一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶及制备方法

摘要

本发明涉及环氧树脂灌封胶技术领域，特别是涉及一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶及制备方法，其中配方由质量份数分别为95～105份环氧树脂、0.5～1.5份固化促进剂、5～30份白炭黑、5～30份超细氢氧化铝粉制成。与现有技术相比，本发明具有优良的机械强度和电气性能，收缩率较小，提高了环氧树脂灌封胶的粘接性和密封性，使芯棒与法兰之间连接更牢固，能够长期处于较强的电场强度中，满足高电压的使用要求并延长了使用寿命，本发明的环氧树脂灌封胶特别适用于法兰式连接的复合绝缘子的灌封工艺。

说明书

技术领域

本发明涉及环氧树脂灌封胶技术领域，特别是涉及一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶及制备方法。

背景技术

绝缘子产品主要分三大类：玻璃绝缘子、瓷绝缘子和复合绝缘子，其中复合绝缘子的结构主要包括芯棒、伞裙和芯棒两端部的连接金具，而根据复合绝缘子种类的不同，芯棒端部的金具以及连接工艺也不同。例如棒形悬式复合绝缘子，其芯棒与端部的金具通常采用压接工艺进行固定连接。但是，对于部分支柱复合绝缘子或空心复合绝缘子，其端部金具采用的是法兰，由于这类复合绝缘子的体积通常比较大，法兰常带有加强筯，不适宜采用压接工艺，更重要的是，要保证法兰与芯棒端部之间更好地固定以及密封性能，因而需要通过浇灌工艺来实现法兰与芯棒的密封连接。

对于端部采用法兰连接（即法兰式连接）的复合绝缘子（如支柱复合绝缘子和空心复合绝缘子），其安装过程为：当金具法兰与芯棒装配好后，需要向法兰内部注入灌封胶，以填充金具法兰和芯棒之间的空隙，其作用一是用来粘接金具，二是起到密封的作用，从而使充入芯棒内的填充气体或油脂不会产生泄漏。

现有技术中，对于法兰式连接的复合绝缘子，填充于芯棒和法兰之间的灌封胶大多采用纯环氧树脂胶进行灌封，然而，对于高电压等级产品来说，由于纯环氧树脂胶长期处于较高的电场强度之下，其耐电弧、耐漏电起痕和耐电蚀性能较差，容易发生老化，造成使用寿命短，无法满足高电压的使用要求；另一方面，现有技术的灌封胶收缩率较大，而芯棒与金具法兰是两种收缩率差异很大的材料，浇灌环氧树脂胶固化后，由于环氧树脂胶本身的收缩而导致芯棒和法兰之间产生气泡或者形成空隙，这会导致产品在运行过程产生局部放电，从而产生电磁损伤和发热，严重影响复合绝缘子整体的密封性和电气性能，甚至发生气体或液体的泄漏的严重后果（例如，空心复合绝缘子内部会填充液体或气体，因而对产品密封性有较高要求，产品需保证密封性，防止泄漏发生），进而还会影响复合绝缘子整体的机械强度，在运行过程无法承受各种压力、拉力及扭力而产生撕裂，使得法兰与芯棒粘接不牢固。

发明内容

本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种收缩率小、密封性和电气性能好、使用寿命长的用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶，以使芯棒与法兰之间粘接更牢固。

本发明的目的之二在于避免现有技术中的不足之处而提供一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶，由以下质量份的原料组成：

环氧树脂：       95～105份

环氧树脂固化剂： 75～85份

固化促进剂：     0.5～1.5份

白炭黑：         5～30份  

超细氢氧化铝粉： 5～30份；

其中：

所述环氧树脂为E51环氧树脂；

所述环氧树脂固化剂为甲基四氢苯酐；

所述固化促进剂为DMP-30促进剂；

所述白炭黑为沉淀法白炭黑。

优选的，所述一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶，由以下质量份的原料组成：

E51环氧树脂：   98～105份

甲基四氢苯酐：   78～85份

DMP-30促进剂：  0.85～1.25份

沉淀法白炭黑：    8～17份  

超细氢氧化铝粉： 10～20份。

更优选的，所述一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶，由以下质量份的原料组成：

E51环氧树脂：   100份

甲基四氢苯酐：   80份  

DMP-30促进剂：  1.25份

沉淀法白炭黑：    10份   

超细氢氧化铝粉：  15份。

更优选的，所述一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶，由以下质量份的原料组成：

E51环氧树脂：    100份

甲基四氢苯酐：    82份  

DMP-30促进剂：  1.0份

沉淀法白炭黑：     8份   

超细氢氧化铝粉：  10份。

另一更优选的，所述一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶，由以下质量份的原料组成：

E51环氧树脂：    105份

甲基四氢苯酐：    85份  

DMP-30促进剂：  0.85份

沉淀法白炭黑：    17份   

超细氢氧化铝粉：  20份。

本发明还提供上述一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶的制备方法，包括以下制备步骤：

步骤1、环氧树脂胶A的制备：

1）先按照上述质量份数配比称量E51环氧树脂和超细氢氧化铝粉，然后将超细氢氧化铝粉缓慢加入到E51环氧树脂中，边加入边搅拌，搅拌均匀后制成环氧树脂胶A；

2）将搅拌好的环氧树脂胶A加入到浇灌机的A桶中；

3）打开浇灌机电源，将A桶连接真空泵，打开真空泵阀门，开始抽真空；

4）待A桶上的压力表显示压力值为-0.06MPa时，打开A桶的搅拌电机，让其边搅拌边抽真空5min钟，然后停止搅拌与抽真空，静置；

5）静置1h后，再次打开抽真空与搅拌电机，开始抽真空，反复1～3次，直到确保环氧树脂胶A中没有气泡；

步骤2、环氧树脂胶B的制备：

1）按照上述质量份数配比称量甲基四氢苯酐、沉淀法白炭黑、DMP-30促进剂，然后将沉淀法白炭黑缓缓加入到甲基四氢苯酐中，并且边加入边搅拌，搅匀后再加入DMP-30促进剂，混合搅拌均匀后制成环氧树脂胶B；

2）将搅拌好的环氧树脂胶B加入到浇灌机的B桶中；

3）打开浇灌机电源，将B桶连接真空泵，打开真空泵阀门，开始抽真空；

4）待B桶上的压力表显示压力值为-0.06MPa时，打开B桶的搅拌电机，让其边搅拌边抽真空5min钟，然后停止搅拌与抽真空，静置；

5）静置1h后，再次打开抽真空与搅拌电机，开始抽真空，反复1～3次，直到确保环氧树脂胶B中没有气泡；

步骤3、混合：

将制备好的环氧树脂胶A和环氧树脂胶B混合均匀后，获得用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶。

本发明的有益效果：

本发明的一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶及制备方法，其中环氧树脂灌封胶由质量份数分别为95～105份环氧树脂、0.5～1.5份固化促进剂、5～30份白炭黑、5～30份超细氢氧化铝粉制成，上述配方中，环氧树脂采用E51环氧树脂，环氧树脂固化剂为甲基四氢苯酐，固化促进剂为DMP-30促进剂，白炭黑为沉淀法白炭黑，其中，沉淀法白炭黑的用量直接影响到环氧树脂灌封胶的硬度以及收缩率，同时能增加产品的绝缘性能，而超细氢氧化铝粉则用于提高产品的绝缘性和阻燃性，延长产品的使用寿命。与现有技术相比，本发明特别适合于法兰式连接的复合绝缘子，其具有以下优点：

1、提高复合绝缘子的机械性能：

1）由于添加了一定量的沉淀法白炭黑，从而提高了环氧树脂灌封胶的硬度，使其抗撕裂性能增强，可保证复合绝缘子在运行过程中能够承受更强的压力、拉力以及扭力，不会产生裂痕；

2）使法兰与芯棒端部的粘接更牢固，提高密封性，特别对于空心复合绝缘子而言，其内部会填充液体或气体，因而能够防止运行过程中发生气体或液体泄漏的现象；

2、提高复合绝缘子的电气性能：

1）收缩率小，降低了芯棒与法兰两种材料之间的收缩率差异，本发明的环氧树脂灌封胶固化后，能够避免固化后因环氧树脂灌封胶自有的收缩而使法兰与芯棒之间形成过大的间隙和气泡的产生，最大程度地减小了产品运行过程中因内部存在气泡、间隙而引起的局部放电，从而大大延长了复合绝缘子的使用寿命；

2）本发明的配方中添加了一定量的沉淀法白炭黑和超细氢氧化铝粉，从而使改善了环氧树脂灌封胶的电气性能，具有优良的绝缘性和阻燃性，这对复合绝缘子的整体电气性能也是有利的。

3、制备工艺简单：

采用本发明的制备方法获得的环氧树脂灌封胶具有良好的粘度和流平性，其固化温度低而且缩短了固化时间。

附图说明

利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1为采用对比例1至4以及实施例1至3的配方制备的环氧树脂灌封胶样品固化后的外观示意图。

具体实施方式

结合以下实施例及附图对本发明作进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶，由以下质量份的原料组成：

E51环氧树脂：   100份

甲基四氢苯酐：   80份  

DMP-30促进剂：  1.25份

沉淀法白炭黑：    10份   

超细氢氧化铝粉：  15份。

实施例2

一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶，由以下质量份的原料组成：

E51环氧树脂：    100份

甲基四氢苯酐：    82份  

DMP-30促进剂：  1.0份

沉淀法白炭黑：     8份   

超细氢氧化铝粉：  10份。

实施例3

一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶，由以下质量份的原料组成：

E51环氧树脂：    105份

甲基四氢苯酐：    85份

DMP-30促进剂：  0.85份

沉淀法白炭黑：    17份   

超细氢氧化铝粉：  20份。

实施例4

一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶的制备方法，包括以下制备步骤：（以下均采用实施例1、实施例2或实施例3的配方）

步骤1、环氧树脂胶A的制备：

1）先称量E51环氧树脂和超细氢氧化铝粉，然后将超细氢氧化铝粉缓慢加入到E51环氧树脂中，边加入边搅拌，搅拌均匀后制成环氧树脂胶A；

2）将搅拌好的环氧树脂胶A加入到浇灌机的A桶中；

3）打开浇灌机电源，将A桶连接真空泵，打开真空泵阀门，开始抽真空；

4）待A桶上的压力表显示压力值为-0.06MPa时，打开A桶的搅拌电机，让其边搅拌边抽真空5min钟，然后停止搅拌与抽真空，静置；

5）静置1h后，再次打开抽真空与搅拌电机，开始抽真空，反复1～3次，直到确保环氧树脂胶A中没有气泡；

步骤2、环氧树脂胶B的制备：

1）按照上述质量份数配比称量甲基四氢苯酐、沉淀法白炭黑、DMP-30促进剂，然后将沉淀法白炭黑缓缓加入到甲基四氢苯酐中，并且边加入边搅拌，搅匀后再加入DMP-30促进剂，混合搅拌均匀后制成环氧树脂胶B；

2）将搅拌好的环氧树脂胶B加入到浇灌机的B桶中；

3）打开浇灌机电源，将B桶连接真空泵，打开真空泵阀门，开始抽真空；

4）待B桶上的压力表显示压力值为-0.06MPa时，打开B桶的搅拌电机，让其边搅拌边抽真空5min钟，然后停止搅拌与抽真空，静置；

5）静置1h后，再次打开抽真空与搅拌电机，开始抽真空，反复1～3次，直到确保环氧树脂胶B中没有气泡；

步骤3、混合：

将制备好的环氧树脂胶A和环氧树脂胶B混合均匀后，获得用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶。

一种用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶的使用方法：

1）先将法兰与复合绝缘子芯棒装配好，在法兰的底部用硅橡胶密封圈进行密封，顶部用未硫化的硅橡胶进行密封，装配时用硅橡胶在芯棒抹一圈，装配时就可以良好密封；

2）将装配好法兰的复合绝缘子安装到已经预热的工装上；

3）按照上述制备方法制备好用于复合绝缘子的环氧树脂灌封胶，然后开始浇灌，浇灌时利用胶管与金属嘴将环氧树脂灌封胶导入到法兰中，待环氧树脂灌封胶在法兰上的排气孔溢出时，停止浇灌；

4）清除法兰上溢出的环氧树脂灌封胶，等待环氧树脂灌封胶固化，固化后用工具将金属嘴拧出，并将粘在法兰外面的环氧树脂灌封胶清除；

5）最后将复合绝缘子从工装上卸下来，等待其自然冷却固化。

实验对比分析

对比例1（未添加沉淀法白炭黑和超细氢氧化铝粉）

一种环氧树脂灌封胶，组成原料（按质量份）：E51环氧树脂100份、甲基四氢苯酐80份、DMP-30促进剂1.5份。

对比例2（未添加沉淀法白炭黑和超细氢氧化铝粉）

一种环氧树脂灌封胶，组成原料（按质量份）：E51环氧树脂100份、甲基四氢苯酐80份、DMP-30促进剂1.0份。

对比例3（未添加沉淀法白炭黑）

一种环氧树脂灌封胶，组成原料（按质量份）：E51环氧树脂100份、甲基四氢苯酐80份、DMP-30促进剂1.25份、超细氢氧化铝粉30份。

对比例4（未添加超细氢氧化铝粉）

一种环氧树脂灌封胶，组成原料（按质量份）：E51环氧树脂100份、甲基四氢苯酐80份、DMP-30促进剂1.25份、沉淀法白炭黑30份。

检测分析：

一、外观检测固化收缩率

分别按照实施1至3、对比例1至4的配方制备环氧树脂灌封胶样品，然后通过肉眼观察外观，根据样品固化后上表面凹下去的深度，来比较样品的表面收缩率，样品固化后的外观如图1所示。

判断标准：样品固化后的上表面外观凹下去的深度越大，说明样品固化收缩率越大，固化后上表面越平，即凹下去的深度越小，则说明样品固化收缩率越小。

结论：由图1所示，采用实施例1至3的配方制备的环氧树脂灌封胶样品外观的上表面较为平整，凹下去的深度非常小，从而说明其固化收缩率较低，这样有利于提高环氧树脂灌封胶的粘接牢固性和密封性。

二、性能对比

分别对实施1例至3、对比例1至4的配方制备的环氧树脂灌封胶样品进行以下指标的检测，检测结果如表1所示：

表1、实施例1至3、对比例1至4制备的环氧树脂灌封胶的性能检测

性能对比例1对比例2对比例3对比例4实施例1至3表面收缩率值（mm）4.84.63.93.31.1与金具粘接效果差差一般一般优良气泡含量多多较少较少极少样品裂痕数量多，裂痕大数量多，裂痕大数量多，裂痕大数量多，裂痕小无明显裂痕抗撕裂试验差差差一般优良

由表1可得，采用实施例1至3的配方获得的环氧树脂灌封胶，外观优良、收缩率小，能够使芯棒与法兰牢固地粘接并且在抗撕裂试验中表现优良、无明显裂痕，其固化效果非常理想，因而有利于提高环氧树脂灌封胶的粘接性和密封性，延长了使用寿命。即使复合绝缘子长期处于较强的电场强度，环氧树脂灌封胶的固化效果也能够达到高电压的使用要求，特别适用于法兰式连接的复合绝缘子。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。