芳纶纤维增强绝缘拉杆成型配方的探讨.pdf

电工程技木2010年第39卷第07期
经验交流
芳纶纤维增强绝绦拉杆成型配方的探计
张丽珍,张树华
(广东四会互感器厂有限公司,广东四会526200)
摘要:通过对高压绝缘拉杆在生产过程中环氧树脂浇注混合料的不同配方对制品的时热性能、机械性能和电气性能的影响进行了
是分析,筛选出合适的环氧树脂浇注混合料的配方,从而优化制品的性能和生产。
是关键词:绝缘拉杆;芳纶纤维;环氧树脂;配方;粘度;玻璃化转变温度;工频耐压;局部放电量
中图分类号;TM564
文献标识码:A文章编号:1009-9492(2010)07-0131-03
1引言
行分析,选择适合的配方进行生产。
芳纶纤维全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”(缩写为3试验
PPTA,商品名 Kevlar),是一种新型高科技合成纤维,具
3.1主要原材料
有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、热稳定性好
双酚A环氧树脂DYD-128,大连齐化化工有限公司;
良好的绝缘性和抗老化性能、生命周期长等优异性能日。
双酚F环氧树脂EP862, HEXION;甲基四氢苯酐SH
与其它增强塑料管相比,采用经特殊处理的芳纶纤维布作
905,本厂自制;改性咪唑2E4MZ,日本四国化成。
增强材料的塑料管有其独特的综合性能,它重量轻、强度3.2主要仪器
高、抗腐蚀、耐疲劳、柔性好,可以满足更为广泛的使用
NDJ-79型旋转粘度计,测试环氧树脂浇注混合料的
要求1?。本文讨论的是采用化学改性处理的芳纶纤维布作
粘度;WE-30型液压式万能材料试验机,测试制品的拉伸
为增强材料,双酚F环氧树脂与双酚A环氧树脂混合
强度; METTLER的DSC822e差热分析仪,测试环氧树脂
树脂作为基体材料的复合材料生产高压开关操纵杆用的绝
固化物的玻璃化转变温度; YDTCW-600/2×300工频试验
缘拉杆的配方优化,以获得机、电、热综合性能优异的制
变压器和JF-9801局部放电测试仪,测试制品的工频耐压
品
和局部放电量。
2芳纶纤维增强绝缘拉杄的要求
3.3试验方法
该芳纶纤维增强绝缘拉杆是应用于110kV电压等级3.3.1制品的制备
及以上的以SF6气体作为绝缘介质的高压开关中作高、低
采用芳纶纤维缠绕在钢模芯上并合上钢外模,用环氧
压绝缘的操纵杆用的绝缘件,其结构特点是细而长,且开树脂混合浇注料对钢模进行全真空浇注,浇注完毕转入烘
断操作频繁,因此要求具有非常高的电气绝缘性能和机械
箱进行加温固化成型,脱模后对两端面进行加工,再安装
强度,重量轻、蠕变小、静、动态抗疲劳性能好。这就要铝金属嵌件。通过调整环氧树脂浇注混合料的配方,并对
求制品的基体树脂的玻璃化温度高,且制品不允许存在任制品的各种性能进行测试并综合分析,从中筛选出最佳的
何缺陷,从外观的高要求如:颜色均一、表面平整光滑、
环氧树脂浇注混合料的配方进行生产。
光泽好、无杂质、无损伤等,到内部质量的高要求如:环3.3.2测试环氧树脂浇注混合料粘度的方法
氧树脂的滲透性好、环氧树脂与芳纶纤维之间的结合界面
按环氧树脂浇注混合料的配方进行准确配料,混合均
不分离、以及芳纶纤维与芳纶纤维之间不离层等。因此要
匀后,并控制混合料的温度恒定于制品固化成型时的渗透
从芳纶纤维的处理、环氧树脂的配方选用、浇注及其固化阶段的温度,采用NDJ-79型旋转粘度计进行粘度监测,
的整个过程都必须严格地控制。以下就环氧树脂的配方对
模拟固化成型过程中的渗透阶段,连续监测4小时,每半
芳纶纤维增强环氧树脂复合材料绝缘拉杆的质量的影响进
小时记录一次
收稿日期:2010-05-18
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3.3.3测试制品拉伸强度的方法
4.3各种配方的性能
把制品两端的铝金属嵌件分别用特制的工装固定于万
制品固化成型后,取样测试固化物的玻璃化转变温度
能材料试验机的下横梁和工作台中的契形夹具上,保持制
T,安装好铝金属嵌件后,测试制品的机械强度(拉伸强
品垂直进行慢速拉伸,记录破坏时的拉伸力(有破坏的响
度)和电气性能(工频耐压试验和局部放电量),所有的
声出现,即使没有拉断或树脂与金属嵌件分离的现象出
性能如表2所示。
现,也视为破坏)。
33.4测试环氧树脂固化物的玻璃化转变温度的方法
表2各种配方的性能比较表
在制品固化物的上端部取样,注意避免取最上部的样
品,以免因分相而导致样品失去代表性,用 METTLER的
固化物的玻璃化
局部放电量
配方编号「转变温度
拉伸强度工频耐压试验
DSC822e差热分析仪进行DSC分析固化物的玻璃化转变温
/KN
325kv/Imin
I7OKV 118KV
度T。
57
12
3.3.5测试制品的工频耐压和局部放电量的方法
E方2
94-97
03106
把制品安装在模拟使用条件的工装中,并充以制品在
388
配方4
104-107
利一
使用中规定的最低使用压力的SF6气体,对制品(额定电
压为150kV)施加规定值325kV的工频耐压,历时1min,
再分别降至测量局部放电的电压值170kV和118V,测量4.4结果分析
从结构上分析,与双酚A环氧树脂相比,双酚F环
制品的局部放电量。
氧树脂具有较低的粘度,其主要原因是双酚F环氧树脂中
4结果与分析
的亚甲基(-CH2-)比双酚A环氧树脂中的亚丙基
4.1环氧树脂浇注混合料的配方
(CH3-C-CH3)有更大的旋转自由度(7,8)。且由于双
分别采用了4种环氧树脂浇注混合料的配方进行绝缘
拉杆浇注和固化成型,配方如表1所示。
酚F环氧树脂的亚甲基比双酚A环氧树脂的亚丙基的位阻
E
小,因此双酚F环氧树脂与固化剂反应时环氧基的反应活
表1环氧树脂浇注混合料的配方表只要主1E
性高于双酚A环氧树脂,即双酚F环氧树脂固化物的交联
配方双酚A环氧树脂双酚F环氧树脂甲基四氢苯酐改性咪唑
密度高,使固化物的刚性、热变形温度、热态机械性能
编号DYD-128EP862
SH-905
2E4M7
电绝缘性能和耐化学性能都提高了,这些性能的优越性可
配方1
00
100
0.18
从表2中的各项性能比较中体现出来
配方2
70
0.15
从图1的粘度一时间曲线可看出,所有配方的初始粘
配方3
000
30
0.15
度都较低,而相较之下,配方1的粘度最高,且粘度随时
配方4
30
70
0.10
间的增加粘度增长较大(即粘度增长速度快),配方2次
之,配方3和配方4的粘度最低,且粘度增长速度也慢。
4.2各种环氧树脂浇注混合料配方的粘度
环氧树脂浇注混合料的粘度增长快不利于环氧树脂对芳纶
分别把各种原材料放置于70℃+2℃的恒温娂箱中约1纤维的渗透,由于芳纶纤维与环氧树脂的亲和性比玻璃纤
小时后再配料,并把旋