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脱模剂对复合绝缘子产品质量的影响分析
发布时间:2010-11-06 | 浏览:3289次关闭此页

党镇平 吴亚民

西安电瓷研究所 陕西省西安市 710077

陕西泰普瑞电工绝缘技术有限公司 陕西省西安市 710204

摘要:环氧树脂玻璃纤维引拔棒的传统制造工艺中离不开脱模剂,而脱模剂的作用除有助于芯棒生产顺利脱模成型外,由于脱模剂的种类、配方以及引拔棒形状和生产工艺的不同,对引拔棒的电气性能、机械强度也有不同程度的影响,从而给复合绝缘子产品质量带来负面作用,无脱模剂引拔棒生产工艺克服了以上缺陷,使得绝缘子的质量更稳定,更适用于特高压线路。

环氧树脂玻璃纤维芯棒在复合绝缘子中起承受机械拉伸负荷 和内绝缘双重作用,芯棒的质量是复合绝缘子产品质量的关键。

一、国内复合绝缘子芯棒制造企业的生产和产品现状
环氧玻纤拉挤电绝缘棒制造始于80年代,芯棒的发展也是随着复合绝缘子生产工艺和技术条件要求经历了以下几个阶段,产生了不同型号的芯棒:普通芯棒——耐高温芯棒——耐高温、耐酸芯棒——耐高温、耐酸透明芯棒——耐高温真空反应注射芯棒(RIM)——耐高温增强压力注射成型芯棒(RRIM)。
然而无论是那种型号的芯棒,采用的配方体系中,都离不开以下材料:环氧树脂、固化剂、促进剂、脱模剂。都有900mm—1200mm的成型金属模具。金属模具用特殊钢材制成,模腔内经过特殊处理,以减少与芯棒的磨擦阻力,提高芯棒表面外观质量。

二、国内复合绝缘子制造企业遇到芯棒方法的几个突出问题。
1、芯棒与护套粘接不良
由于芯棒制造过程在胶料中加入脱模剂而引起的在绝缘子高温整体注射、挤包护套、平板模压硫化时脱模剂受热后析出而引起护套鼓包(不粘棒)、芯棒出油问题。
2、工频击穿
由于芯棒制造过程在胶料中加入脱模剂而引起的化学反应滞后,大直径(Φ24mm以上)芯棒由于固化度不够而引起的芯棒在高温整体注射、挤包护套、平板模压硫化后产生微裂纹,复合绝缘子出厂工频耐压试验芯棒击穿问题。
3、吸红试验问题
由于芯棒制造过程在胶料中加入脱模剂阻滞了玻纤与环氧树脂界面百分之百的偶联,有时会引起芯棒吸红试验不合格问题。
4、耐高温性能差
由于芯棒制造过程在胶料中加入脱模剂而引起的芯棒固化度不够、耐高温性能较差,芯棒在高温整体注射、挤包护套、平板模压硫化时自然变软,变弯而引起的护套偏心或直接断裂问题。
5、泄漏电流过大
由于芯棒制造过程在胶料中加入脱模剂,潜伏在芯棒某一部位的脱模剂以游离的杂质形态存在于芯棒中,水煮试验后,泄漏电流往往会超标。
6、机械强度分散性大
由于芯棒制造过程在胶料中加入脱模剂,阻滞了环氧树脂与固化剂、促进剂分子间的交联。阻滞了玻纤与环氧胶料的偶联,而引起的芯棒机械强度达不到理想的理论机械强度且机械拉力值具有较大的分散性。
由此可见,脱模剂对于复合绝缘子制造业是一个值得深入研究的课题,尤其是脱模剂影响芯棒与硅橡胶护套的偶联粘接。
目前国内复合绝缘子制造企业,为了解决芯棒与硅橡胶界面粘接这一技术难题,想尽办法,虽然生产出的复合绝缘子已经通过各种形式试验,并具有多年的运行业绩。但在复合绝缘子生产制造过程中有时还会遇到上述问题。
为了解决这一技术难题,复合绝缘子企业都是采用对芯棒表面进行机械打磨并涂抹偶联剂。机械打磨其一是为了除去芯棒表面脱模剂,其二是为了增加芯棒与硅橡胶表面粘结强度,芯棒打磨对于绝缘子制造企业来讲费时、费力污染环境。
机械打磨只能除去芯棒表面的脱模剂,而对于潜伏在芯棒内部的脱模剂永远无法从根本上解决。

三、芯棒脱模剂的作用机理。
脱模剂在芯棒生产过程中的作用不可小视,对整个生产能否顺利进行,生产效率的高低起决定作用。就环氧玻纤拉挤电绝缘棒生产的脱模剂有以下几种:固体粉状E蜡、褐煤蜡、蒙胆蜡、硬脂酸锌等。液体状态有:1890M、AZNF-57、IMRI-25、LMP-320硅油、硅脂、等脱模剂。
在生产前,先将环氧树脂、固化剂、促进剂、脱模剂、按一定比例充分搅拌,脱模剂分散溶入到整个胶料中。生产时,玻纤按照事先确定的工艺通过胶槽进入模具中,模具有几个加热区段。胶料受热(40℃以上)后,开始产生化学交联反应,同时胶料本身在化学反应过程中会产生热量。反应过程同时遵循温度、压力、时间的克拉伯龙方程定律关系,在这个反应过程中脱模剂受热后,由半胶凝状的玻纤树脂预成体某一个部位向外表方向迁移。温度越高,脱模剂迁移速度越快。在芯棒与模具内腔之间形成一个保护膜。化学交联机理非常复杂,这是因为化学动力学和物理性质变化之间存在着相互作用。这种相互作用仍不为我们完全所了解。脱模剂不参与交联化学反应,只是一个游离状的物质。在这个化学反应过程中模具温度、拉挤速度等指标都是按芯棒直径大小确定工艺参数,而仅在900mm—1200mm的金属模具内完成。对于直径较大的芯棒而言,某一部位的脱模剂分子还未迁移到芯棒表面,芯棒已经出模,固化反应过程完成。未迁移到芯棒表面的脱模剂从此潜伏下来。二次进行烘烤处理也未必使之完全迁移到芯棒表面,因为二次烘烤处理芯棒没有受模腔压力的作用,脱模剂的迁移按照化学动力学原理要慢的多,有的永远潜伏到芯棒中间。这种以杂质形态出现的游离物,势必对芯棒的物理性能、电性能、化学性能带来负面影响,对复合绝缘子生产企业因芯棒与硅橡胶界面的可靠性带来影响。这也正是芯棒制造企业和复合绝缘子制造生产企业要共同解决的迫切问题。

四、无脱模剂复合绝缘子芯棒的开发和应用。
脱模剂是为了在芯棒生产过程中对环氧胶料和金属模具进行润滑生产出表面光洁的绝缘制品。不添加脱模剂而对于目前采用传统的金属模具作为拉挤成型模的芯棒制造工艺来说是不可能的。我们从2004年以来,根据复合绝缘子企业在生产和使用芯棒中遇到的实际问题,一直致力于无脱模剂复合绝缘子芯棒的开发。经过广大研究人员的努力,有关大专院校专家、学者给予的帮助,经过大量试验,用高强陶瓷作为成型模具通过改变传统加热方式,在环氧胶料中不添加任何脱模剂,生产出无脱模剂的耐高温环氧玻纤芯棒。经有关复合绝缘子制造企业在不进行机械打磨情况下,高温整体注射、挤包护套、平板模压硫化后,粘接强度完全符合有关要求,整支绝缘子在水煮后,未出现芯棒与硅橡胶脱离问题。从而从根本上解决了复合绝缘子企业的长期忧虑。可以说,无脱模剂复合绝缘子芯棒的研制成功,是环氧玻纤电绝缘棒制造业的有一次突破,意义不言而喻。


陕西泰普瑞电工绝缘技术有限公司

 
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