[發明專利]一種避免熱應力開裂的一次拉擠成型大截面絕緣芯棒及其制備方法

在審

• 申請號: 202111593752.X
• 申請日: 2021-12-22
• 公開（公告）號: CN114220615A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 樊宏斌;游煥洋;劉若望
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: H01B17/38
• 分類號: H01B17/38;H01B19/00;C08G59/68;C08G59/42;C08K7/14;C08L63/00
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 陳通

本發明公開了一種避免熱應力開裂的一次拉擠成型大截面絕緣芯棒及其制備方法，包括棒體，棒體直徑為280～400mm，棒體中心位置為內圈部、位于內圈部外的中圈部、位于中間部外的外圈部，內圈部、中圈部、外圈部均軸向分布有玻璃纖維，玻璃纖維間填充有環氧樹脂和固化劑；內圈部的環氧樹脂中含有第一固化促進劑；中圈部的環氧樹脂中含有第二固化促進劑；外圈部的環氧樹脂中含有第三固化促進劑；第一固化劑為咪唑；第二固化劑為三苯基膦；第三固化劑為四丁基溴化膦。選用不同固化促進劑，從而使得不同位置的環氧樹脂固化速率不同，固化溫度不同，從而使得從內部先固化，外部最后固化，從而使得熱應力不會集中，有效傳熱，使得芯棒內部不會產生裂紋。

技術領域

本發明涉及超高壓輸變電領域，更具體的說是涉及一種避免熱應力開裂的一次拉擠成型大截面絕緣芯棒及其制備方法。

背景技術

絕緣子是涉及超高壓輸變電工程中關鍵的部件，其核心組件絕緣芯棒，是以環氧樹脂為基體，以玻璃纖維為增強體，在一定溫度和壓力下經交聯固化所成型的復合絕緣棒材。在超高壓輸變電領域中，隨著輸變電壓的提升，對于支撐型絕緣子所耐受的電壓及相關力學性能的要求也越來越高，所用絕緣芯棒的直徑要求也越來越大，目前超高壓直、交流輸變電壓已達到800-1000kV，同時滿足電學、力學性能要求的芯棒直徑需達到φ280-300mm，并且，為避免芯棒內生界面的影響，必須是一次拉擠成型。大直徑絕緣芯棒一次成型工藝最大的技術難點是，拉擠過程中，由于棒體表面和型芯部分的固化反應不同步，所導致的熱應力開裂問題。中溫固化樹脂體系的反應主要依靠模具的表面傳熱，而直徑變大后，芯棒外層環氧樹脂先行受熱固化，并放出熱量，疊加模具傳導熱流，沿著徑向逐漸向芯部引發內層固化反應，直至達到預定固化程度。在此過程中，伴隨外層固化，基體由液相轉變為固相，形成剛性交聯體型結構，其熱傳導能力也相應變差，同時，反應放出熱量會疊加模具導入熱流，進一步向型芯部分傳遞，進而沿徑向引發更為劇烈的反應放熱。由于靠近表面先行固化的體型結構導熱性較差，因而反向熱傳導受阻，勢必在棒體中心部位產生最大熱積累，伴隨中心部位基體樹脂的反應放熱，熱積累的現象將進一步加劇，甚至導致曝聚和灼燒現象的發生。這樣，芯棒沿徑向不同部位的溫度和反應起始時間的不同，將使不同部位基體的交聯密度有所不同，固化收縮量也將產生相當大的差異，從而導致熱應力的產生。熱應力的累積達到一定程度，會以局部產生裂紋形式向外釋放，這就是一次拉擠成型大直徑芯棒產生應力開裂的原因，并最終導致絕緣子服役過程中，在超高電壓下的擊穿。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種避免熱應力開裂的一次拉擠成型大截面絕緣芯棒。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種大直徑避免放熱特性的絕緣芯棒，包括棒體，所述棒體直徑為280～400mm，所述棒體中心位置為內圈部、位于內圈部外的中圈部、位于中間部外的外圈部，所述內圈部、中圈部、外圈部均軸向分布有玻璃纖維，所述玻璃纖維間填充有環氧樹脂和固化劑；

所述內圈部的環氧樹脂中含有第一固化促進劑；

所述中圈部的環氧樹脂中含有第二固化促進劑；

所述外圈部的環氧樹脂中含有第三固化促進劑；

所述第一固化劑為咪唑；

所述第二固化劑為三苯基膦；

所述第三固化劑為四丁基溴化膦。

作為本發明的進一步改進，

所述第一固化促進劑用量為內圈部環氧樹脂和酸酐質量之和的0.5％～5％；

所述第二固化促進劑用量為中圈部環氧樹脂和酸酐質量之和的0.5％～5％；

所述第三固化促進劑用量為外圈部環氧樹脂和酸酐質量之和的0.5％～5％。

作為本發明的進一步改進，