耐腐蚀高压复合绝缘子及其制备方法

文献发布时间：2024-04-18 19:58:30

技术领域

本发明涉及绝缘子材料技术领域，特别涉及耐腐蚀高压复合绝缘子及其制备方法。

背景技术

电力作为国民经济发展的支撑和人们日常生活的基础，是社会生产和生活中不可或缺的能源，供电中断对日常的生产和生活造成重大影响，尤其是一级和二级负荷，严重时会导致一系列人身事故的发生，造成重大的损失。防止供电中断、保证电力系统的稳定运行尤为重要，这也是电力工业的根本任务。在电力系统中，绝缘子是使用最多、分布最广的电气设备，它承担着输电线路以及电气设备的机械支撑和电气绝缘的作用，其性能完好是电力系统安全稳定运行的重要保障。由于绝缘子长时间运行于受污染的大气环境中，加上可能面临的酸雨侵蚀，其表面容易产生沉积盐颗粒，在受到雨、雾、露等浸泡后，形成盐溶液进而腐蚀其绝缘外表，继而发生有撕裂、褪色、粉化等破损现象这些破损现象，影响绝缘子的憎水性能，具体表现为使其憎水性下降甚至短暂失效，从而导致绝缘子易发生污闪。

发明内容

为此，本发明提供了一种耐腐蚀高压复合绝缘子，原料包括：氧化铝粉末、二氧化钛改性纤维、高岭土、氧化锆粉末、三氧化二硼粉末、氧化钙粉末、氧化钾粉末和滑石粉；所述二氧化钛改性纤维的制备方法为：

(1)配置钛酸正丁酯的乙醇溶液，搅拌所述钛酸正丁酯的乙醇溶液，然后在搅拌状态下向溶液中依次加入聚氧化乙烯、氯铑酸铵、硝酸铈和聚乙烯吡咯烷酮，加料完成后搅拌溶液30～40min，获得纺丝前驱体混液；

(2)将所述纺丝前驱体混液用静电纺丝制成纤维丝状物，然后将所述纤维丝状物置于500～550℃煅烧1h以上，空冷至常温，获得二氧化钛基纤维；

(3)配置多巴胺的水溶液，将所述二氧化钛基纤维分散在所述多巴胺的水溶液中，搅拌溶液，搅拌过程中向溶液中加入过硫酸钠，加料完成后用氢氧化钠溶液将溶液的pH调节至8.5，然后搅拌溶液2h以上，固液分离，固相用去离子水洗涤，烘干，获得一次处理二氧化钛基纤维；

(4)配置氟化钠的水溶液，将所述一次处理二氧化钛基纤维分散在所述氟化钠的水溶液中形成悬浊液，悬浊液水浴恒温至60℃保温，保温后搅拌所述悬浊液4～5h，然后空冷至常温，固液分离，固相加热至400℃保温3h以上，空冷，获得所述二氧化钛改性纤维。

进一步地，所述复合绝缘子各原料按重量份数计为：氧化铝粉末50份；二氧化钛改性纤维12～16份；高岭土3～8份；氧化锆粉末10～20份；三氧化二硼粉末2～5份；氧化钙粉末4～8份；氧化钾粉末1～2份；滑石粉1～3份。

进一步地，所述氧化铝粉末、高岭土、氧化锆粉末、三氧化二硼粉末、氧化钙粉末、氧化钾粉末和滑石粉均为过300目筛网的过筛粉末。

进一步地，所述钛酸正丁酯的乙醇溶液中，钛酸正丁酯的质量百分含量为8％～10％；所述聚氧化乙烯、氯铑酸铵、硝酸铈和聚乙烯吡咯烷酮加入质量与溶液中所述钛酸正丁酯的质量比为聚氧化乙烯：氯铑酸铵：硝酸铈：聚乙烯吡咯烷酮：钛酸正丁酯＝0.03～0.04:0.5～0.8:1～2:1～3:10。

进一步地，所述静电纺丝工艺为：温度为25±3℃，相对湿度为40％～50％，纺丝电压为15kV，所述纺丝前驱体混液注入速度为1mL/h，毛细管和收集屏幕之间的距离为12cm，喷丝口针头内径为0.84mm。

进一步地，所述多巴胺的水溶液中，多巴胺的浓度为1.6～2g/L，所述二氧化钛基纤维分散在所述多巴胺的水溶液中的质量比为二氧化钛基纤维/多巴胺的水溶液＝1:20；所述过硫酸钠加入质量为溶液中多巴胺质量的比为过硫酸钠：多巴胺＝6～8:1；所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量百分含量为10％，溶剂为水。

进一步地，所述氟化钠的水溶液中，氟化钠的浓度为1～2g/100mL，溶剂为水；所述一次处理二氧化钛基纤维分散在所述氟化钠的水溶液中的质量比为一次处理二氧化钛基纤维/氟化钠的水溶液＝1:30。

上述复合绝缘子的制备方法为：

步骤一、按所述重量份数称取各原料组分，所述氧化铝粉末、高岭土、氧化锆粉末、三氧化二硼粉末、氧化钙粉末、氧化钾粉末和滑石粉均为过300目筛网的过筛粉末；将各原料混合均匀获得粉体料，向所述粉体料中加入粉体料总重量30％的纯水调制成浆料；

步骤二、将所述浆料倒入模具中压制成型，坯料在35℃环境下晾干1h，获得生坯；

步骤三、将所述生坯放入窑炉内，以20℃/h的速度升温至600℃，保温2h；然后再以10℃/h的速度升温至1200℃，保温2h；再以10℃/h的速度升温至1500℃，保温1h，然后以10℃/h的速度升温至1680℃，保温6～7h，然后以10℃/h的速度降温至600℃，保温30min后，以20℃/h的速度降温至250℃，再空冷至常温，获得所述复合绝缘子。

本发明的有益效果在于：本发明所述方法制备的绝缘子材质在氯离子腐蚀环境下浸泡后，质量损失较少，且抗弯强度较高，可见本发明制备的绝缘子具有良好的耐腐蚀性能和力学性能，提高了绝缘子的耐用性。

附图说明

图1为各实施例和对比例所述方法制备的测试试样耐腐蚀性和抗弯强度的对比图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种耐腐蚀高压复合绝缘子，原料包括：氧化铝粉末、二氧化钛改性纤维、高岭土、氧化锆粉末、三氧化二硼粉末、氧化钙粉末、氧化钾粉末和滑石粉；各原料按重量份数计为：氧化铝粉末50份；二氧化钛改性纤维12份；高岭土3份；氧化锆粉末10份；三氧化二硼粉末2份；氧化钙粉末4份；氧化钾粉末1份；滑石粉1份。其中所述氧化铝粉末、高岭土、氧化锆粉末、三氧化二硼粉末、氧化钙粉末、氧化钾粉末和滑石粉均为过300目筛网的过筛粉末。所述二氧化钛改性纤维的制备方法为：

(1)配置钛酸正丁酯的乙醇溶液，所述钛酸正丁酯的乙醇溶液中，钛酸正丁酯的质量百分含量为8％；50r/min搅拌所述钛酸正丁酯的乙醇溶液，然后在搅拌状态下向溶液中依次加入聚氧化乙烯、氯铑酸铵、硝酸铈和聚乙烯吡咯烷酮，加料完成后继续50r/min搅拌溶液30min，获得纺丝前驱体混液；其中所述聚氧化乙烯、氯铑酸铵、硝酸铈和聚乙烯吡咯烷酮加入质量与溶液中所述钛酸正丁酯的质量比为聚氧化乙烯：氯铑酸铵：硝酸铈：聚乙烯吡咯烷酮：钛酸正丁酯＝0.03:0.5:1:1:10；

(2)将所述纺丝前驱体混液用静电纺丝制成纤维丝状物，然后将所述纤维丝状物置于530℃煅烧1h，空冷至常温，获得二氧化钛基纤维；静电纺丝工艺为：温度为25±3℃，相对湿度为50％，纺丝电压为15kV，所述纺丝前驱体混液注入速度为1mL/h，毛细管和收集屏幕之间的距离为12cm，喷丝口针头内径为0.84mm；

(3)配置多巴胺的水溶液，将所述二氧化钛基纤维分散在所述多巴胺的水溶液中，所述多巴胺的水溶液中，多巴胺的浓度为1.6g/L，所述二氧化钛基纤维分散在所述多巴胺的水溶液中的质量比为二氧化钛基纤维/多巴胺的水溶液＝1:20；30r/min搅拌溶液，搅拌过程中向溶液中加入过硫酸钠，所述过硫酸钠加入质量为溶液中多巴胺质量的比为过硫酸钠：多巴胺＝6:1；加料完成后用氢氧化钠溶液将溶液的pH调节至8.5，所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量百分含量为10％，溶剂为水；然后30r/min搅拌溶液2h，固液分离，固相用去离子水洗涤，烘干，获得一次处理二氧化钛基纤维；

(4)配置氟化钠的水溶液，所述氟化钠的水溶液中，氟化钠的浓度为1g/100mL，溶剂为水；将所述一次处理二氧化钛基纤维分散在所述氟化钠的水溶液中形成悬浊液，所述一次处理二氧化钛基纤维分散在所述氟化钠的水溶液中的质量比为一次处理二氧化钛基纤维/氟化钠的水溶液＝1:30；悬浊液水浴恒温至60℃保温，保温后30r/min搅拌所述悬浊液4h，然后空冷至常温，固液分离，固相加热至400℃保温3h，空冷，获得所述二氧化钛改性纤维。

上述复合绝缘子的制备方法为：