[发明专利]一种避免热应力开裂的一次拉挤成型大截面绝缘芯棒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种避免热应力开裂的一次拉挤成型大截面绝缘芯棒及其制备方法，包括棒体，棒体直径为280～400mm，棒体中心位置为内圈部、位于内圈部外的中圈部、位于中间部外的外圈部，内圈部、中圈部、外圈部均轴向分布有玻璃纤维，玻璃纤维间填充有环氧树脂和固化剂；内圈部的环氧树脂中含有第一固化促进剂；中圈部的环氧树脂中含有第二固化促进剂；外圈部的环氧树脂中含有第三固化促进剂；第一固化剂为咪唑；第二固化剂为三苯基膦；第三固化剂为四丁基溴化膦。选用不同固化促进剂，从而使得不同位置的环氧树脂固化速率不同，固化温度不同，从而使得从内部先固化，外部最后固化，从而使得热应力不会集中，有效传热，使得芯棒内部不会产生裂纹。

技术领域

本发明涉及超高压输变电领域，更具体的说是涉及一种避免热应力开裂的一次拉挤成型大截面绝缘芯棒及其制备方法。

背景技术

绝缘子是涉及超高压输变电工程中关键的部件，其核心组件绝缘芯棒，是以环氧树脂为基体，以玻璃纤维为增强体，在一定温度和压力下经交联固化所成型的复合绝缘棒材。在超高压输变电领域中，随着输变电压的提升，对于支撑型绝缘子所耐受的电压及相关力学性能的要求也越来越高，所用绝缘芯棒的直径要求也越来越大，目前超高压直、交流输变电压已达到800-1000kV，同时满足电学、力学性能要求的芯棒直径需达到φ280-300mm，并且，为避免芯棒内生界面的影响，必须是一次拉挤成型。大直径绝缘芯棒一次成型工艺最大的技术难点是，拉挤过程中，由于棒体表面和型芯部分的固化反应不同步，所导致的热应力开裂问题。中温固化树脂体系的反应主要依靠模具的表面传热，而直径变大后，芯棒外层环氧树脂先行受热固化，并放出热量，叠加模具传导热流，沿着径向逐渐向芯部引发内层固化反应，直至达到预定固化程度。在此过程中，伴随外层固化，基体由液相转变为固相，形成刚性交联体型结构，其热传导能力也相应变差，同时，反应放出热量会叠加模具导入热流，进一步向型芯部分传递，进而沿径向引发更为剧烈的反应放热。由于靠近表面先行固化的体型结构导热性较差，因而反向热传导受阻，势必在棒体中心部位产生最大热积累，伴随中心部位基体树脂的反应放热，热积累的现象将进一步加剧，甚至导致曝聚和灼烧现象的发生。这样，芯棒沿径向不同部位的温度和反应起始时间的不同，将使不同部位基体的交联密度有所不同，固化收缩量也将产生相当大的差异，从而导致热应力的产生。热应力的累积达到一定程度，会以局部产生裂纹形式向外释放，这就是一次拉挤成型大直径芯棒产生应力开裂的原因，并最终导致绝缘子服役过程中，在超高电压下的击穿。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种避免热应力开裂的一次拉挤成型大截面绝缘芯棒。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种大直径避免放热特性的绝缘芯棒，包括棒体，所述棒体直径为280～400mm，所述棒体中心位置为内圈部、位于内圈部外的中圈部、位于中间部外的外圈部，所述内圈部、中圈部、外圈部均轴向分布有玻璃纤维，所述玻璃纤维间填充有环氧树脂和固化剂；

所述内圈部的环氧树脂中含有第一固化促进剂；

所述中圈部的环氧树脂中含有第二固化促进剂；

所述外圈部的环氧树脂中含有第三固化促进剂；

所述第一固化剂为咪唑；

所述第二固化剂为三苯基膦；

所述第三固化剂为四丁基溴化膦。

作为本发明的进一步改进，

所述第一固化促进剂用量为内圈部环氧树脂和酸酐质量之和的0.5％～5％；

所述第二固化促进剂用量为中圈部环氧树脂和酸酐质量之和的0.5％～5％；

所述第三固化促进剂用量为外圈部环氧树脂和酸酐质量之和的0.5％～5％。

作为本发明的进一步改进，