專利名稱：：耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂技術(shù)，特別是一種耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑。(二)
背景技術(shù)：
：絕緣子是輸電網(wǎng)架的重要元件，是高壓、超高壓電力輸送線路上的必用品。在絕緣材料的選擇上，早期使用陶瓷，目前大多采用玻璃纖維與基體樹脂復(fù)合來替代。與傳統(tǒng)的陶瓷絕緣子相比，除有相當(dāng)?shù)碾娊^緣性外，復(fù)合絕緣子還具有尺寸小、重量輕、機(jī)械強(qiáng)度高、不易破碎、無需零值檢測、耐污閃性能高、制造工藝簡便、能耗小等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用于電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電的各個(gè)系統(tǒng)中。隨著國內(nèi)電力系統(tǒng)的更新和發(fā)展，對(duì)絕緣材料的需求也日益擴(kuò)大，采用以環(huán)氧樹脂為基體，玻璃纖維增強(qiáng)的FRP材料已經(jīng)作為目前絕緣子領(lǐng)域應(yīng)用及研究的主題。復(fù)合絕緣子其最主要的構(gòu)件是芯棒，采用拉擠生產(chǎn)工藝。主要的性能是能耐超高電壓(一般指3301000KV)，另外對(duì)玻璃鋼的抗彎性能也有一定要求，考慮到絕緣材料使用的特殊性、安全性，我們國家專門制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如固體電工絕緣材料工頻擊穿電壓、擊穿場強(qiáng)和耐電壓試驗(yàn)方法GB1408-1978，絕緣子試驗(yàn)方法——機(jī)械試驗(yàn)方法，主要要求為工頻擊穿電壓需^50KV/cm，15(TC下熱態(tài)抗彎達(dá)到300MPa。因?yàn)榻^緣性要求極高，客戶一般采用環(huán)氧樹脂體系，故在采用E玻璃成分不變的前提下，需通過研制一種新型的浸潤劑要能和環(huán)氧樹脂具備優(yōu)良的相容性，提高界面結(jié)合的效果，以達(dá)到復(fù)合絕緣子能耐超高電壓的要求。(三)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑，采用該浸潤劑生產(chǎn)的直接無捻粗紗，不但能滿足客戶拉擠生產(chǎn)絕緣子芯棒，而且能與環(huán)氧樹脂相容性好，并且能使制品的電性能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑，其特征在于所述浸潤劑由偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑A、成膜劑B、pH值調(diào)節(jié)劑和去離子水制成，所述浸潤劑的固體質(zhì)量占浸潤劑總質(zhì)量的510%，余量為水(包括原料自身帶的水加上配制浸潤劑加入的去離子水)；所述偶聯(lián)劑采用硅烷偶聯(lián)劑；所述潤滑劑采用水溶性的PEG類潤滑劑；所述成膜劑A采用環(huán)氧樹脂乳液A，所述環(huán)氧樹脂乳液A中的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量在180300;所述成膜劑B采用環(huán)氧樹脂乳液B，所述環(huán)氧樹脂乳液B中的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量在5001500;所述pH值調(diào)節(jié)劑采用酸；所述浸潤劑的各組分以其固含量計(jì)占浸潤劑固體質(zhì)量的比例如下偶聯(lián)劑512%;潤滑劑110%;成膜劑A1075%;成膜劑B1075%;成膜劑A+成膜劑B8085%pH值調(diào)節(jié)劑15%進(jìn)一步，本發(fā)明優(yōu)選所述浸潤劑中各組分以其固含量計(jì)占浸潤劑固體質(zhì)量的比例如下本發(fā)明所述浸潤劑的pH值在28，優(yōu)選pH值在37。本發(fā)明所述的偶聯(lián)劑一般采用硅烷偶聯(lián)劑，本發(fā)明適用的硅烷偶聯(lián)劑可選用的產(chǎn)品牌號(hào)有A-172，A-174，A-1100、A-187等。偶聯(lián)劑的作用，不但在拉絲過程保護(hù)纖維，而且在與基體樹脂偶聯(lián)，起玻璃纖維和基體樹脂間的偶聯(lián)作用，因此是影響玻璃纖維強(qiáng)度以及玻璃鋼制品強(qiáng)度的關(guān)鍵，合適的偶聯(lián)劑選擇，可以使生產(chǎn)出來的FRP產(chǎn)品具有更好的電氣性能和機(jī)械性能。在浸潤劑中，硅烷偶聯(lián)劑的使用量一般占浸潤劑固體質(zhì)量的315%，本發(fā)明選用了更為合適的512%范圍，以保證有足夠的含量，起到保護(hù)纖維和偶聯(lián)作用。本發(fā)明更優(yōu)選硅烷偶聯(lián)劑的用量為浸潤劑固體質(zhì)量的810%。本發(fā)明的潤滑劑可采用水溶性的有機(jī)化合物，特別是PEG類潤滑劑，如PEG400、PEG600、PEG1000、PEG3000等。一般采用的質(zhì)量以固含量計(jì)為浸潤劑固體質(zhì)量的110%，潤滑劑的用量以滿足玻璃纖維在拉絲、后處理、使用過程的潤滑效果為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)的原則是夠用就可，太多的潤滑劑會(huì)影響原絲間的粘結(jié)效果，并且會(huì)影響最終玻璃鋼制品的電氣及機(jī)械性能，本發(fā)明中潤滑劑采用最佳的用量范圍為35%。本發(fā)明的成膜劑A、成膜劑B作為浸潤劑的主要成分起到保護(hù)纖維，并且對(duì)最終制品的電氣性能、機(jī)械強(qiáng)度起著決定性的影響。通常可選用的成膜劑有環(huán)氧類乳液、聚酯類乳液等。需在以上幾類成膜劑中挑選合適的種類。一般比較常用的成膜劑配合(成膜劑A/成膜劑B):環(huán)氧/環(huán)氧，環(huán)氧/聚酯，聚酯/聚酯。為了提高與環(huán)氧樹脂的相容性，達(dá)到電氣性能好、強(qiáng)度高的要求，本發(fā)明的采用環(huán)氧/環(huán)氧的配合，即采用兩種環(huán)氧樹脂乳液組合使用，其中環(huán)氧樹脂乳液A中的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量相對(duì)較小，一般可在180300，優(yōu)選環(huán)氧當(dāng)量在200300;環(huán)氧樹脂乳液B中環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量相對(duì)較大，一般可在5001500，優(yōu)選環(huán)氧當(dāng)量在8001500。本發(fā)明優(yōu)選環(huán)氧樹脂乳液A的用量以其固含量計(jì)為浸潤劑固體質(zhì)量的3550X，優(yōu)選環(huán)氧樹脂乳液B的用量以其固含量計(jì)為浸潤劑固體質(zhì)量的3550X，優(yōu)選環(huán)氧樹脂乳液A和環(huán)氧樹脂乳液B的總用量以它們的固含量計(jì)為浸潤劑固體質(zhì)量的8385%。本發(fā)明采用不同當(dāng)量的環(huán)氧乳液搭配使用，主要是考慮到玻璃纖維紗的集束性、及紗質(zhì)、浸透性一般使用環(huán)氧當(dāng)量小的乳液，對(duì)應(yīng)的玻纖紗質(zhì)軟，集束性差些、易浸透；而使用環(huán)氧當(dāng)量大的乳液，對(duì)應(yīng)的玻纖紗質(zhì)硬，集束性好、浸透性略差。兩者搭配使用，可以起到提高玻璃纖維的耐磨性、改善浸透性，提高機(jī)械強(qiáng)度的作用。本發(fā)明采用偶聯(lián)劑810%;潤滑劑35%;成膜劑A3550%;成膜劑B3550%;成膜劑A+成膜劑B8385%pH值調(diào)節(jié)劑23%這樣的組合可保證玻璃纖維與環(huán)氧樹脂具備良好的浸透、優(yōu)越的電氣性能與機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明使用的環(huán)氧樹脂乳液可使用市售商品。本發(fā)明的pH調(diào)節(jié)劑用于偶聯(lián)劑的分散和水解，通常采用酸，有機(jī)酸或無機(jī)酸均可，如可使用檸檬酸、醋酸、甲酸、乙酸、硼酸等。浸潤劑中的偶聯(lián)劑的分散需要在一定的pH條件下水解，具體看偶聯(lián)劑的種類和分散要求。配制好的浸潤劑，一般要求在一定的pH范圍存儲(chǔ)和使用，pH值的范圍一般可在28，通常會(huì)在37之間的酸性環(huán)境。本發(fā)明優(yōu)選硼酸作為pH調(diào)節(jié)劑。本發(fā)明耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗浸潤劑的配制方法包括以下步驟在一個(gè)干凈的容器中加入一半總量去離子水，然后再加入浸潤劑成分中酸的量，充分?jǐn)嚢?5分鐘后，再緩慢加入浸潤劑成分中的硅烷偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌2530分鐘；浸潤劑成分中的潤滑劑在3倍于其量的溫去離子水(4050°C)中充分?jǐn)嚢柘♂尯蠹尤肴萜?；浸潤劑成分中成膜劑A、成膜劑B分別采用成膜劑量的3倍水進(jìn)稀釋；若浸潤劑pH值不能達(dá)到最佳范圍，加入適量的酸進(jìn)行調(diào)整并攪拌均勻，直至pH值達(dá)到最佳范圍。本發(fā)明玻璃纖維的L.0.I(玻璃纖維的可燃物含量，即浸潤劑涂附在玻璃纖維上的量占玻璃纖維質(zhì)量的比例，下同)控制在0.51.0%，具體的值需要根據(jù)原料本身的性能，從產(chǎn)品需要達(dá)到的性能指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果來看，L.0.I在O.50.9%生產(chǎn)的產(chǎn)品，電氣性能、機(jī)械強(qiáng)度能夠滿足要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述浸潤劑能與環(huán)氧樹脂相容性好，并且能使制品的電性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，從而滿足市場及應(yīng)用需求。具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的說明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不受以下實(shí)施例的任何制約。本發(fā)明實(shí)施例使用的浸潤劑各組分如下所述偶聯(lián)劑使用環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑，產(chǎn)品牌號(hào)為A-187;所述潤滑劑使用PEG600;所述成膜劑A使用環(huán)氧樹脂乳液A，牌號(hào)為Neoxil965D(生產(chǎn)廠家荷蘭DSM公司)；所述成膜劑B采用環(huán)氧樹脂乳液B，牌號(hào)為Neoxil8294(生產(chǎn)廠家荷蘭DSM公司)；所述pH值調(diào)節(jié)劑采用硼酸。本發(fā)明各實(shí)施例中，浸潤劑中水的含量占浸潤劑總質(zhì)量的90%。下面是一些配方的實(shí)例和測試結(jié)果，其中的數(shù)值均為各組分以其固含量計(jì)占浸潤劑固體質(zhì)量的百分比。組分實(shí)例1實(shí)例2實(shí)例3實(shí)例4實(shí)例5實(shí)例6偶聯(lián)劑5.57.08.09.510.012.05<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從以上的配方測試實(shí)例，我們可以從中看出，實(shí)施例l-6均基本符合要求，其中實(shí)施例3、4較佳。本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的技術(shù)特點(diǎn)，通過浸潤劑原料的選擇，配方的優(yōu)化，采用合適的玻璃纖維生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出滿足該領(lǐng)域需求的無堿玻璃纖維直接紗產(chǎn)品。權(quán)利要求一種耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑，其特征在于所述浸潤劑由偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑A、成膜劑B、pH值調(diào)節(jié)劑和去離子水制成，所述浸潤劑的固體質(zhì)量占浸潤劑總質(zhì)量的5～10％，余量為水；所述偶聯(lián)劑采用硅烷偶聯(lián)劑；所述潤滑劑采用水溶性的PEG類潤滑劑；所述成膜劑A采用環(huán)氧樹脂乳液A，所述環(huán)氧樹脂乳液A中的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量在180～300；所述成膜劑B采用環(huán)氧樹脂乳液B，所述環(huán)氧樹脂乳液B中的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量在500～1500；所述pH值調(diào)節(jié)劑采用酸；所述浸潤劑的各組分以其固含量計(jì)占浸潤劑固體質(zhì)量的比例如下偶聯(lián)劑5～12％；潤滑劑1～10％；成膜劑A10～75％；成膜劑B10～75％；成膜劑A+成膜劑B80～85％pH值調(diào)節(jié)劑1～5％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑，其特征在于所述浸潤劑中各組分以其固含量計(jì)占浸潤劑固體質(zhì)量的比例如下偶聯(lián)劑810%;潤滑劑35%;成膜劑A3550%;成膜劑B3550%;成膜劑A+成膜劑B8385%pH值調(diào)節(jié)劑23%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑，其特征在于所述浸潤劑的pH值在28。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑，其特征在于所述浸潤劑的pH值在37。5.根據(jù)權(quán)利要求14之一所述的耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑選自下列牌號(hào)之一的產(chǎn)品A-172，A-174，A-1100、A-187。6.根據(jù)權(quán)利要求14之一所述的耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑，其特征在于所述的PEG類潤滑劑選自下列之一PEG400、PEG600、PEGIOOO、PEG3000。7.根據(jù)權(quán)利要求14之一所述的耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑，其特征在于所述的PH值調(diào)節(jié)劑選自下列之一檸檬酸、醋酸、甲酸、乙酸、硼酸。8.根據(jù)權(quán)利要求14之一所述的耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑，其特征在于所述環(huán)氧樹脂乳液A中的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量為200300。9.根據(jù)權(quán)利要求14之一所述的耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑，其特征在于所述環(huán)氧樹脂乳液B中環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量為8001500。全文摘要本發(fā)明公開了一種耐超高電壓絕緣子用無堿玻璃纖維直接紗的浸潤劑，所述浸潤劑由偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑A、成膜劑B、pH值調(diào)節(jié)劑和去離子水制成，所述浸潤劑的固體質(zhì)量占浸潤劑總質(zhì)量的5～10％，余量為水；所述成膜劑A采用環(huán)氧樹脂乳液A，所述環(huán)氧樹脂乳液A中的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量在180～300；所述成膜劑B采用環(huán)氧樹脂乳液B，所述環(huán)氧樹脂乳液B中的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量在500～1500。所述浸潤劑的各組分以其固含量計(jì)占浸潤劑固體質(zhì)量的比例如下偶聯(lián)劑5～12％，潤滑劑1～10％，成膜劑A10～75％，成膜劑B10～75％，成膜劑A+成膜劑B80～85％，pH值調(diào)節(jié)劑1～5％。本發(fā)明所述浸潤劑能與環(huán)氧樹脂相容性好，并且能使制品的電性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，從而滿足市場及應(yīng)用需求。文檔編號(hào)C03C25/36GK101746963SQ200910155658公開日2010年6月23日申請(qǐng)日期2009年12月29日優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日發(fā)明者張毓強(qiáng),張燕,米娜,費(fèi)其鋒申請(qǐng)人:巨石集團(tuán)有限公司