温度为120-180℃。

17、优选地，所述固化剂为酸酐类固化剂；

18、优选地，所述内脱模剂为水性脱模剂和/或天然油脂类脱模剂。

19、优选地，环氧树脂、固化剂以及内脱模剂的重量比为100：70-120：0.75-2。

20、优选地，所述牵引机的牵引速度为0.8-2m/min。

21、本发明的有益效果：

22、1.原位形成致密屏障层：通过在拉挤过程中引入聚酯纤维，在芯体表层原位形成了一个富含树脂、且由短切纤维增强的致密层。该层极大地减少了传统芯棒表面因连续玻璃纤维排布可能形成的毛细通道或微裂纹，从根本上阻断了水汽侵入的主要路径。

23、2.优异的耐水汽性能：表面屏障层具有极低的孔隙率和吸湿率。经测试，本发明制备的芯棒经100℃沸水煮42小时后的平均击穿电压提高约45%，饱和吸水率下降约34%，其长期在高湿环境下的机械强度保留率大幅提升。

24、3.良好的界面结合与力学性能：聚酯纤维在模具内与芯体同步固化，使表面屏障层与内部芯体实现化学键合与物理互锁，结合强度高，无剥离风险。短切聚酯纤维的加入增强了表层韧性，避免了纯树脂层的脆性，且对芯棒的整体轴向拉伸强度影响极小。

25、4.工艺兼容性强，成本可控：该方法无缝集成于现有拉挤生产线，仅需增加导毡装置，无需改变核心树脂体系或增加复杂的后处理工序。聚酯纤维毡成本低廉，整体制造成本增加甚微，易于实现产业化。

26、5.提升绝缘子整体可靠性：芯棒本体耐湿性的提升，为复合绝缘子提供了“第二道防线”，即使外部硅橡胶护套发生局部损伤，也能有效延缓水汽对承力芯棒的侵蚀，极大提高了绝缘子在恶劣环境下的运行寿命和可靠性。

1.一种复合绝缘子芯棒，其特征在于，该复合绝缘子芯棒包括芯体（1）以及原位包覆在芯体（1）外表面的表面屏障层（2），所述芯体（1）通过将多根连续玻璃纤维束浸渍树脂溶液后固化得到，所述表面屏障层（2）通过将经过硅烷偶联剂表面处理的聚酯纤维浸润树脂溶液后固化得到；

2.根据权利要求1所述的复合绝缘子芯棒，其特征在于，所述表面屏障层（2）的材料中聚酯纤维的含量为1-10wt%。

3.根据权利要求1或2所述的复合绝缘子芯棒，其特征在于，聚酯纤维的直径为5-20μm，长度为3-10mm。

4.根据权利要求1所述的复合绝缘子芯棒，其特征在于，所述表面屏障层（2）的厚度为0.1-0.5mm；

5.根据权利要求1所述的复合绝缘子芯棒，其特征在于，连续玻璃纤维束的总重量与聚酯纤维的重量的比为1：0.0005-0.02。

6.一种复合绝缘子芯棒的制备系统，其特征在于，包括：浸胶槽（3）、预成型装置（4）、导毡装置（5）、加热成型模具（6）以及牵引机（7）；

7.一种制备复合绝缘子芯棒的方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述固化剂为酸酐类固化剂；

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，环氧树脂、固化剂以及内脱模剂的重量比为100：70-120：0.75-2。

10.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述牵引机（7）的牵引速度为0.8-2m/min。