本發(fā)明屬于電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高環(huán)氧樹脂絕緣工器具表面電介質(zhì)性能的工藝方法。

背景技術(shù)：

隨著科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，對(duì)電力供應(yīng)的連續(xù)性和可靠性提出了越來越高的要求，電力企業(yè)必須使用現(xiàn)代化的科技手段減少停電次數(shù)，特別是臨時(shí)停電次數(shù)，帶電作業(yè)技術(shù)更是受到電力行業(yè)的重視。

帶電作業(yè)絕緣工器具是一種電力行業(yè)維護(hù)中不可或缺的基礎(chǔ)器材。目前，帶電作業(yè)絕緣工具大致可分為硬質(zhì)絕緣工器具和軟質(zhì)絕緣工器具。在實(shí)際使用時(shí)，帶電作業(yè)絕緣工器具不可避免的出現(xiàn)老化，影響操作人員的安全。

現(xiàn)有技術(shù)中，絕緣工器具老化可分為整體老化和局放老化兩大類。整體老化又主要分為受潮及長時(shí)間的整體材質(zhì)老化；局部老化則主要是指絕緣桿頂端長期在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，因局部滑閃、漏電、放電而引起的材質(zhì)表面老化。尤其對(duì)于超、特高壓帶電作業(yè)用工具，強(qiáng)電場(chǎng)造成的部分材質(zhì)老化，使工具有效絕緣距離減小，易于形成事故隱患。眾所周知，絕緣工器具現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，表面沾水和粘污穢是在所難免的，就造成了受潮和局部材料表面絕緣老化問題已成為影響絕緣板類絕緣工器具可用性和服役壽命的主要因素，給現(xiàn)場(chǎng)帶電作業(yè)帶來了極大困擾?？梢?，進(jìn)一步提高絕緣工器具的防潮和表面絕緣抗老化性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

絕緣工器具的防潮和表面抗老化性能與其表面特性有很大關(guān)系，因此對(duì)其表面進(jìn)行改性處理，改善絕緣工器具的防潮和表面抗老化性能不僅具有理論可行性，而且造價(jià)低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在問題，本發(fā)明提供一種提高環(huán)氧樹脂絕緣工器具表面電介質(zhì)性能的工藝方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種提高環(huán)氧樹脂絕緣工器具表面電介質(zhì)性能的工藝方法，其特征在于，所述方法包括：

反應(yīng)室抽真空；

反應(yīng)室內(nèi)注入氟氣；

在反應(yīng)室中對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行氣相氟化處理。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)室抽真空至0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr包括：

使用真空泵在室溫下抽真空至0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr；

開啟反應(yīng)室烘烤，烘烤溫度50℃-90℃，反應(yīng)室氣壓逐漸上升到1×10^-7torr-1.1×10^-7torr；

再次利用真空泵將反應(yīng)室氣壓抽真空至0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr，關(guān)閉烘烤。

進(jìn)一步地，所述在反應(yīng)室中對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行氣相氟化處理包括：

采用電子束電流加熱反應(yīng)室，并逐步增加電流至電鍍效率達(dá)到24a/s，持續(xù)蒸鍍預(yù)訂時(shí)間，關(guān)閉電子束電流；

將環(huán)氧樹脂放進(jìn)載入反應(yīng)室；

反應(yīng)室內(nèi)的水冷系統(tǒng)冷卻環(huán)氧樹脂；

再次開啟電子束電流加熱反應(yīng)室，并逐步增加電流至電鍍效率達(dá)到20a/s，持續(xù)蒸鍍預(yù)訂時(shí)間，關(guān)閉電子束電流。

本發(fā)明的一種可選方案為：

優(yōu)選地，所述環(huán)氧樹脂為環(huán)氧類聚合物。

進(jìn)一步地，所述氟氣在反應(yīng)室內(nèi)的濃度為20％。

進(jìn)一步地，所述氣相氟化處理的氟化溫度為50℃-90℃，氟化時(shí)間為30min–90min。

本發(fā)明的另一種可選方案為：

優(yōu)選地，所述環(huán)氧樹脂為硅橡膠類聚合物。

進(jìn)一步地，所述氟氣在反應(yīng)室內(nèi)的濃度為15％。

進(jìn)一步地，所述氣相氟化處理的氟化溫度為30℃-70℃，氟化時(shí)間為30min–90min。

本發(fā)明的有益效果是：通過本發(fā)明所示的工藝方法，可以改變絕緣工器上的環(huán)氧樹脂的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)，而不改變其任何體組成、結(jié)構(gòu)與特性，可以提高環(huán)氧樹脂表面電荷積累的抑制效果，致使電荷不能存儲(chǔ)在環(huán)氧樹脂表層中，從而改善絕緣工器具的防潮和表面抗老化性能，提高絕緣工器具的使用壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種提高環(huán)氧樹脂絕緣工器具表面電介質(zhì)性能的工藝方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中反應(yīng)室抽真空的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中在反應(yīng)室中對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行氣相氟化處理的流程示意圖；

圖4為環(huán)氧樹脂試樣的衰減全反射紅外吸收光譜；

圖5為環(huán)氧樹脂試樣的耐放電能力試驗(yàn)結(jié)果；

圖6為環(huán)氧樹脂試樣的表面電導(dǎo)率與水的接觸角；

圖7為環(huán)氧樹脂試樣在高純氮?dú)庵械谋砻骐娢凰p；

圖8為環(huán)氧樹脂試樣在50％rh重的表面電位衰減。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種提高環(huán)氧樹脂絕緣工器具表面電介質(zhì)性能的工藝方法，以提高絕緣工器具的使用壽命。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種提高環(huán)氧樹脂絕緣工器具表面電介質(zhì)性能的工藝方法的流程示意圖，參考圖1，該工藝方法包括：

s1：反應(yīng)室抽真空；

s2：反應(yīng)室內(nèi)注入氟氣；

s3：在反應(yīng)室中對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行氣相氟化處理。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中反應(yīng)室抽真空的流程示意圖，結(jié)合圖2，反應(yīng)室抽真空至0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr包括：

s11：使用真空泵在室溫下抽真空至0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr；

s12：反應(yīng)室烘烤，烘烤溫度50℃-90℃，反應(yīng)室氣壓逐漸上升到1×10^-7torr-1.1×10^-7torr；

s13：再次利用真空泵將反應(yīng)室氣壓抽真空至0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr，關(guān)閉烘烤。

本發(fā)明實(shí)施例中，可以通過真空泵對(duì)反應(yīng)室抽真空，真空泵的類型可以采用一級(jí)泵、機(jī)械泵等。

本發(fā)明實(shí)施例中，采用加熱后再抽真空的方式，可以消除反應(yīng)室內(nèi)的氣體吸附。

本發(fā)明實(shí)施例中，可以通過外界氣源向反應(yīng)室內(nèi)注入氟氣。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中在反應(yīng)室中對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行氣相氟化處理的流程示意圖，參見圖3，所述在反應(yīng)室中對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行氣相氟化處理包括：

s31：采用電子束電流加熱反應(yīng)室，并逐步增加電流至電鍍效率達(dá)到24a/s，持續(xù)蒸鍍預(yù)訂時(shí)間，關(guān)閉電子束電流；

s32：將環(huán)氧樹脂放進(jìn)載入反應(yīng)室；

s33：反應(yīng)室內(nèi)的水冷系統(tǒng)冷卻環(huán)氧樹脂；

s34：再次開啟電子束電流加熱反應(yīng)室，并逐步增加電流至電鍍效率達(dá)到20a/s，持續(xù)蒸鍍預(yù)訂時(shí)間，關(guān)閉電子束電流。

本發(fā)明實(shí)施例中，氣相氟化處理工藝參數(shù)包括：氟化溫度、氟化時(shí)間、氟氣濃度和反應(yīng)室中反應(yīng)混合氣的壓力，后兩者確定反應(yīng)室中氟氣的總量。

本發(fā)明實(shí)施例中，反應(yīng)室的氣壓設(shè)定為0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr，這是由于在氟氣的總量不變的條件下，反應(yīng)室中反應(yīng)混合氣的壓力對(duì)聚合物絕緣工器具的氟化沒有明顯的影響，因此，基于實(shí)際氟化工藝的操作便捷性、安全性和生產(chǎn)效率考慮，反應(yīng)室中反應(yīng)混合氣的壓力應(yīng)維持在負(fù)壓，最好為0.5×10^-8torr-0.6×10^-8torr。

本發(fā)明實(shí)施例中，環(huán)氧樹脂可以選用環(huán)氧類聚合物或硅橡膠類聚合物，環(huán)氧類聚合物絕緣的氟化反應(yīng)速度不是特別高，因此，氟氣在反應(yīng)室內(nèi)的濃度可以為20％以下，最好為20％，此濃度為商業(yè)氟氣的濃度最大值；而硅橡膠類聚合物的氟化反應(yīng)速度較高，為控制反應(yīng)的劇烈程度，氟氣的濃度應(yīng)控制在15％以下，最好為15％。

氟化溫度和氟化時(shí)間是工藝上兩個(gè)易于控制和重要的參數(shù)，在反應(yīng)室中氟氣未被耗盡的前提下，氟化溫度越高、氟化時(shí)間越長氟化層的厚度和氟化度越大。因此，這兩個(gè)參數(shù)可綜合考慮，氟化溫度高時(shí)、氟化時(shí)間可適當(dāng)縮短，氟化溫度低時(shí)、氟化時(shí)間需適當(dāng)延長。具體地，對(duì)于環(huán)氧類聚合物絕緣的氟化，氟化溫度可選在50℃-90℃的范圍、氟化時(shí)間維持在30min–90min(取決于環(huán)氧類聚合物的具體配方)；而對(duì)于硅橡膠類聚合物的氟化，氟化溫度可選在30℃-70℃的范圍、氟化時(shí)間維持在30min–90min(同樣也關(guān)聯(lián)于硅橡膠類聚合物的具體配方)。

實(shí)驗(yàn)分析：

將環(huán)氧樹脂試樣分別采用本發(fā)明實(shí)施例所示的的工藝方法進(jìn)行處理，其工藝參數(shù)中的氟化溫度分別為25℃、55℃和85℃，氟化時(shí)間均為60min，氟氣濃度均為12.5％，反應(yīng)室的氣壓為為0.5×10^-8torr，即具有三種不同的環(huán)氧樹脂試樣。

圖4為環(huán)氧樹脂試樣的衰減全反射紅外吸收光譜，參考圖4可知，原試樣的所有特征吸收在氟化后被顯著地減弱或甚至消失，同時(shí)這三種環(huán)氧樹脂試樣的衰減全反射紅外吸收光譜中在波數(shù)900-1300cm^-1的范圍內(nèi)出現(xiàn)了強(qiáng)的、寬的c-f吸收峰，及在波數(shù)1765cm^-1附近出現(xiàn)了羰基(c＝o)吸收。因此，環(huán)氧樹脂的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生了本質(zhì)的變化，表明氟原子已被成功引入環(huán)氧樹脂試樣的表層。另外，圖4的對(duì)比結(jié)果同時(shí)顯示在相同的氟化處理時(shí)間(60min)下，氟化溫度越高(如85℃比25℃)，環(huán)氧樹脂試樣的特征吸收減弱越顯著，被引入的氟原子量肯定也較多，需要指出，三種環(huán)氧樹脂試樣在900-1300cm^-1波數(shù)范圍的譜強(qiáng)度沒有明顯的不同，不意味著它們具有相近的氟化度，這是因?yàn)樗p全反射紅外吸收光譜中存在來自未氟化的內(nèi)層貢獻(xiàn)。

圖5為環(huán)氧樹脂試樣的耐放電能力試驗(yàn)結(jié)果，參考圖5可知，在25℃、55℃和85℃下氟化的三種環(huán)氧樹脂試樣的均耐放電燒蝕能力(次數(shù))與原試樣相比分別增大了2.6、3.0和2.9倍，平均交流閃絡(luò)電壓也得到提高。

圖6為環(huán)氧樹脂試樣的表面電導(dǎo)率與水的接觸角，參考圖6可知，不管是在高純氮?dú)庵羞€是在50％rh下，測(cè)量結(jié)果表明氟化使環(huán)氧樹脂的表面電導(dǎo)率增大了約1個(gè)數(shù)量級(jí)，且表面電導(dǎo)率隨氟化溫度的提高而增大。

圖7為環(huán)氧樹脂試樣在高純氮?dú)庵械谋砻骐娢凰p，圖8為環(huán)氧樹脂試樣在50％rh重的表面電位衰減，參考圖7及圖8可知，與圖6中的表面電導(dǎo)率測(cè)量結(jié)果一致，由于較高的表面電導(dǎo)率，這三種環(huán)氧樹脂試樣在高純空氣或50％rh環(huán)境中，比原試樣顯現(xiàn)較快的表面電位衰減。

這一表面基本電學(xué)性能的變化盡管沒有引起環(huán)氧絕緣交流閃絡(luò)電壓的明顯增大，但如能預(yù)料的及現(xiàn)有的研究結(jié)果所表明，環(huán)氧絕緣表面電導(dǎo)率的增大、有利于抑制直流場(chǎng)下表面電荷的積累，因此會(huì)提高環(huán)氧絕緣的直流閃絡(luò)性能。

綜上所述，通過本發(fā)明實(shí)施例所示的工藝方法，可以改變絕緣工器上的環(huán)氧樹脂的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)，而不改變其任何體組成、結(jié)構(gòu)與特性，可以提高環(huán)氧樹脂表面電荷積累的抑制效果，致使電荷不能存儲(chǔ)在環(huán)氧樹脂表層中，從而改善絕緣工器具的防潮和表面抗老化性能，提高絕緣工器具的使用壽命。

以上所舉實(shí)施例為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，僅用來方便說明本發(fā)明，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，若在不脫離本發(fā)明所提技術(shù)特征的范圍內(nèi)，利用本發(fā)明所揭示技術(shù)內(nèi)容所作出局部更動(dòng)或修飾的等效實(shí)施例，并且未脫離本發(fā)明的技術(shù)特征內(nèi)容，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)特征的范圍內(nèi)。