阅读说明：本技术 一种复合绝缘子横担芯体及其制备方法 (Composite insulator cross arm core and preparation method thereof ) 是由 邢照亮 张卓 赵卫生 李飞 蔡红军 朱占巍 胡平 陈新 尹立 张欢 杨建国 杨 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种复合绝缘子横担芯体及其制备方法,该复合绝缘子横担芯体由预制体与树脂基体组成,所述预制体由纤维织布直接卷绕形成,所述树脂基体由环氧树脂胶液浸渍于所述预制体上经固化后形成；通过采用由纤维织布直接卷绕形成的卷绕层作为预制体,并直接将该预制体用环氧树脂胶液的浸渍,然后固化一体成型的方式,使得复合绝缘子横担芯体内部界面均匀,有效地提高了芯体的弯曲性能；而且该方法工序少,能耗低,成本低。(The invention provides a composite insulator cross arm core and a preparation method thereof, wherein the composite insulator cross arm core consists of a prefabricated body and a resin matrix, the prefabricated body is formed by directly winding fiber woven fabric, and the resin matrix is formed by impregnating epoxy resin glue solution on the prefabricated body and curing the epoxy resin glue solution; by adopting a winding layer formed by directly winding fiber woven cloth as a prefabricated body, directly impregnating the prefabricated body with epoxy resin glue solution, and then curing the prefabricated body into an integral molding mode, the internal interface of the composite insulator cross arm core body is uniform, and the bending performance of the core body is effectively improved; and the method has the advantages of less working procedures, low energy consumption and low cost.)

一种复合绝缘子横担芯体及其制备方法

技术领域

本发明涉及电力行业输变电用的复合绝缘子技术领域，具体涉及一种复合绝缘子横担芯体及其制备方法。

背景技术

随着特高压线路在我国逐年的增多，输变电用绝缘子的用量也随之增加。现有的输变电用绝缘子主要分为以下几种：全瓷型、瓷芯加硅橡胶伞裙型、和复合材料内芯体外加硅橡胶伞裙型；其中复合材料内芯体外加硅橡胶伞裙型称为复合绝缘子。复合绝缘子又分为：悬式复合绝缘子、支柱复合绝缘子和横担复合绝缘子(也称为复合绝缘子横担)。传统的铁横担或木横担搭配悬式复合绝缘子架空导线的方式不仅占地宽度大，而且防风偏的效果也非常差。而复合绝缘子横担不仅能够牢固地支持和固定载流导体，将载流导体与地之间形成良好的绝缘，还可全部或部分替代铁横担或木横担，很好地克服了上述缺陷，因此，复合绝缘子横担得到了广泛的应用。

传统的复合绝缘子横担所用芯体大多是先由玻璃纤维分多次缠绕拉挤芯棒制得预制体，然后用环氧树脂胶液进行浸渍，固化而成；但是由玻璃纤维分多次缠绕拉挤芯棒制得预制体的方式，在拉挤芯棒和纤维层之间存在界面不连续，芯体内部界面不均匀，导致芯体的力学性能将低；而且在拉挤芯棒拉挤成型的过程中易出现开裂、分层，使得芯体的界面更加不均匀，进一步降低了其力学性能。

针对上述问题，研究者对复合绝缘子横担芯体作了进一步改进，如中国专利文献CN106531378A公开了一种实心柱体的制备方法，该实芯柱体是采用纤维织布折叠、并卷绕成棒状物，将该棒状物作为内芯棒；然后采用三维编织法在该内芯棒上形成三维编织层，得到预制体；该预制体经真空浸渍成型、固化即得实芯柱体。该实芯柱体采用纤维织布编织的棒状物代替传统的内部拉挤芯棒，解决了拉挤芯棒在拉挤过程中出现的开裂、分层等现象；但是，依然没有消除内芯棒和三维纤维编织层之间存在的界面不连续，芯体内部界面不均匀，导致芯体力学性能低的问题，而且，在对卷绕制成的内芯棒上形成三维编织层时，因卷绕制成的内芯棒处于蓬松状态，在编织过程中内芯棒中各纤维层之间容易发生滑移，导致芯体内部界面更加不均匀，力学性能显著下降。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的复合绝缘子横担芯体制备中采用内芯棒从而导致的内部界面不均匀，弯曲性能低等缺陷，从而提供一种复合绝缘子横担芯体及其制备方法。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种复合绝缘子横担芯体，所述芯体由预制体与树脂基体组成，所述预制体由纤维织布直接卷绕形成，所述树脂基体由环氧树脂胶液浸渍于所述预制体上经固化后形成。

所述纤维织布为玻璃纤维织布、聚酯纤维织布、芳纶纤维织布中的至少一种。

不同的纤维织布可搭接或者对接并用纤维纱缝合。

所述纤维织布为单轴、双轴、或多轴。

所述纤维织布的厚度为0.5～0.7mm；

所述纤维织布的面密度为500～1500g/m²。

所述环氧树脂胶液与预制体的质量比为：20～30:70～80。

所述环氧树脂胶液的原料组成包括90～110重量份的环氧树脂，75～85重量份的固化剂，0.8～1.2重量份的促进剂，0.15～0.25重量份的消泡剂。

所述环氧树脂胶液的粘度为500～1000mPa·S/25℃。

本发明还提供了上述复合绝缘子横担芯体的制备方法，包括如下步骤：

预制体的制备：将纤维织布直接卷绕形成卷绕层，得预制体；

环氧树脂胶液的配置：将各原料混合均匀，脱泡，得环氧树脂胶液；

真空浸渍成型：将环氧树脂胶液浸渍到预制体上；得浸渍体；

固化：将浸渍体固化即得所述复合绝缘子横担芯体。

其中，预制体的制备步骤中，纤维织布的幅宽与预制体的高度之差为-0.01～0.01mm。

所述环氧树脂胶液的配置的具体步骤为：取环氧树脂90～110重量份、固化剂75～85重量份、促进剂0.8～1.2重量份、消泡剂0.15～0.25重量份，于65～75℃、真空度为150～350Pa的条件下，脱泡1～1.5h，即得环氧树脂胶液。

所述真空浸渍成型步骤中的真空度为-0.08～-0.1MPa，环氧树脂胶液的注入速度为250～650g/min，浸渍时间为1.5～8h。

所述固化步骤分为三个阶段：第一阶段为在57～60℃下固化4～5h，第二阶段为在67～70℃下固化5～6h，第三阶段为在77～80℃下固化5～6h。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的复合绝缘子横担芯体，所述芯体由预制体与树脂基体组成，所述预制体由纤维织布直接卷绕形成，所述树脂基体由环氧树脂胶液浸渍于所述预制体上经固化后形成；本发明提供的合绝缘子横担芯体，在预制体的制备过程中省略了内芯棒，从而从根本上解决了现有芯体中内芯棒与缠绕层、或内芯棒与编织层存在界面不连续，芯体内部界面不均匀，导致芯体弯曲性能下降的问题，使得复合绝缘子横担芯体内部界面均匀，有效地提高了芯体的弯曲性能。

2.本发明提供的复合绝缘子横担芯体，通过采用不同种类、性能的纤维织物，可以制得不同使用需求的复合绝缘子横担芯体。本发明通过对纤维织布厚度和面密度进行限定，使得在制备预制体时易于成型，而且成型后的弯曲性能得到提高；并通过对环氧树脂胶液与预制体用量进行限定，进一步提高了复合绝缘子横担芯体的弯曲强度和弯曲模量。

3.本发明提供的复合绝缘子横担芯体的制备方法，通过采用由纤维织布直接卷绕形成的卷绕层作为预制体，然后直接将该预制体进行环氧树脂胶液的浸渍，固化一体成型的方式，使得复合绝缘子横担芯体内部界面均匀，有效地提高了芯体的弯曲性能；而且该方法工序少，能耗低，成本低。

4.本发明提供的复合绝缘子横担芯体的制备方法，通过对纤维织布的幅宽与预制体的高度和卷绕过程中纤维织布卷绕角进行限定，防止在卷绕制备预制体过程中各纤维层之间的滑移，进一步提高了芯体内部界面的均匀性，有效地提高了芯体的弯曲性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中复合绝缘子横担芯体的立体结构示意图；

图2是本发明中复合绝缘子横担芯体的截面示意图；

图3是本发明对比例1中复合绝缘子横担芯体的截面示意图。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

以下所用到的CYD-128(环氧树脂)购买自湖南省岳阳巴陵石化化工公司；

甲基四氢苯酐购买自北京前门化工原料有限公司；

DMP-30(促进剂)购买自嘉兴联兴化工新材料有限公司；

BYK-A530(消泡剂)购买自德国毕克化学公司。

实施例1

本实施例提供一种复合绝缘子横担芯体，其制备方法为：

预制体的制备：将无碱无捻的单轴玻璃纤维织布直接卷绕形成卷绕层，得预制体；所得预制体中玻璃纤维质量含量为65％。所得预制体的高度与单轴玻璃纤维织布的幅宽之差为0mm。

其中所述单轴玻璃纤维织布厚度为0.5mm，面密度为1200g/m²，纤度为1000TEX。

环氧树脂胶液的配置：将CYD-128环氧树脂95kg、固化剂甲基四氢苯酐8095kg、DMP-30促进剂1.095kg、BYK-A530消泡剂0.295kg，于70℃、200Pa的条件下，脱泡1.5h，得环氧树脂胶液；所得环氧树脂胶液的粘度为800mPa·S/25℃。

真空浸渍成型：将预制体置于成型磨具中，在真空度为-0.08MPa的条件下，将环氧树脂胶液以250g/min速度注入成型磨具，真空浸渍6h，得浸渍体；其中，所述环氧树脂胶液与预制体的质量比为20:70。

固化：将上述放置有浸渍体的成型磨具封闭，并进行固化，所述固化步骤分为三个阶段：第一阶段在57℃下固化5h，第二阶段在68℃下固化5.5h，第三阶段在77℃下固化6h，固化完成后经脱模，即得上述复合绝缘子横担芯体。

实施例2

本实施例提供一种复合绝缘子横担芯体，其制备方法为：

预制体的制备：将无碱无捻的双轴正交玻璃纤维织布直接卷绕形成卷绕层，得预制体；所得预制体中玻璃纤维质量含量为80％。所得预制体的高度与双轴正交玻璃纤维织布的幅宽之差为0mm。

其中所述双轴正交玻璃纤维织布厚度为0.7mm，面密度为1000g/m²，纤度为9600TEX。

环氧树脂胶液的配置：将CYD-128环氧树脂105kg、固化剂甲基四氢苯酐75kg、DMP-30促进剂0.9kg、BYK-A530消泡剂0.15kg，于70℃、200Pa的条件下，脱泡1h，得环氧树脂胶液；所得环氧树脂胶液的粘度为500mPa·S/25℃。

真空浸渍成型：将预制体置于成型磨具中，在真空度为-0.1MPa的条件下，将环氧树脂胶液以650g/min速度注入成型磨具，真空浸渍5h，得浸渍体；其中，所述环氧树脂胶液与预制体的质量比为20:80。

固化：将上述放置有浸渍体的成型磨具封闭，并进行固化，所述固化步骤分为三个阶段：第一阶段在59℃下固化4.5h，第二阶段在69℃下固化6h，第三阶段在80℃下固化6h，固化完成后经脱模，即得上述复合绝缘子横担芯体。

实施例3

本实施例提供一种复合绝缘子横担芯体，其制备方法为：

预制体的制备：将无碱无捻的多轴玻璃纤维织布直接卷绕形成卷绕层，得预制体；所得预制体中玻璃纤维质量含量为70％。所得预制体的高度与多轴玻璃纤维织布的幅宽之差为0mm。

其中所述多轴玻璃纤维织布厚度为0.6mm，面密度为800g/m²，纤度为500TEX。

环氧树脂胶液的配置：将CYD-128环氧树脂100kg、固化剂甲基四氢苯酐85kg、DMP-30促进剂1.1kg、BYK-A530消泡剂0.25kg，于70℃、250Pa的条件下，脱泡1.2h，得环氧树脂胶液；所得环氧树脂胶液的粘度为1000mPa·S/25℃。

真空浸渍成型：将预制体置于成型磨具中，在真空度为-0.09MPa的条件下，将环氧树脂胶液以400g/min速度注入成型磨具，真空浸渍3h，得浸渍体；其中，所述环氧树脂胶液与预制体的质量比为30:70。

固化：将上述放置有浸渍体的成型磨具封闭，并进行固化，所述固化步骤分为三个阶段：第一阶段在60℃下固化5h，第二阶段在68℃下固化5.5h，第三阶段在79℃下固化5h，固化完成后经脱模，即得上述复合绝缘子横担芯体。

实施例4

本实施例提供一种复合绝缘子横担芯体，其制备方法为：

预制体的制备：将无碱无捻的单轴玻璃纤维织布与单轴聚酯纤维织布搭接并用纤维纱缝合，然后直接卷绕形成卷绕层，得预制体；所得预制体中纤维质量含量为75％。所得预制体的高度与上述搭接得到的纤维织布的幅宽之差为0.01mm。

其中，单轴玻璃纤维织布与单轴聚酯纤维织布的幅宽相同；单轴玻璃纤维织布与单轴聚酯纤维织布厚度均为0.5mm，面密度均为500g/m²，纤度均为5000TEX。

环氧树脂胶液的配置：将CYD-128环氧树脂110kg、固化剂甲基四氢苯酐80kg、DMP-30促进剂1.2kg、BYK-A530消泡剂0.2kg，于75℃、150Pa的条件下，脱泡1h，得环氧树脂胶液；所得环氧树脂胶液的粘度为900mPa·S/25℃。

真空浸渍成型：将预制体置于成型磨具中，在真空度为-0.08MPa的条件下，将环氧树脂胶液以500g/min速度注入成型磨具，真空浸渍8h，得浸渍体；其中，所述环氧树脂胶液与预制体的质量比为30:80。

固化：将上述放置有浸渍体的成型磨具封闭，并进行固化，所述固化步骤分为三个阶段：第一阶段在57℃下固化4h，第二阶段在70℃下固化6h，第三阶段在78℃下固化5.5h，固化完成后经脱模，即得上述复合绝缘子横担芯体。

实施例5

本实施例提供一种复合绝缘子横担芯体，其制备方法为：

预制体的制备：将无碱无捻的单轴玻璃纤维织布与单轴芳纶纤维织布对接并用纤维纱缝合，然后直接卷绕形成卷绕层，得预制体；所得预制体中纤维质量含量为72％。所得预制体的高度与上述对接得到的纤维织布的幅宽之差为-0.01mm。

其中，单轴玻璃纤维织布与单轴芳纶纤维织布的幅宽相同；单轴玻璃纤维织布与单轴聚酯纤维织布厚度均为0.7mm，面密度均为1500g/m²，纤度均为2000TEX。

环氧树脂胶液的配置：将CYD-128环氧树脂90kg、固化剂甲基四氢苯酐80kg、DMP-30促进剂0.8kg、BYK-A530消泡剂0.2kg，于65℃、350Pa的条件下，脱泡1.5h，得环氧树脂胶液；所得环氧树脂胶液的粘度为600mPa·S/25℃。

真空浸渍成型：将预制体置于成型磨具中，在真空度为-0.1MPa的条件下，将环氧树脂胶液以550g/min速度注入成型磨具，真空浸渍1.5h，得浸渍体；其中，所述环氧树脂胶液与预制体的质量比为25:75。

固化：将上述放置有浸渍体的成型磨具封闭，并进行固化，所述固化步骤分为三个阶段：第一阶段在57℃下固化4h，第二阶段在67℃下固化5h，第三阶段在77℃下固化6h，固化完成后经脱模，即得上述复合绝缘子横担芯体。

对比例1

本对比例提供一种复合绝缘子横担芯体，其制备方法为：

预制体的制备：采用纤维织物折叠、并绕卷成棒状物作为内芯棒，所述纤维织物为单轴玻璃纤维布，其厚度为0.5mm，面密度为1200g/m²，纤度为1000TEX；采用三维编织法在上述的内芯棒上形成三维编织层，从而得到预制体。其中，三维编织层的厚度为100mm，幅宽为2100m，表面编织角为45°，花节长度h为3m。三维编织层包括玻璃纤维经纱，玻璃纤维经纱与内芯棒的中心轴之间的夹角为0，以所述预制体的重量为基准，三维编织层的重量占68wt％。

环氧树脂胶液的配置：将CYD-128环氧树脂95kg、固化剂甲基四氢苯酐80kg、DMP-30促进剂1.0kg、BYK-A530消泡剂0.2kg，于70℃、200Pa的条件下，脱泡1.5h，得环氧树脂胶液；所得环氧树脂胶液的粘度为800mPa·S/25℃。

真空浸渍成型：将预制体置于成型磨具中，在真空度为-0.08MPa的条件下，将环氧树脂胶液以250g/min速度注入成型磨具，真空浸渍6h，得浸渍体；其中，所述环氧树脂胶液与预制体的质量比为20:70。

固化：将上述放置有浸渍体的成型磨具封闭，并进行固化，所述固化步骤分为三个阶段：第一阶段在57℃下固化5h，第二阶段在68℃下固化5.5h，第三阶段在77℃下固化6h，固化完成后经脱模，即得上述复合绝缘子横担芯体。

对比例2

本对比例提供一种复合绝缘子横担芯体，其制备方法为：

预制体的制备：将无碱无捻的单轴玻璃纤维织布直接卷绕形成卷绕层，得预制体；所得预制体中玻璃纤维质量含量为65％。所得预制体的高度与单轴玻璃纤维织布的幅宽之差为0mm。

其中所述单轴玻璃纤维织布厚度为0.2mm，面密度为300g/m²，纤度为1000TEX。

环氧树脂胶液的配置：将CYD-128环氧树脂95kg、固化剂甲基四氢苯酐8095kg、DMP-30促进剂1.095kg、BYK-A530消泡剂0.295kg，于70℃、200Pa的条件下，脱泡1.5h，得环氧树脂胶液；所得环氧树脂胶液的粘度为800mPa·S/25℃。

真空浸渍成型：将预制体置于成型磨具中，在真空度为-0.08MPa的条件下，将环氧树脂胶液以250g/min速度注入成型磨具，真空浸渍6h，得浸渍体；其中，所述环氧树脂胶液与预制体的质量比为20:70。

固化：将上述放置有浸渍体的成型磨具封闭，并进行固化，所述固化步骤分为三个阶段：第一阶段在57℃下固化5h，第二阶段在68℃下固化5.5h，第三阶段在77℃下固化6h，固化完成后经脱模，即得上述复合绝缘子横担芯体。

对比例3

本对比例提供一种复合绝缘子横担芯体，其制备方法为：

预制体的制备：将无碱无捻的单轴玻璃纤维织布直接卷绕形成卷绕层，得预制体；所得预制体中玻璃纤维质量含量为65％。所得预制体的高度与单轴玻璃纤维织布的幅宽之差为0mm。

其中所述单轴玻璃纤维织布厚度为0.9mm，面密度为1800g/m²，纤度为1000TEX。

环氧树脂胶液的配置：将CYD-128环氧树脂95kg、固化剂甲基四氢苯酐8095kg、DMP-30促进剂1.095kg、BYK-A530消泡剂0.295kg，于70℃、200Pa的条件下，脱泡1.5h，得环氧树脂胶液；所得环氧树脂胶液的粘度为800mPa·S/25℃。

真空浸渍成型：将预制体置于成型磨具中，在真空度为-0.08MPa的条件下，将环氧树脂胶液以250g/min速度注入成型磨具，真空浸渍6h，得浸渍体；其中，所述环氧树脂胶液与预制体的质量比为20:70。

固化：将上述放置有浸渍体的成型磨具封闭，并进行固化，所述固化步骤分为三个阶段：第一阶段在57℃下固化5h，第二阶段在68℃下固化5.5h，第三阶段在77℃下固化6h，固化完成后经脱模，即得上述复合绝缘子横担芯体。

实验例

将上述实验例和对比例制得的复合绝缘子横担芯体分别加工成长80mm，宽15mm，高4mm的长方体进行性能测试，测试结果见表1，测试方法按照GB/T-1449-2005标准。

表1各实施例和对比例的性能测试结果

由上表中的数据可知，本发明提供的合绝缘子横担芯体，在预制体的制备过程中省略了内芯棒，从根本上解决了现有芯体中内芯棒与缠绕层、或内芯棒与编织层存在界面不连续，芯体内部界面不均匀，导致芯体弯曲性能下降的问题，使得复合绝缘子横担芯体内部界面均匀，有效地提高了芯体的弯曲性能；而且通过对纤维织布厚度和面密度进行限定，使得在制备预制体时易于成型，而且成型后的弯曲性能得到提高。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。