本發(fā)明涉及高壓輸變電領(lǐng)域，尤其涉及高壓斷路器用復(fù)合空心絕緣子。

背景技術(shù)：

復(fù)合空心絕緣子(套管)在高壓輸變電領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如應(yīng)用于斷路器、互感器、開關(guān)設(shè)備等。其一般由環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合管與其外部的硅橡膠傘裙組成。當(dāng)應(yīng)用于斷路器時，在某些情況下，空心復(fù)合套管內(nèi)部的裝置或端部會出現(xiàn)電弧、電暈等現(xiàn)象，其產(chǎn)生的高溫直接作用于環(huán)氧層內(nèi)壁，或者是電弧產(chǎn)生的等離子體以及斷路器內(nèi)sf6分解產(chǎn)生的腐蝕性氣體沖擊到裸露的環(huán)氧層內(nèi)壁。聚環(huán)氧乙烷本身耐高溫?zé)g、耐電弧及電暈?zāi)芰τ邢?，可能會出現(xiàn)嚴(yán)重的表面燒蝕漏電的狀況。因此，如何提高復(fù)合空心絕緣子的耐電弧性對于該產(chǎn)品在特定環(huán)境中應(yīng)用至關(guān)重要。

在現(xiàn)有技術(shù)中，將氟塑料管套在聚環(huán)氧乙烷/玻璃纖維復(fù)合管內(nèi)，利用氟塑料的耐電弧性來防止電弧、電暈等對空心復(fù)合管內(nèi)壁的破壞。但是，由于氟塑料管的直徑要與空心復(fù)合管相匹配，變換不同系列絕緣子產(chǎn)品時需要制備不同直徑的氟塑料管，其靈活性差。而且，氟塑料管的管壁比較厚，對于大型的中空絕緣子產(chǎn)品而言，氟塑料中空管生產(chǎn)難度大，成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種一體化的復(fù)合空心絕緣子，其不僅提高絕緣子內(nèi)壁瞬時耐高溫性能，而且絕緣子整體壁厚基本上不變，不影響絕緣子的力學(xué)性能。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明的一個方面提供一種復(fù)合空心絕緣子，包括環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合管和位于環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合管內(nèi)側(cè)、與其一體化的聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜，所述氟塑料為全氟乙丙烯共聚物和/或聚四氟乙烯。

在某些實(shí)施方案中，聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜以聚酰亞胺層面向環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合管的方式熱粘結(jié)于其內(nèi)側(cè)，即環(huán)氧樹脂層上。

在某些實(shí)施方案中，聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜還摻雜有導(dǎo)熱性納米粒子。所述導(dǎo)熱性納米粒子優(yōu)選摻雜在聚酰亞胺層中。

本發(fā)明的另一個方面提供一種制備復(fù)合空心絕緣子的方法，包括使聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜以聚酰亞胺層面向環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合管的方式熱粘結(jié)于其內(nèi)側(cè)的步驟，所述氟塑料為全氟乙丙烯共聚物和/或聚四氟乙烯。

根據(jù)本發(fā)明，通過將聚酰亞胺/全氟乙丙烯共聚物復(fù)合膜(pi/fep)或聚酰亞胺/聚四氟乙烯復(fù)合膜(pi/ptfe)熱粘結(jié)于環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合管的內(nèi)側(cè)，提高了復(fù)合空心絕緣子內(nèi)壁耐瞬時高溫及電壓能力。而且，容易選擇pi/ptfe或pi/fep膜厚度，使整個絕緣子的壁厚保持基本不變，利于生產(chǎn)和保持原有力學(xué)性能。

附圖說明

參考以下附圖對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明，以便于更全面地理解本發(fā)明，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的復(fù)合空心絕緣子的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1、實(shí)施例3和比較例1的耐溫性測量結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種制造工藝簡單的，能夠提高復(fù)合空心絕緣子內(nèi)壁耐瞬時高溫及電壓能力，同時保持原有力學(xué)性能的復(fù)合空心絕緣子。

復(fù)合空心絕緣子

本發(fā)明的復(fù)合空心絕緣子包括環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合管和位于環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合管內(nèi)側(cè)、與其一體化的聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜。

根據(jù)某些實(shí)施方案，復(fù)合空心絕緣子包括環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合管和位于其外部的硅橡膠傘裙。環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合管的厚度一般可以為0.4-5cm，管內(nèi)徑一般可以為5-100cm。

根據(jù)某些實(shí)施方案，聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜以聚酰亞胺層面向環(huán)氧樹 脂/玻璃纖維復(fù)合管的方式熱粘結(jié)于其內(nèi)側(cè)，使氟塑料成為空心絕緣子的內(nèi)壁層。本發(fā)明的熱粘結(jié)方式充分利用了聚酰亞胺(pi)與氟塑料以及與環(huán)氧樹脂的良好粘接性能，使聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜牢固結(jié)合于環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合管的內(nèi)壁上(一體化)。同時，聚酰亞胺本身也具有優(yōu)異的耐電暈，耐高壓及耐高溫的性能，其與耐電弧性能優(yōu)異的氟塑料(耐電弧能力可達(dá)300s)組成的復(fù)合膜可以充分提高復(fù)合空心絕緣子內(nèi)壁耐瞬時高溫及電壓能力。

本發(fā)明的上述一體化設(shè)計可以在復(fù)合空心絕緣子生產(chǎn)過程中直接形成耐瞬時高溫和耐電壓的復(fù)合膜內(nèi)壁，相同牌號的復(fù)合膜可以方便做各種大小的中空絕緣子，而無需根據(jù)不同系列絕緣子產(chǎn)品而單獨(dú)制備氟塑料管套，從而靈活性大大提高。另外，復(fù)合膜內(nèi)壁的厚度可以遠(yuǎn)小于環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合管的厚度(例如，聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜的厚度可以小于100μm)，使整個絕緣子的壁厚保持基本不變，利于生產(chǎn)和保持原有力學(xué)性能。

根據(jù)某些實(shí)施方案，聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜是可以商購的，例如杜邦的產(chǎn)品150fcr。根據(jù)某些實(shí)施方案，聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜可以通過將全氟乙丙烯共聚物膜和/或聚四氟乙烯膜與聚酰亞胺膜加熱粘結(jié)而獲得。

根據(jù)某些實(shí)施方案，聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜的厚度在5至200μm范圍內(nèi)，例如25μm，38μm，63.5μm等。

根據(jù)某些實(shí)施方案，聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜可以是多個聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜的組合體，前提是至少一個最外層是聚酰亞胺層。

根據(jù)某些實(shí)施方案，為了進(jìn)一步提高聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜的耐高溫性能，可以在聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜中摻雜導(dǎo)熱性納米粒子，例如al2o3、sio2、tio2、mgo2、zno2、bn、aln3、sic、al(oh)3和mg(oh)2納米粒子中一種或其組合?？紤]到制備容易性，優(yōu)選在聚酰亞胺層中摻雜納米粒子。例如，在聚酰亞胺膜的制備過程中，在形成膜之前將納米粒子摻到聚酰亞胺溶液或熔融體中。

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的復(fù)合空心絕緣子的結(jié)構(gòu)示意圖。復(fù)合空心絕緣子套管100包括位于環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合管內(nèi)側(cè)的聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜，其中內(nèi)層110為氟塑料層(fep或ptfe層)，中 間層120為pi層，外層130為環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合層，各層依次結(jié)合在一起。絕緣子套管外為硅膠傘裙結(jié)構(gòu)等(圖中未顯示)。

本發(fā)明的復(fù)合空心絕緣子廣泛應(yīng)用于高壓輸變電領(lǐng)域，例如應(yīng)用于斷路器、互感器、開關(guān)設(shè)備等。優(yōu)選地，本發(fā)明的復(fù)合空心絕緣子用作高壓斷路器用復(fù)合空心絕緣子。

制備復(fù)合空心絕緣子的方法

本發(fā)明還涉及一種制備復(fù)合空心絕緣子的方法，該方法包括使聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜以聚酰亞胺層面向環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合管的方式熱粘結(jié)于其內(nèi)側(cè)的步驟。

根據(jù)某些實(shí)施方案，可以將聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜以氟塑料層面朝內(nèi)繞包在金屬圓柱上并且加熱粘結(jié)，然后，將涂敷有聚環(huán)氧乙烷的玻璃纖維布以涂有聚環(huán)氧乙烷的面向內(nèi)的方式繞在聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜上，再加熱固化，得到含有聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜的聚環(huán)氧乙烷復(fù)合管。

根據(jù)某些實(shí)施方案，將上述的聚環(huán)氧乙烷復(fù)合管經(jīng)生產(chǎn)復(fù)合空心絕緣子的常規(guī)后續(xù)工序處理，得到內(nèi)壁上具有聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜的復(fù)合空心絕緣子。

關(guān)于“聚酰亞胺/氟塑料復(fù)合膜”的詳細(xì)描述，參見上面的“復(fù)合空心絕緣子”部分。

具體實(shí)施例

以下通過舉例說明的方式示出若干具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，設(shè)想了其他實(shí)施例并可以進(jìn)行修改。因此，以下的具體實(shí)施例不具有限制性意義。

具體實(shí)施例中使用的主要原料總結(jié)在下表1中。

表1

比較例1(聚環(huán)氧乙烷/玻璃纖維復(fù)合管)

在玻璃纖維布上涂敷聚環(huán)氧乙烷，繞包在金屬圓柱上，然后高溫固化，得到聚環(huán)氧乙烷/玻璃纖維復(fù)合管。

實(shí)施例1

將杜邦公司的型號為150fn019的pi/fep復(fù)合膜(厚度為38um)以fep面朝內(nèi)繞包在金屬圓柱上，將疊包部分用熱風(fēng)槍加熱粘結(jié)。然后以現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝在玻璃纖維布上涂敷聚環(huán)氧乙烷，再將玻璃纖維復(fù)合聚環(huán)氧乙烷以涂有聚環(huán)氧乙烷的面向內(nèi)的方式繞在pi/fep復(fù)合膜上，而后高溫固化，得到含有pi/fep膜的聚環(huán)氧乙烷復(fù)合管。此管再經(jīng)后續(xù)的復(fù)合硅膠傘裙等工藝即可生產(chǎn)出本發(fā)明的復(fù)合空心絕緣子1。

實(shí)施例2

重復(fù)實(shí)施例1的操作，只是將pi/fep復(fù)合膜替換為杜邦公司的型號為250fn029的pi/fep復(fù)合膜(厚度為63.5um)，制備得到本發(fā)明的復(fù)合空心絕緣子2。

實(shí)施例3

重復(fù)實(shí)施例1的操作，只是將pi/fep復(fù)合膜替換為杜邦公司的型號為150fcr019的pi+al2o3/fep復(fù)合膜(厚度為38um)，制備得到本發(fā)明的復(fù)合空心絕緣子3。

將比較例1的聚環(huán)氧乙烷/玻璃纖維復(fù)合管和實(shí)施例1的含有pi/fep膜的聚環(huán)氧乙烷復(fù)合管和實(shí)施例3的含有pi+al2o3/fep膜的聚環(huán)氧乙烷復(fù) 合管在熱重分析儀(型號tgaq500，美國ta公司)上，在空氣氣氛下以20度/分鐘升溫速率測量耐溫性，結(jié)果示于圖2中。

從圖2可以看出，通過在聚環(huán)氧乙烷復(fù)合管內(nèi)壁熱粘結(jié)極薄(38um)的pi/fep復(fù)合膜，在總厚度變化很小的前提下，可以減緩或避免高溫?zé)g，極大地提高了表面耐溫性。聚環(huán)氧乙烷樹脂復(fù)合管材料(比較例1)的起始熱分解溫度約為284度，而pi/fep(實(shí)施例1)和pi+al2o3/fep(實(shí)施例3)的起始熱分解溫度則約為422度。而且pi/fep和pi+al2o3/fep的快速分解溫度(圖中的切線交叉點(diǎn)溫度)也比聚環(huán)氧乙烷樹脂的快速分解溫度高約100度。

比較例2(常規(guī)的聚環(huán)氧乙烷/玻璃纖維復(fù)合管+氟塑料管套)

常規(guī)的聚環(huán)氧乙烷/玻璃纖維復(fù)合管+氟塑料管套的生產(chǎn)過程是將ptfe管套在金屬圓柱上纏繞玻璃纖維/環(huán)氧復(fù)合材料經(jīng)固化后形成中空絕緣子的套管再經(jīng)常規(guī)后續(xù)工藝生產(chǎn)中空絕緣子，其中氟塑料管套所用的材料是ptfe，其厚度大于1mm。

在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的前提下，對本發(fā)明的各種修改和更改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并非意圖受本文所給出的示例性實(shí)施例和實(shí)例的不當(dāng)限制，這些實(shí)例和實(shí)施例僅以舉例的方式提供，本發(fā)明的范圍旨在僅受所附權(quán)利要求的限制。