高速動車組受電弓絕緣弓角的研制

左小東，何躍川，傅先榮，周 升，劉含茂，劉建偉，陳珍寶，許曉勤

（1 株洲時代新材料科技股份有限公司，湖南株洲412007；2 中國南車集團 株洲電力機車有限公司，湖南株洲412001）

高速動車組車頂裝置的穩(wěn)定性直接影響列車的正常運行，一旦車頂發(fā)生閃絡(luò)等故障，將直接造成接觸網(wǎng)停電，打亂鐵路運輸秩序，造成經(jīng)濟損失。從大量事故的現(xiàn)場閃絡(luò)痕跡來看，污閃一般都發(fā)生在距車頂最近的受電弓弓角和軟連線最低點［1］。傳統(tǒng)的鈦合金受電弓弓角已不能滿足苛刻的絕緣性能要求，迫切要求研制具有高性能的絕緣弓角。

高速動車組受電弓絕緣弓角系列產(chǎn)品在美國、歐洲和日本等發(fā)達國家已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品批量生產(chǎn)；而國內(nèi)目前該領(lǐng)域尚屬空白，我國高速動車組使用的受電弓絕緣弓角全部依賴進口。

本文采用異氰酸酯改性環(huán)氧樹脂為膠黏劑，玻璃纖維布為增強材料，通過模壓成型工藝［2］制得的高速動車組受電弓絕緣弓角，經(jīng)檢測，各項性能指標均達到技術(shù)規(guī)范要求，成功替代進口產(chǎn)品。

1 制備部分

1.1 原材料

TDI－100，工業(yè)品；E－51，工業(yè)品；DMF，工業(yè)品；2－甲基－4－乙基咪唑；丙酮，工業(yè)品；7628玻璃纖維布。

1.2 制備

（1）膠粘劑的合成

在裝有溫度計、攪拌器的反應容器中加入適量的DMF溶劑，然后按（1.5～2.5）∶1的摩爾比加入甲苯二異氰酸酯（TDI－100）和E－51，開動攪拌，升溫至100℃～115℃，保溫反應2h，然后降溫至50℃以下，加入適量丙酮溶劑，再加入適量2－甲基－4－乙基咪唑，調(diào)節(jié)膠化時間至200～300s（平板小刀法，180±2℃），制得固體含量68%（140±2℃，30min）的異氰酸酯改性環(huán)氧樹脂溶液［3］。

（2）上膠坯布的制作

用上述改性環(huán)氧樹脂溶液為浸漬樹脂，用7628玻璃布為增強材料，在立式上膠機上制備上膠坯布。上膠溫度為150℃～180℃，車速為500～1 600r／min，控制坯布的樹脂膠含量在42±2%左右，可溶性控制在85%左右，揮發(fā)成分控制在1%左右。

（3）受電弓絕緣弓角模壓成型

將上述制得的上膠坯布，按照一定的尺寸要求裁好，再在卷管機上卷制成管狀半成品，然后放入特定形狀的模具內(nèi)并放在200t熱壓機上，逐步升溫至180℃～200℃，施加1～4MPa的壓力，保溫2～3h，冷卻至100℃以下，卸壓脫模，經(jīng)修整加工制得絕緣弓角成品。

1.3 壓制工藝流程圖（見圖1）

圖1 絕緣件制備工藝流程圖

1.4 異氰酸酯與環(huán)氧樹脂反應機理

異氰酸酯改性環(huán)氧樹脂反應機理如圖2所示。

圖2 異氰酸酯改性環(huán)氧樹脂反應機理

2 受電弓絕緣弓角性能要求及測試結(jié)果（表1）

表1 受電弓絕緣弓角性能要求及測試結(jié)果

經(jīng)異氰酸酯改性的環(huán)氧樹脂固化后，所得固化產(chǎn)物馬丁耐熱超過185℃，沖擊強度147.15N·cm／cm2，溫度指數(shù)177℃，與H級耐熱指標比較接近。該體系制成的玻璃布增強材料還具有優(yōu)良的耐寒性、耐濕熱性、自熄性，在200%濕度下力學性能長期（20 000h）不變化。

3 結(jié)束語

絕緣弓角安裝于受電弓弓頭組件上，保證了受電弓在過道岔的時候能夠?qū)⒔佑|導線平滑過渡到炭滑板上。經(jīng)測試，該產(chǎn)品符合高速動車絕緣弓角技術(shù)規(guī)范，各項性能指標均達到設(shè)計要求，成功運用于高速動車組，可以替代同類進口產(chǎn)品。

［1］李澤光.電力機車車頂絕緣裝置污閃情況的分析及預防措施［J］.電力機車與城軌車輛，2007，30（2）.

［2］Otsu Tatsuya，Kjtahata.Sheet Molding Compound for Compression Molding［J］.JW2002338712.2002.

［3］王汝敏，陳立新，張雙存，等.氰酸酯改性環(huán)氧樹脂的研究［OL］.http：∥www.frponline.com.cn／News／detail＿17319.html.2006－11－1.