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        混料工藝對法蘭澆注劑性能的影響

        2013-11-07 07:46:34井瓊瓊司曉闖徐衛(wèi)星祁萬斌
        河南科技 2013年18期
        關(guān)鍵詞:工藝

        井瓊瓊 司曉闖 張 倩 徐衛(wèi)星 祁萬斌

        (平高集團有限公司,河南 平頂山 467000)

        絕緣子作為必備的絕緣裝置,廣泛應(yīng)用于開關(guān)設(shè)備、輸電線路、變電站等電力系統(tǒng)。 絕緣子一般由瓷質(zhì)絕緣子和復(fù)合絕緣子,隨著社會工業(yè)的發(fā)展,復(fù)合絕緣子應(yīng)用越來越多。 復(fù)合絕緣子主要由傘裙護套、環(huán)氧樹脂玻璃纖維纏繞管(芯棒)、端部金屬附件組成,其中重要的一個工藝環(huán)節(jié)是端部金屬附件與環(huán)氧樹脂玻璃纖維纏繞管的粘接,即法蘭的澆裝,將環(huán)氧樹脂膠注入到法蘭與玻璃纖維管(棒)的間隙內(nèi),加溫固化,形成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)的固化物,把兩者結(jié)合成一個整體,如圖1 所示。

        法蘭的澆裝劑一般由環(huán)氧樹脂、固化劑、促進劑、填料等組成,其性能不僅取決于原料本身的結(jié)構(gòu)和性能,被粘物表面的結(jié)構(gòu)和膠黏特性, 還與澆裝劑的制備工藝有密切的關(guān)系,本文的研究目的是對比分析兩種混料方式對法蘭澆裝劑性能的影響。

        圖1 空心復(fù)合絕緣子示意圖

        1 實驗部分

        1.1 原料與試劑

        環(huán)氧樹脂:EP CYD-128;增韌劑:溫州清明化工有限公司;固化劑:大連金世光電材料有限公司;硅微粉:東??h白塔埠鎮(zhèn)譽文石英制品廠;促進劑:分析純,上海三愛思試劑有限公司。

        1.2 試樣制備

        將硅微粉在100±5℃烘箱中烘2 小時后,自然冷卻到常溫備用。 將環(huán)氧樹脂、增韌劑、固化劑、硅微粉、促進劑按照一定配比稱量好備用。

        1.2.1 人工攪拌制備法蘭澆裝劑試樣。 人工攪拌制備法蘭澆裝劑試樣工藝流程見圖2,試樣標記為Ⅰ。采用人工間歇式攪拌,攪拌完畢后,放置一段時間后,使用注射槍灌膠。 將環(huán)氧樹脂、增韌劑、固化劑按照一定配比加熱熔融后,加入事先烘干稱量好的硅微粉攪拌,按同一方向攪拌,直至無明顯白色粉狀物。

        圖2 人工攪拌制備法蘭澆裝劑試樣工藝流程圖

        1.2.2 機械抽真空攪拌制備法蘭澆裝劑試樣。 機械攪拌制備法蘭澆裝劑試樣工藝流程見圖3,試樣標記為Ⅱ。攪拌使用可傾式行星攪拌機,采用多層漿葉及刮臂攪拌,不出現(xiàn)混合死點,在真空狀態(tài)下攪拌,達到良好的排氣除泡效果,在恒定壓力下出料,均勻灌膠。

        圖3 機械攪拌制備法蘭澆裝劑試樣工藝流程圖

        1.3 主要設(shè)備及儀器

        可傾式行星真空攪拌機:群興化工設(shè)備有限公司;拉力試驗機:TCS-2000, 高鐵檢測儀器; 塑料沖擊試驗機:GT-7045-MDL,高鐵檢測儀器;玻璃化轉(zhuǎn)變溫度測試儀Tg:美國TA 公司DSC 儀器。

        1.4 性能測試

        拉伸強度、 彎曲強度及沖擊強度測試按GB/T2567-2008測試;玻璃化轉(zhuǎn)變溫度按GB/T19466.2-2004 測試。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 力學(xué)性能

        表1 給出了不同混料工藝澆裝劑的力學(xué)性能。 從表1 中可以看出,Ⅱ的拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度相較于Ⅰ都有所提高, 其中拉伸強度提高了57MPa, 彎曲強度提高了114MPa,沖擊強度提高了0.04kJ/m2。 抽真空機械攪拌能夠使環(huán)氧樹脂和填料充分混合均勻, 避免填料的團聚和分布不均等,脫氣徹底,減少混合料殘存的氣泡,使環(huán)氧樹脂、固化劑、硅微粉和促進劑在儲料罐內(nèi)多個方向進行交叉運動,提高幾種物料的混合頻率,改善了混合均勻度,也使物料充分的反應(yīng),形成更均勻的交聯(lián)結(jié)構(gòu),在一定程度上提高了材料的機械強度。

        表1 法蘭澆裝劑的機械性能

        圖4 I 和II 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度對比

        從圖4 可以看出,Ⅱ的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于Ⅰ,從112℃升至120℃,提高了8℃。一般來說,環(huán)氧樹脂絕緣材料的強度和Tg 取決于材料本身和澆注工藝。通過優(yōu)化配方提高和澆注工藝提高混合料的交聯(lián)密度,從而提升澆注件在高溫環(huán)境中的耐受能力。 在材料配方確定后,通過改善澆注工藝,在真空狀態(tài)下采用機械攪拌,混合均勻,提高交聯(lián)密度,在一定范圍內(nèi)提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,材料力學(xué)性能也得到一定的提高,有效的提高了在高溫環(huán)境中耐受力。

        3 結(jié)論

        行星式真空攪拌機能夠達到最佳的攪拌效果, 改善生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境, 使硅微粉等幾種物料在攪拌過程分布均勻,較少混合料中的氣泡,從而減少了在灌膠固化過程中形成應(yīng)力集中區(qū)域,提高了材料的力學(xué)性能。

        與人工攪拌法蘭澆裝劑基本性能相比, 采用真空狀態(tài)下機械攪拌的法蘭澆裝劑Tg 為120℃,可提高8℃;拉伸強度可達468MPa, 提高57MPa; 彎曲強度可達855MPa, 提 高 了114 MPa,沖擊強度可達0.09kJ/m2,提高了0.04kJ/m2,各項機械性能均優(yōu)于人工攪拌制得的澆裝劑,提高了產(chǎn)品耐高溫的能力。

        [1]俞翔宵,俞贊琪,陸惠英.環(huán)氧樹脂電絕緣材料[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社2006

        [2]金曉潔,鄒永順.慣性元件環(huán)氧樹脂澆注工藝的探討.工藝與材料,2000,8(2):68-72

        [3]劉運學(xué),王曉丹,范兆榮,古亞新等.硅微粉填料對環(huán)氧灌封材料澆注性能的影響.2009,23(4):30-32

        [4]郝留成,王海軍,田浩等.高Tg 高性能環(huán)氧樹脂澆注配方及性能研究.高壓電器通訊2011,4:31-33

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