混料工藝對法蘭澆注劑性能的影響

井瓊瓊 司曉闖 張 倩 徐衛星 祁萬斌

(平高集團有限公司，河南 平頂山 467000)

絕緣子作為必備的絕緣裝置，廣泛應用于開關設備、輸電線路、變電站等電力系統。 絕緣子一般由瓷質絕緣子和復合絕緣子，隨著社會工業的發展，復合絕緣子應用越來越多。 復合絕緣子主要由傘裙護套、環氧樹脂玻璃纖維纏繞管（芯棒）、端部金屬附件組成，其中重要的一個工藝環節是端部金屬附件與環氧樹脂玻璃纖維纏繞管的粘接，即法蘭的澆裝，將環氧樹脂膠注入到法蘭與玻璃纖維管（棒）的間隙內，加溫固化，形成三維交聯結構的固化物，把兩者結合成一個整體，如圖1 所示。

法蘭的澆裝劑一般由環氧樹脂、固化劑、促進劑、填料等組成，其性能不僅取決于原料本身的結構和性能，被粘物表面的結構和膠黏特性， 還與澆裝劑的制備工藝有密切的關系，本文的研究目的是對比分析兩種混料方式對法蘭澆裝劑性能的影響。

圖1 空心復合絕緣子示意圖

1 實驗部分

1.1 原料與試劑

環氧樹脂：EP CYD-128；增韌劑：溫州清明化工有限公司；固化劑：大連金世光電材料有限公司；硅微粉：東?？h白塔埠鎮譽文石英制品廠；促進劑：分析純，上海三愛思試劑有限公司。

1.2 試樣制備

將硅微粉在100±5℃烘箱中烘2 小時后，自然冷卻到常溫備用。 將環氧樹脂、增韌劑、固化劑、硅微粉、促進劑按照一定配比稱量好備用。

1.2.1 人工攪拌制備法蘭澆裝劑試樣。 人工攪拌制備法蘭澆裝劑試樣工藝流程見圖2，試樣標記為Ⅰ。采用人工間歇式攪拌，攪拌完畢后，放置一段時間后，使用注射槍灌膠。 將環氧樹脂、增韌劑、固化劑按照一定配比加熱熔融后，加入事先烘干稱量好的硅微粉攪拌，按同一方向攪拌，直至無明顯白色粉狀物。

圖2 人工攪拌制備法蘭澆裝劑試樣工藝流程圖

1.2.2 機械抽真空攪拌制備法蘭澆裝劑試樣。 機械攪拌制備法蘭澆裝劑試樣工藝流程見圖3，試樣標記為Ⅱ。攪拌使用可傾式行星攪拌機，采用多層漿葉及刮臂攪拌，不出現混合死點，在真空狀態下攪拌，達到良好的排氣除泡效果，在恒定壓力下出料，均勻灌膠。

圖3 機械攪拌制備法蘭澆裝劑試樣工藝流程圖

1.3 主要設備及儀器

可傾式行星真空攪拌機：群興化工設備有限公司；拉力試驗機：TCS-2000， 高鐵檢測儀器； 塑料沖擊試驗機：GT-7045-MDL，高鐵檢測儀器；玻璃化轉變溫度測試儀Tg：美國TA 公司DSC 儀器。

1.4 性能測試

拉伸強度、 彎曲強度及沖擊強度測試按GB/T2567-2008測試；玻璃化轉變溫度按GB/T19466.2-2004 測試。

2 結果與討論

2.1 力學性能

表1 給出了不同混料工藝澆裝劑的力學性能。 從表1 中可以看出，Ⅱ的拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度相較于Ⅰ都有所提高， 其中拉伸強度提高了57MPa， 彎曲強度提高了114MPa，沖擊強度提高了0.04kJ/m2。 抽真空機械攪拌能夠使環氧樹脂和填料充分混合均勻， 避免填料的團聚和分布不均等，脫氣徹底，減少混合料殘存的氣泡，使環氧樹脂、固化劑、硅微粉和促進劑在儲料罐內多個方向進行交叉運動，提高幾種物料的混合頻率，改善了混合均勻度，也使物料充分的反應，形成更均勻的交聯結構，在一定程度上提高了材料的機械強度。

表1 法蘭澆裝劑的機械性能

圖4 I 和II 玻璃化轉變溫度對比

從圖4 可以看出，Ⅱ的玻璃化轉變溫度高于Ⅰ，從112℃升至120℃，提高了8℃。一般來說，環氧樹脂絕緣材料的強度和Tg 取決于材料本身和澆注工藝。通過優化配方提高和澆注工藝提高混合料的交聯密度，從而提升澆注件在高溫環境中的耐受能力。 在材料配方確定后，通過改善澆注工藝，在真空狀態下采用機械攪拌，混合均勻，提高交聯密度，在一定范圍內提高玻璃化轉變溫度，材料力學性能也得到一定的提高，有效的提高了在高溫環境中耐受力。

3 結論

行星式真空攪拌機能夠達到最佳的攪拌效果， 改善生產作業現場環境， 使硅微粉等幾種物料在攪拌過程分布均勻，較少混合料中的氣泡，從而減少了在灌膠固化過程中形成應力集中區域，提高了材料的力學性能。

與人工攪拌法蘭澆裝劑基本性能相比， 采用真空狀態下機械攪拌的法蘭澆裝劑Tg 為120℃，可提高8℃；拉伸強度可達468MPa， 提高57MPa； 彎曲強度可達855MPa， 提 高 了114 MPa，沖擊強度可達0.09kJ/m2，提高了0.04kJ/m2，各項機械性能均優于人工攪拌制得的澆裝劑，提高了產品耐高溫的能力。

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