一种绝缘子及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于绝缘设备技术领域，具体是一种绝缘子及其制备方法与应用。


背景技术：

2.空心复合绝缘子作为高压电器设备的关键绝缘部件，已经广泛地应用于电力设备之中，服务于电网输变电系统和设备之中。随着使用时间的延长，由于紫外线的强辐射效应和日照带来的热效应等因素，会导致空心复合绝缘子中的硅橡胶伞裙表面发生变化，导致憎水性下降，从而大大影响到绝缘子的使用寿命。
3.因此，本发明提供了一种绝缘子，以解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种绝缘子，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。
5.具体如下，本发明第一方面提供了一种绝缘子，包括：
6.绝缘管；
7.第一法兰；所述第一法兰胶接于所述绝缘管的一端；
8.第二法兰；所述第二法兰胶接于所述绝缘管的另一端；
9.绝缘伞裙；所述绝缘伞裙套设于所述绝缘管的外围；
10.所述绝缘伞裙的制备原料包括以下重量份数的制备原料：
11.氟硅橡胶100份，硅橡胶5份～8份，复合填料15份～20份，增塑剂1份～5份，抗老剂1份～5份，硫化剂1份～5份；
12.所述复合填料的制备原料包括氧化石墨烯和氢氧化铝。
13.根据本发明绝缘子技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效果：
14.本发明通过在绝缘伞裙的制备原料中引入氧化石墨烯，利用氧化石墨烯提升绝缘伞裙的导热性能，从而降低日照带来的热效应的影响；同时，通过氢氧化铝的引入，提升了绝缘伞裙的性能；
15.本发明还用过硅橡胶和氟橡胶的搭配使用，通过氟橡胶来提升绝缘伞裙的表面疏水性能，从而提升绝缘伞裙的自清洁性能。
16.本发明通过引入抗老剂来降低紫外线对绝缘伞裙的影响，从而提升绝缘伞裙的耐老化性能。
17.根据本发明的一些实施方式，所述绝缘管为玻璃纤维缠绕管。
18.根据本发明的一些实施方式，所述第一法兰的制备材料为铸铝合金。
19.根据本发明的一些实施方式，所述第二法兰的制备材料为铸铝合金。
20.根据本发明的一些实施方式，所述铸铝合金为zl114a-jb-t5铸铝合金。
21.根据本发明的一些实施方式，所述氧化石墨烯和氢氧化铝的质量比为1:3～6。
22.将两者比例控制在上述范围，有利于进一步提升绝缘伞裙的性能。
23.根据本发明的一些实施方式，所述氧化石墨烯的氧含量为25％～30％。
24.氧化石墨烯的氧含量控制在一定范围内，有利于进一步提升绝缘伞裙的性能。
25.氧化石墨烯中的氧含量对氧化石墨烯表面整体的电子离域情况和表面羟基含量均存在影响；因此将氧含量控制在一定范围内，有利于提升氧化石墨烯在后续改性过程中的改性效果；同时也能控制复合填料的导热效果。
26.根据本发明的一些实施方式，所述复合填料包括以下制备原料：氧化石墨烯、氟硅烷、氢氧化铝和含硫硅烷。
27.根据本发明的一些实施方式，所述氧化石墨烯和所述氟硅烷的质量比为1:0.5～0.6。
28.根据本发明的一些实施方式，所述氟硅烷为十三氟辛基三乙氧基硅烷。
29.根据本发明的一些实施方式，所述氧化石墨烯和所述含硫硅烷的质量比为1:2～3。
30.根据本发明的一些实施方式，所述含硫硅烷为双-[3-(三乙氧基硅)-丙基]-四硫化物。
[0031]
根据本发明的一些实施方式，所述复合填料的制备原料还包括溶剂。
[0032]
根据本发明的一些实施方式，所述溶剂包括水和醇中的至少一种。
[0033]
根据本发明的一些实施方式，所述醇包括乙醇。
[0034]
根据本发明的一些实施方式，所述增塑剂为硬脂酸。
[0035]
增塑剂解决了氟橡胶粘度过大的问题。
[0036]
根据本发明的一些实施方式，所述硅橡胶的分子量为45万～59万。
[0037]
根据本发明的一些实施方式，所述硅橡胶的乙烯基摩尔分数为0.19～0.24。
[0038]
根据本发明的一些实施方式，所述硫化剂为双二五硫化剂(cas号：78-63-7)。
[0039]
选用上述硫化剂有利于提升氟橡胶的硫化效果。
[0040]
本发明第二方面提供了上述绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
[0041]
在所述绝缘管表面部分区域表面注塑成型所述绝缘伞裙制得第一组件；
[0042]
再将所述第一法兰和所述第二法兰胶接于所述第一组件表面。
[0043]
根据本发明的一些实施方式，所述复合填料的制备方法，包括以下步骤：
[0044]
s1、将所述氧化石墨烯制成氧化石墨烯分散液；
[0045]
将所述氟硅烷制备氟硅烷分散液；
[0046]
将所述氢氧化铝制成氢氧化铝分散液；
[0047]
将所述含硫硅烷制成含硫硅烷分散液；
[0048]
将所述氧化石墨烯分散液与所述氟硅烷分散液混合后反应，制得氟硅烷改性氧化石墨烯混合体系；
[0049]
将所述含硫硅烷分散液和所述氢氧化铝分散液混合后反应，制得含硫硅烷改性氢氧化铝混合体系；
[0050]
s2、将所述氟硅烷改性氧化石墨烯混合体系与所述含硫硅烷改性氢氧化铝混合体系混合后反应。
[0051]
通过对氧化石墨烯表面进行氟硅烷改性，从而提高了氧化石墨烯的表面的疏水性能；同时还提升了氧化石墨烯材料与氟橡胶之间的附着力，从而提升了氧化石墨烯在体系
中的分散效果。
[0052]
通过采用含硫硅烷对氢氧化铝进行改性处理，从而提升了氢氧化铝的表面疏水性能，从而提高了氢氧化铝在体系中的相容性。
[0053]
同时将改性处理后的氧化石墨烯和改性处理后的氢氧化铝的混合后反应，使改性后的氧化石墨烯与改性处理后的氢氧化铝在混合体系中充分的混合与自组装，使得改性氢氧化铝起到隔绝改性氧化石墨烯材料之间的接触；从而使改性后氧化石墨烯材料对绝缘伞裙的电性能产生不利的影响，从而影响到绝缘子的绝缘性能。
[0054]
根据本发明的一些实施方式，步骤s1中所述氧化石墨烯分散液与所述氟硅烷分散液混合后反应的温度为20℃～30℃。
[0055]
根据本发明的一些实施方式，步骤s1中所述氧化石墨烯分散液与所述氟硅烷分散液混合后反应的时间为4h～8h。
[0056]
根据本发明的一些实施方式，步骤s1中所述所述含硫硅烷分散液和所述氢氧化铝分散液混合后反应的温度为20℃～30℃。
[0057]
根据本发明的一些实施方式，步骤s1中所述所述含硫硅烷分散液和所述氢氧化铝分散液混合后反应的时间为4h～8h。
[0058]
根据本发明的一些实施方式，步骤s2中所述反应的温度为40℃～50℃。
[0059]
根据本发明的一些实施方式，步骤s2中所述反应的时间为1h～2h。
[0060]
根据本发明的一些实施方式，所述注塑成型过程的温度为140℃～160℃。
[0061]
通过对温度进行控制，实现了绝缘伞裙更好的成型。
[0062]
根据本发明的一些实施方式，所述注塑成型过程中的压力为0.1mpa～0.4mpa。
[0063]
根据本发明的一些实施方式，所述注塑成型过程中的时间为18min～25min。
[0064]
本发明第三方面提供了上述的绝缘子在制备高压电器设备中的应用。
[0065]
根据本发明的一些实施方式，所述高压电器设备中高压范围为3kv～11kv。
[0066]
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
附图说明
[0067]
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0068]
图1为本发明实施方式中绝缘子的截面结构示意图。
[0069]
附图标记：
[0070]
100、第一法兰；101、绝缘伞裙；102、绝缘管；103、第二法兰。
具体实施方式
[0071]
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
[0072]
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、
材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0073]
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0074]
本发明实施方式中绝缘管购自：扬州市苏瑞电气有限公司环氧玻璃纤维缠绕管。
[0075]
本发明实施方式中选用的硅橡胶深圳市万杨有机硅有限公司110-3a型。
[0076]
本发明实施方式中选用的氟橡胶为东莞市宏裕塑胶原料有限公司的hy26015(门尼粘度，ml(1 10)，121℃)10～40；hy26025(门尼粘度，ml(1 10)，121℃)41～60；hy26035(门尼粘度，ml(1 10)，121℃)61～100。
[0077]
氟硅烷(十三氟辛基三乙氧基硅烷，cas号：51851-37-7)。
[0078]
含硫硅烷(含硫硅烷kh-si69，双-[3-(三乙氧基硅)-丙基]-四硫化物，cas号：40372-72-3)。
[0079]
抗老剂：东莞市瓦纳特种硅胶材料有限公司，抗黄剂。
[0080]
本发明实施方式氧化石墨烯的制备方法，由以下步骤组成：
[0081]
在冰水浴(0℃～4℃)中，将5鳞片石墨(青岛浩源石墨有限公司)和硝酸钠与浓硫酸(质量分数为98％)混合均匀(鳞片石墨与硝酸钠的质量比为2:1；鳞片石墨与浓硫酸的质量体积比为1g：23ml),再加入kmno4(鳞片石墨与kmno4的质量比为1:3)，保持2℃以下持续反应1h，制得第一混合物；
[0082]
将第一混合物转移至35℃水浴反应30min，加入水(鳞片石墨与水的质量体积比为1g：20ml)，温度升至98℃继续反应1h后，制得第二混合物。
[0083]
将第二混合物中加入双氧水溶液(质量分数为32％)至无气泡产生；固液分离，收集固相，再用hcl溶液(质量分数为5％)洗涤至中性，将固相放入烘箱中80℃充分干燥即得氧化石墨。
[0084]
取氧化石墨放入水中(氧化石墨与水的质量体积比为1g：500ml)，超声处理1.5h(180w，60hz)，随后固液分离，收集固相；将固相放入真空烘箱中40℃(10pa)干燥6h即得氧化石墨烯go-1(氧的质量分数为23％)。
[0085]
实施例1
[0086]
本实施例为一种绝缘子，如图1所示，包括：
[0087]
绝缘管102(玻璃纤维缠绕管)；
[0088]
第一法兰100(材质为：zl114a-jb-t5铸铝合金)；第一法兰100胶接于绝缘管102的一端；
[0089]
第二法兰103(材质为：zl114a-jb-t5铸铝合金)；第二法兰103胶接于绝缘管102的另一端；
[0090]
绝缘伞裙101；绝缘伞裙101套设于绝缘管102的外围。
[0091]
本实施例中绝缘伞裙101的制备原料由以下重量份数的制备原料组成：
[0092]
硅橡胶100份，氟橡胶(hy26025)10份，复合填料15份，增塑剂(硬脂酸)3份，抗老剂3份，硫化剂5份。
[0093]
本实施例中氧化石墨烯在使用前还需经过碱处理，碱处理由以下步骤组成：
[0094]
在高压反应釜中加入氧化石墨烯(go-1)、水和koh(go-1与koh的质量比为1:1；go-1与水的质量体积比为1g：100ml)，密封，用氩气置换反应釜中空气2次，随后充氩气至2mpa，搅拌、加热到120℃，在此温度下反应6h；固液分离，干燥即得go-2(氧化石墨烯中氧含量为30％)。
[0095]
本实施例中复合填料的制备方法，由以下步骤组成：
[0096]
s1、将氧化石墨烯(go-2)与水制成氧化石墨烯分散液(质量浓度为5mg/ml)；
[0097]
将氟硅烷与乙醇制备氟硅烷分散液(质量浓度为12.5mg/ml)；
[0098]
将氢氧化铝与水制成氢氧化铝分散液(质量浓度为10mg/ml)；
[0099]
将含硫硅烷与乙醇制成含硫硅烷分散液(质量浓度为15mg/ml)；
[0100]
将氧化石墨烯分散液与氟硅烷分散液混合后反应(氧化石墨烯分散液和氟硅烷分散液的体积比为5:1，反应温度为25℃，反应时间为6h)，制得氟硅烷改性氧化石墨烯混合体系；
[0101]
将含硫硅烷分散液和氢氧化铝分散液混合后反应(氢氧化铝分散液和含硫硅烷分散液的体积比为2:1，反应温度为25℃，反应时间为6h)，制得含硫硅烷改性氢氧化铝混合体系；
[0102]
s2、将氟硅烷改性氧化石墨烯混合体系与含硫硅烷改性氢氧化铝混合体系混合后(混合过程中控制氧化石墨烯和氢氧化铝的质量比为1:5(按照初始加入量计算(例如：初始加入氧化石墨烯分散液1ml；那么氢氧化铝分散液的用量为2.5ml)))反应(反应温度为45℃，反应时间为2h)；反应完成后，固液分离，收集固相，干燥，即得复合填料。
[0103]
本实施例中绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
[0104]
将绝缘管101放入注射模具中，且在将绝缘管101放入模具前，在注射模具芯模以软布蘸涂方式涂抹脱模剂(杜邦液体脱模剂818)，在注射模具的芯模表面擦拭涂覆均匀后进行绝缘伞裙101的压力注射成型，成型时控制注射模腔温度为150℃、注射压力为0.3mpa，注料时长为240s，硫化处理18min，冷却完成后即得到成型于绝缘管外柱面上的绝缘伞裙101。
[0105]
将经过上述步骤成型的带绝缘伞裙101的绝缘管102作为绝缘子，将第一法兰100和第二法兰103在绝缘管102的两端端面进行套装，套装时，第一法兰100和第二法兰103与绝缘管102两端端面为过渡配合装配，装配时通过压力设备辅助装配压入，然后将预制备好的环氧树脂胶(上海汉中化工有限公司水性环氧树脂h208a和水性环氧固化剂h208b)作为原料在第一法兰100和第二法兰103与绝缘管102装配间隙位置通过注胶孔进行压力注胶灌封。灌封完成后对金具进行加热处理，温度110℃，60min处理后，即得到绝缘子。
[0106]
实施例2
[0107]
本实施例为一种绝缘子，与实施例1的差异在于：
[0108]
本实施例中氧化石墨烯选用go-3，go-3的制备方法如下：
[0109]
在高压反应釜中加入氧化石墨烯(go-1)、水和碳酸钾(go-1与碳酸钾的质量比为1:1；go-1与水的质量体积比为1g：100ml)，密封，用氩气置换反应釜中空气2次，随后充氩气至2mpa，搅拌、加热到140℃，在此温度下反应6h；固液分离，干燥即得go-3(氧化石墨烯中氧含量为32％)。
[0110]
实施例3
[0111]
本实施例为一种绝缘子，与实施例1的差异在于：
[0112]
本实施例中氧化石墨烯选用go-1。
[0113]
实施例4
[0114]
本实施例为一种绝缘子，与实施例1的差异在于：
[0115]
本实施例中氟橡胶选用hy26015。
[0116]
实施例5
[0117]
本实施例为一种绝缘子，与实施例1的差异在于：
[0118]
本实施例中氟橡胶选用hy26035。
[0119]
实施例6
[0120]
本实施例为一种绝缘子，与实施例1的差异在于：
[0121]
氧化石墨烯不采用氟硅烷改性处理。
[0122]
实施例7
[0123]
本实施例为一种绝缘子，与实施例1的差异在于：
[0124]
氢氧化铝不采用含硫硅烷改性处理。
[0125]
实施例8
[0126]
本实施例为一种绝缘子，与实施例1的差异在于：
[0127]
氧化石墨烯不采用氟硅烷改性处理且氢氧化铝不采用含硫硅烷改性处理。
[0128]
本发明实施例1～8中绝缘子的性能测试方法如下：
[0129]
拉伸强度：按照gb/t528－2009进行测试。
[0130]
表面电阻率：按照gb/t 1692－2008进行测试。
[0131]
老化处理：采用uv-b紫外线为光源进行紫外辐照，试样表面与光源平面距离为50mm且平行，试验循环时间制度为4h紫外光(50
±
3)℃暴露，接着1h无辐照(50
±
3)℃冷凝暴露，试验总时间为3000h；试验完成后测试绝缘伞裙的。
[0132]
本发明实施例1～8中制得的绝缘子的性能测试结果见表1。
[0133]
表1本发明实施例1～8中制得的绝缘子的性能测试结果。
[0134]
[0135]
综上所述，本发明通过在绝缘伞裙的制备原料中引入氧化石墨烯，利用氧化石墨烯提升绝缘伞裙的导热性能，从而降低日照带来的热效应的影响；同时，通过氢氧化铝的引入，提升了绝缘伞裙的性能；本发明还用过硅橡胶和氟橡胶的搭配使用，通过氟橡胶来提升绝缘伞裙的表面疏水性能，从而提升绝缘伞裙的自清洁性能。本发明通过引入抗老剂来降低紫外线对绝缘伞裙的影响，从而提升绝缘伞裙的耐老化性能。
[0136]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。