[發(fā)明專利]一種高絕緣聚氨酯硬泡小球的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811060327.2
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109293878B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒美帥;張旭東;郭亞莉;李曉東;張雄軍;胡平;趙衛(wèi)生;陳玲飛;趙亞閣;高瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué);北京理工（滕州）研究院有限公司;北玻電力復(fù)合材料有限公司
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/36;C08G18/32;C08J9/36;C08J9/14;C08G101/00
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 王翠翠

本發(fā)明公開了一種高絕緣聚氨酯硬泡小球的制備方法，包括以下步驟：（1）以含[?OH]的聚醚組份、CFCl₃發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑均勻混合為A組分，以含[?NCO]的多官能度異氰酸酯組分為B組分，攪拌，發(fā)泡，得到低密度聚氨酯硬泡材料；加工成小球；球磨得到聚氨酯硬泡小球；聚氨酯包覆樹脂，固化，高絕緣聚氨酯硬泡小球，該方法制備的小球與絕緣性好的聚氨酯樹脂復(fù)合制成的輕質(zhì)芯棒，能使當(dāng)前超特高壓用實芯絕緣子的重量降低50%以上，與玻璃鋼外殼間粘接力優(yōu)異，電氣絕緣性能優(yōu)異等特點，極大提高當(dāng)前超特高壓輸電線路的使用安全性能。另外還具有制備工藝簡單，適合工業(yè)化批量生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種高絕緣聚氨酯硬泡小球的制備方法。

背景技術(shù)

超特高壓輸電具有輸電容量大、輸送距離遠(yuǎn)、損耗低、節(jié)省輸電走廊等顯著優(yōu)勢。當(dāng)前我國超特高壓輸電線路主要使用實芯復(fù)合絕緣子，由環(huán)氧樹脂與玻璃纖維經(jīng)拉擠工藝成型，具有結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械拉伸強(qiáng)度優(yōu)異、不可擊穿、耐污性能卓越等優(yōu)點，但也存在環(huán)氧性脆、尺寸大、笨重、加工困難、界面缺陷多、在線檢測困難、使用安全性能差等問題。

為減輕超特高壓實芯復(fù)合絕緣子的重量，提高其制備和使用安全性能，相關(guān)科技人員進(jìn)行了大量研究，綜合起來主要由以下幾個途徑：

（1）填充SF₆

六氟化硫（SF₆）氣體具有優(yōu)良的絕緣與滅弧性能，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，而且為氣體，密度很低，以其填充可有效降低復(fù)合絕緣子的密度。以SF₆作為絕緣和滅弧介質(zhì)的電力設(shè)備在110 kV以下系統(tǒng)中占絕對主導(dǎo)地位。

但是，SF₆氣體在超特高壓電力設(shè)備上應(yīng)用中存在非常嚴(yán)重的問題。SF₆氣體通常填充壓力為0.5~0.7MPa，密度較大。在超特高壓環(huán)境下SF₆容易分解，分解產(chǎn)物劇毒。一旦泄漏，容易在地表沉積，引發(fā)窒息或中毒事故，泄漏后的絕緣子內(nèi)部為空氣填充，絕緣性能顯著下降，而且容易進(jìn)水，不能滿足超特高壓絕緣要求。另外，SF₆為6大限制使用的溫室氣體之一，其GWP約為CO₂的23900倍。國內(nèi)外在SF₆替代氣體方面進(jìn)行了大量研究，自1970年以來，已開發(fā)了3代技術(shù)，但至今未見SF₆及其混合氣體在500kV以上電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用報道。

（2）聚氨酯泡沫填充

聚氨酯泡沫具有密度極低（小于100 kg/m3），成型工藝簡單的優(yōu)點，而且聚氨酯材料本身具有很好的絕緣和防水性能，作為絕緣子填充材料可顯著減輕其重量，并具有一定的絕緣性能。國外未見聚氨酯泡沫應(yīng)用于復(fù)合絕緣子填充材料方面的相關(guān)報道。國內(nèi)有單位將聚氨酯泡沫應(yīng)用在100kv以下復(fù)合絕緣子，但應(yīng)用效果并不理想。

聚氨酯泡沫不能滿足超特高壓環(huán)境對材料的性能要求。首先其閉孔率僅能達(dá)到90%，表面的開孔容易積水，導(dǎo)致絕緣性能顯著下降；其次，聚氨酯泡沫的泡孔壁較薄，孔內(nèi)填充氣體為空氣，電氣絕緣強(qiáng)度較低，容易被擊穿；再次，聚氨酯泡沫存在明顯的密度梯度，芯部密度低，邊緣密度高，存在材料性能不均問題；還有大尺寸絕緣子填充聚氨酯泡沫材料，制備過程中容易出現(xiàn)燒心、開裂等問題。

（3）環(huán)氧與玻璃微珠復(fù)合填充

國內(nèi)環(huán)氧與玻璃微珠復(fù)合低密度材料應(yīng)用于航空航天、海洋設(shè)備和體育器材等工程領(lǐng)域的報道文獻(xiàn)很多。文獻(xiàn)報道，環(huán)氧玻璃微珠復(fù)合材料的密度可做到0.50g/cm³以下，具有較好的減重效果。但將該材料應(yīng)用于超特高壓輸電領(lǐng)域未見相關(guān)報道。

但是環(huán)氧與玻璃微珠復(fù)合材料應(yīng)用于超特高壓復(fù)合絕緣子，仍存在一些問題。首先，玻璃微珠中填充的是空氣，耐電強(qiáng)度較低，存在擊穿風(fēng)險；其次，該材料未改善環(huán)氧樹脂本身的脆性問題和量大情況下的固化過程中劇烈放熱導(dǎo)致的燒芯開裂問題。