一种高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子及其制备方法 (High-strength alumina porcelain core rod composite insulator and preparation method thereof ) 是由 胡秦然 杨生哲 高琍玲 徐秀娟 刘少华 于 2020-12-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子及其制备方法,属于绝缘子制备技术领域。该复合绝缘子由工业氧化铝粉、二氧化硅、石英矿、莫来石粉、黏土、硅酸铝镁增塑剂、蛭石粉和氧化钾组成；在制备工艺中原料预处理采用机械正向研磨和反向研磨相结合的方式,增加了原料的混合均匀度；优化烧结温度和时间,选择性能更佳的釉料,以上各方面的改进均对复合绝缘子的性能提升起到一定的促进作用。最终得到的复合绝缘子力学性能和耐热阻燃性能优良,氧指数达到35％,不易燃烧,热变形温度达到328℃,耐热阻燃,延长了绝缘子的使用寿命。(The invention discloses a high-strength alumina porcelain core rod composite insulator and a preparation method thereof, and belongs to the technical field of insulator preparation. The composite insulator consists of industrial alumina powder, silicon dioxide, quartz ore, mullite powder, clay, aluminum magnesium silicate plasticizer, vermiculite powder and potassium oxide; in the preparation process, the raw material pretreatment adopts a mode of combining mechanical forward grinding and reverse grinding, so that the mixing uniformity of the raw materials is improved; the sintering temperature and time are optimized, glaze with better performance is selected, and the improvement of all aspects plays a certain role in promoting the performance of the composite insulator. The finally obtained composite insulator is excellent in mechanical property and heat-resistant flame-retardant property, the oxygen index reaches 35%, the composite insulator is not easy to burn, the thermal deformation temperature reaches 328 ℃, the composite insulator is heat-resistant and flame-retardant, and the service life of the insulator is prolonged.)
技术领域
本发明属于绝缘子制备技术领域，具体涉及一种高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子及其制备方法。
背景技术
绝缘子是安装在不同电位的导体之间或导体与地电位构件之间的器件，能够耐受电压和机械应力作用。它是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用。早年间绝缘子多用于电线杆，慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体，它是为了增加爬电距离的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫绝缘子。
绝缘子在室外长期受到自然环境的影响，会出现老化问题；现有绝缘子的配方存在一定的缺陷，绝缘子产品会出现膨胀、开裂，抗弯强度、抗折强度等性能不佳的问题，上述相关性能的下降严重的话会造成安全隐患，不但损害了社会的公共财产，还对人们的身心健康造成极大的威胁。所以为改善绝缘子的各性能，应优化产品配方和制备工艺，延长绝缘子产品的使用寿命。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的一个技术问题在于提供一种高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子，优化了复合绝缘子的配方，经过多次创造性的尝试之后得到最优配方；有效改善复合绝缘子的机械性能和阻燃性能。并且进一步延长了复合绝缘子的使用寿命。本发明要解决的另一个技术问题在于提供一种高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制备方法，该制备工艺中原料研磨采用机械正向研磨和反向研磨相结合的方式，增加了原料的混合均匀度，对复合绝缘子的性能提升起到一定的促进作用。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子，由以下重量份数组分组成：工业氧化铝粉40～100份，二氧化硅20～40份，石英矿10～30份，莫来石粉5～25份，黏土10～35份，硅酸铝镁增塑剂5～10份，蛭石粉0.5～2.5份，氧化钾0.1～1份。
所述高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子，由以下重量份数组分组成：工业氧化铝粉75～96份，二氧化硅22～31份，石英矿13～25份，莫来石粉5～8份，黏土23～32份，硅酸铝镁增塑剂5～8份，蛭石粉1.5份，氧化钾0.7份。
所述高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子，由以下重量份数组分组成：工业氧化铝粉78份，二氧化硅29份，石英矿21份，莫来石粉7份，黏土27份，硅酸铝镁增塑剂8份，蛭石粉1.5份，氧化钾0.7份。
上述高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方中各原料进行混合，然后在球磨机中加水球磨，形成细腻的泥浆；
(2)采用模具成型法，制备出氧化铝瓷芯棒生坯；
(3)对氧化铝瓷芯棒生坯浸入釉料熔液中30～60s，浸釉后进行烧结，制得瓷芯棒半成品；
(4)清理所述瓷芯棒半成品表面污染物，然后在85℃条件下烘干至恒重；烘干后刷上一层硅烷偶联剂KH560，放入硅橡胶注射模具中，采用硫化工艺将其与硅橡胶进行成型，制得复合绝缘子。
所述高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制备方法，所述步骤(1)，加水量为原料总量的50％～300％；湿法研磨至粉料粒度小于5μm，对泥浆进行过筛，并用除铁机清除泥浆中的铁磁性杂质。
所述高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制备方法，所述步骤(1)，机械球磨机过程中，先采用100～300r/min的转速正转机械球磨2-10h，然后再以500～1500r/min的转速反转机械球磨3～10h。
所述高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制备方法，所述釉料包含以下重量份数的原料：硅溶胶10～55份，甲基硅烷5～25份，甲酸15～25份，氧化钠5～10份，聚乙烯吡咯烷酮20～40份。
所述高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制备方法，釉料熔液的制备为：将所述油料原料进行研磨，研磨至粒径为0.5～5μm，然后向釉料中加入50％釉料质量的水，并搅拌均匀，得到釉料熔液。
所述高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制备方法，所述烧结温度为1250～1550℃，烧结时间为10～48h。
有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：
(1)本发明优化了复合绝缘子的配方，经过多次创造性的尝试之后得到最优配方；在制备工艺中原料研磨采用机械正向研磨和反向研磨相结合的方式，增加了原料的混合均匀度，对复合绝缘子的性能提升起到一定的促进作用。
(2)本发明通过对复合绝缘子的配方和制备工艺进行优化，使得最终得到的复合绝缘子力学性能和耐热阻燃性能优良，氧指数达到35％，不易燃烧，热变形温度达到328℃，耐热阻燃，延长了绝缘子的使用寿命。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
一种高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子，由以下重量份数组分组成：工业氧化铝粉75份，二氧化硅22份，石英矿25份，莫来石粉7份，黏土23份，硅酸铝镁增塑剂8份，蛭石粉1.5份，氧化钾0.7份。
上述高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述配方中各原料进行混合，然后在球磨机中加水球磨，形成细腻的泥浆；加水量为原料总量的225％；湿法研磨至粉料粒度小于5μm，对泥浆进行过筛，并用除铁机清除泥浆中的铁磁性杂质；机械球磨机过程中，磨，先采用275r/min的转速正转机械球磨4h，然后再以750r/min的转速反转机械球磨5h；
(2)采用模具成型法，制备出氧化铝瓷芯棒生坯；
(3)对氧化铝瓷芯棒生坯浸入釉料熔液中40s，浸釉后进行烧结，烧结温度为1450℃，烧结时间为32h，制得瓷芯棒半成品；釉料包含以下重量份数的原料：硅溶胶35份，甲基硅烷18份，甲酸22份，氧化钠8份，聚乙烯吡咯烷酮33份；将上述釉料原料进行研磨，研磨至粒径为2.5～4.5μm，然后向釉料中加入50％釉料质量的水，并搅拌均匀，得到釉料熔液；
(4)清理所述瓷芯棒半成品表面污染物，然后在85℃条件下烘干至恒重；烘干后刷上一层硅烷偶联剂KH560，放入硅橡胶注射模具中，采用硫化工艺将其与硅橡胶进行成型，制得复合绝缘子。
实施例2
一种高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子，由以下重量份数组分组成：工业氧化铝粉78份，二氧化硅29份，石英矿21份，莫来石粉7份，黏土27份，硅酸铝镁增塑剂8份，蛭石粉1.5份，氧化钾0.7份。
上述高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述配方中各原料进行混合，然后在球磨机中加水球磨，形成细腻的泥浆；加水量为原料总量的175％；湿法研磨至粉料粒度小于5μm，对泥浆进行过筛，并用除铁机清除泥浆中的铁磁性杂质；机械球磨机过程中，先采用125r/min的转速正转机械球磨6h，然后再以1250r/min的转速反转机械球磨3h；
(2)采用模具成型法，制备出氧化铝瓷芯棒生坯；
(3)对氧化铝瓷芯棒生坯浸入釉料熔液中40s，浸釉后进行烧结，烧结温度为1450℃，烧结时间为32h，制得瓷芯棒半成品；釉料包含以下重量份数的原料：硅溶胶35份，甲基硅烷18份，甲酸22份，氧化钠8份，聚乙烯吡咯烷酮33份；将上述釉料原料进行研磨，研磨至粒径为2.5～4.5μm，然后向釉料中加入50％釉料质量的水，并搅拌均匀，得到釉料熔液；
(4)清理所述瓷芯棒半成品表面污染物，然后在85℃条件下烘干至恒重；烘干后刷上一层硅烷偶联剂KH560，放入硅橡胶注射模具中，采用硫化工艺将其与硅橡胶进行成型，制得复合绝缘子。
实施例3
一种高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子，由以下重量份数组分组成：工业氧化铝粉85份，二氧化硅22份，石英矿18份，莫来石粉7份，黏土27份，硅酸铝镁增塑剂8份，蛭石粉1.5份，氧化钾0.7份。
上述高强度氧化铝瓷芯棒复合绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述配方中各原料进行混合，然后在球磨机中加水球磨，形成细腻的泥浆；加水量为原料总量的200％；湿法研磨至粉料粒度小于5μm，对泥浆进行过筛，并用除铁机清除泥浆中的铁磁性杂质；机械球磨机过程中，磨，先采用215r/min的转速正转机械球磨10h，然后再以750r/min的转速反转机械球磨10h；
(2)采用模具成型法，制备出氧化铝瓷芯棒生坯；
(3)对氧化铝瓷芯棒生坯浸入釉料熔液中40s，浸釉后进行烧结，烧结温度为1250℃，烧结时间为15h，制得瓷芯棒半成品；釉料包含以下重量份数的原料：硅溶胶35份，甲基硅烷18份，甲酸22份，氧化钠8份，聚乙烯吡咯烷酮33份；将上述釉料原料进行研磨，研磨至粒径为2.5～4.5μm，然后向釉料中加入50％釉料质量的水，并搅拌均匀，得到釉料熔液；
(4)清理所述瓷芯棒半成品表面污染物，然后在85℃条件下烘干至恒重；烘干后刷上一层硅烷偶联剂KH560，放入硅橡胶注射模具中，采用硫化工艺将其与硅橡胶进行成型，制得复合绝缘子。
性能测试：对实施例1～3制备的复合绝缘子材料进行了多项性能测试，具体结果见表1。
表1性能测试结果
由表1可知，本发明通过对复合绝缘子的配方和制备工艺进行优化，使得最终得到的复合绝缘子力学性能和耐热阻燃性能优良，氧指数达到35％，不易燃烧，热变形温度达到328℃，耐热阻燃，延长了绝缘子的使用寿命。
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