老化自診斷複合絕緣子矽橡膠及其製備方法

2023-07-13 17:16:36

老化自診斷複合絕緣子矽橡膠及其製備方法
【專利摘要】一種老化自診斷複合絕緣子矽橡膠，其特徵是由以下重量份的組份組成：白炭黑250；變色劑238.3～285.6；所述的變色劑由以下重量份的組份組成：甲基紫或酚酞1-5；無水乙醇194；質量分數27-29％甲基三乙氧基矽烷的無水乙醇溶液43.3～86.6。本發明在原有矽橡膠配方的基礎上加入了變色劑，以實現絕緣子矽橡膠的老化自診斷，即在酸鹼環境中老化後的絕緣子會在宏觀上表現出不同的顏色，工作人員可以通過比對觀察發現老化的絕緣子並採取相應的保護措施，為電力部門絕緣子的檢修提供了依據，提高了工作效率。
【專利說明】老化自診斷複合絕緣子矽橡膠及其製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種老化後表面顏色隨周圍環境變化的老化自診斷複合絕緣子矽橡 膠，特指甲基紫型矽橡膠和酚酞型矽橡膠。本發明還涉及所述複合絕緣子矽橡膠的一種制 備方法。

【背景技術】
[0002] 在遠距離高壓輸電線路中，大量應用了絕緣子，其作用主要包括兩個方面：一是使 導線和杆塔之間在電氣上絕緣，二是在機械上連接導線和杆塔。這使得絕緣子必需同時具 備高度的電氣絕緣性能以及非常高的機械強度。絕緣子要求其在電氣性能方面能夠承受長 期的高壓運行環境、短時的操作過電壓與雷電過電壓；在機械性能方面，不僅要求絕緣子能 夠長期承受導線的自重以及其他機械載荷，對於由於導線的風載、覆冰等導致的負載增大 以及颱風，地震等各種突發自然災害帶來的巨大機械力作用也要求有一定的承受能力。
[0003] 架空輸電線路所處的環境複雜多變，從高原荒漠到盆地雨林，各種極端的地理氣 候條件都考驗著絕緣子的性能。目前，根據製作絕緣子使用的材料的不同將其分為陶瓷絕 緣子、玻璃絕緣子和複合絕緣子。其中複合絕緣子以機械性能高、重量輕、製作工藝簡單、優 良的憎水性和憎水恢復性等優勢得到廣泛應用。我國電力系統中使用到的複合絕緣子逐年 遞增，目前掛網運行的已超過400萬支。複合絕緣子製作時使用的材料是有機矽橡膠，而該 材料在極端條件下易老化。因此複合絕緣子的耐老化性以及老化診斷成為相關部門關注的 焦點。
[0004] 現有的複合絕緣子中用到了矽橡膠，複合絕緣子的老化與環境密切相關，紫外輻 照、酸雨侵蝕、電暈放電等極端外部條件加速了絕緣子老化，使絕緣子的服役壽命大大縮 減。目前環境問題日益嚴重，同時使用複合絕緣子的地區大多受到了不同程度的工業汙染。 受各種因素的綜合作用，隨著運行時間的延長，複合絕緣子的會出現憎水恢復性下降、傘裙 粉化、變脆、變硬等現象。老化後的絕緣子容易發生掉串、漏電等事故，給電力系統的正常運 行造成重大隱患。
[0005] 目前在排查複合絕緣子的老化造成的安全隱患這方面尚沒有科學的方法。電力部 門多採用估算使用年限集體更換的方式。這種方法耗費了大量人力財力，施工範圍、施工難 度大。同時由於缺乏科學的老化診斷機制，在施工過程中經常會造成不必要的損失。


【發明內容】

[0006] 本發明所要解決的第一個技術問題，就是提供一種老化自診斷複合絕緣子矽橡 膠。
[0007] 本發明所要解決的第二個技術問題，就是提供上述複合絕緣子矽橡膠的製備方 法。
[0008] 採用本發明的方法製備的複合絕緣子矽橡膠，其在酸性環境和鹼性環境下老化時 顏色變化，從而實現複合絕緣子老化後自診斷，且製備中使用的變色劑不含重金屬，對環境 友好；另外製備過程簡單易行。
[0009] 解決上述第一個技術問題，本發明採用的技術方案是：
[0010] 一種老化自診斷複合絕緣子矽橡膠，其特徵是由以下重量份的組份組成：
[0011] 白炭黑250 ;變色劑238. 3?285. 6 ;
[0012] 所述的變色劑由以下重量份的組份組成：
[0013] 甲基紫或酚酞1-5;
[0014] 無水乙醇194 ;
[0015] 質量分數27-29%甲基三乙氧基矽烷的無水乙醇溶液43. 3?86. 6。
[0016] 解決上述第二個技術問題，本發明採用的技術方案是：
[0017] 一種上述老化自診斷複合絕緣子矽橡膠的製備方法，其特徵是包括以下步驟：
[0018] S1變色劑的製備
[0019] 將1?5g甲基紫或酚酞固體粉末溶解在在250mL(194g)無水乙醇中，配製成甲基 紫或酚酞無水乙醇溶液；將事先製備好的質量分數27-29%甲基三乙氧基矽烷的乙醇溶液 50?100mL (43. 3g?86. 6g)加入甲基紫或酚酞無水乙醇溶液中，攪拌後再用常規超聲分散 均勻即得；
[0020] S2白炭黑與變色劑的混合
[0021] 稱取白炭黑250g，並將其分散在樣品臺上，用壓力噴壺將已經製作好的甲基紫或 酚酞變色劑300?350mL(238. 3g?285.6g)噴灑在白炭黑上；用攪拌器將前面得到的加了 甲基紫或酚酞變色劑的白炭黑快速攪拌進一步混合均勻，得到混有變色劑的白炭黑；
[0022] S3混有變色劑白炭黑的乾燥及矽橡膠的製備
[0023] 將步驟S2得到的混有變色劑的白炭黑分散鋪開在電熱鼓風乾燥箱中乾燥；取5g 樣品作為標準樣，每隔lh取標準樣稱重並記錄質量；重複以上步驟，當前後兩次測量差值 小於0. 002g認為達到恆重，即酒精全部揮發；取乾燥後的混有變色劑的白炭黑按照傳統工 藝進行矽橡膠的煉製。
[0024] 有益效果：本發明在原有矽橡膠配方的基礎上加入了變色劑，以實現絕緣子矽橡 膠的老化自診斷，即在酸鹼環境中老化後的絕緣子會在宏觀上表現出不同的顏色，工作人 員可以通過比對觀察發現老化的絕緣子並採取相應的保護措施，為電力部門絕緣子的檢修 提供了依據，提高了工作效率。
[0025] 本發明利用了變色劑的顯色能力，並結合複合絕緣子矽橡膠的老化機理，開發出 一種新型絕緣子矽橡膠的配方；且變色劑為有機化合物，不同於傳統的無機重金屬，對環境 友好；該新型絕緣子在老化自診斷方面的性能將大大提高電力部門工作人員的效率，進而 提升電力系統的穩定性；且在實際應用中將會有良好的前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為高溫硫化矽橡膠製作工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0027] 本發明的老化自診斷複合絕緣子矽橡膠實施例一，由以下重量份的組份組成： (以甲基紫型矽橡膠為例）
[0028] 白炭黑250 ;變色劑238. 3 ;
[0029] 所述的變色劑由以下重量份的組份組成：
[0030] 甲基紫1 ;無水乙醇194 ;質量分數27-29%甲基三乙氧基矽烷的乙醇溶液43. 3。
[0031] 本發明的老化自診斷複合絕緣子矽橡膠實施例二，由以下重量份的組份組成： (以酚酞型矽橡膠為例）
[0032] 白炭黑250 ;變色劑261.9 ;
[0033] 所述的變色劑由以下重量份的組份組成：
[0034] 酚酞3 ;無水乙醇194 ;質量分數27-29%甲基三乙氧基矽烷的乙醇溶液64. 9。
[0035] 本發明的老化自診斷複合絕緣子矽橡膠實施例三，由以下重量份的組份組成： (以甲基紫矽橡膠為例）
[0036] 白炭黑250 ;變色劑285. 6 ;
[0037] 所述的變色劑由以下重量份的組份組成：
[0038] 甲基紫5 ;無水乙醇194 ;質量分數27-29%甲基三乙氧基矽烷的乙醇溶液86. 6。
[0039] 本發明的老化自診斷複合絕緣子矽橡膠的製備方法實施例一，包括以下步驟： (以甲基紫矽橡膠為例）
[0040] 1、變色劑製備
[0041] 將甲基紫（lg)固體粉末溶解在在250mL(194g)酒精中，配製成甲基紫酒精溶液； 將事先製備好的質量分數27-29%甲基三乙氧基矽烷的乙醇溶液50mL (43. 3g)加入甲基紫 酒精溶液中，攪拌後再用超聲分散均勻即得；
[0042] 2、白炭黑與變色劑的混合
[0043] 稱取白炭黑250g，並將其分散在樣品臺上，用壓力噴壺將已經製作好甲基紫變色 劑（即上一步製備得到的）300mL(238. 3g)噴灑在白炭黑上（若混合物總量為1，白炭黑與 變色劑的質量比為51:49)。用攪拌器將前面得到的白炭黑快速攪拌進一步混合均勻。
[0044] 3、甲基紫矽橡膠：將上一步得到的白炭黑分散鋪開在電熱鼓風乾燥箱中乾燥；取 5g樣品作為標準樣，每隔lh取標準樣稱重並記錄質量；重複以上步驟，前後兩次測量差值 小於0. 002g認為達到恆重，即酒精全部揮發；取乾燥後的甲基紫白炭黑按照傳統工藝製備 矽橡膠。製作工藝見圖1。
[0045] 本發明的老化自診斷複合絕緣子矽橡膠的製備方法實施例二，包括以下步驟： (以甲基紫矽橡膠為例）
[0046] 1、變色劑的製備：將甲基紫（3g)固體粉末溶解在在250mL酒精中，配製成甲基紫 酒精溶液。將事先製備好的質量分數27-29%甲基三乙氧基矽烷的乙醇溶液75mL(65g)加 入甲基紫酒精溶液中，攪拌後再用超聲分散均勻即得。
[0047] 2、白炭黑與變色劑的混合：稱取白炭黑250g，並將其分散在樣品臺上，用壓力噴 壺將已經製作好甲基紫320mL(262g)噴灑在白炭黑上（若混合物總量為1，白炭黑與的質量 比為48:52)。用攪拌器將前面得到的白炭黑快速攪拌進一步混合均勻。
[0048] 3、甲基紫矽橡膠：將上一步得到的白炭黑分散鋪開在電熱鼓風乾燥箱中乾燥。取 5g樣品作為標準樣，每隔lh取標準樣稱重並記錄質量。重複以上步驟，前後兩次測量差值 小於0.002g認為達到恆重，即酒精全部揮發。取乾燥後的甲基紫白炭黑按照傳統工藝製備 矽橡膠。製作工藝見圖1。
[0049] 本發明的老化自診斷複合絕緣子矽橡膠的製備方法實施例三，包括以下步驟： (以甲基紫矽橡膠為例）
[0050] 1、變色劑的製備：將甲基紫（5g)固體粉末溶解在在250mL酒精中，配製成甲基紫 酒精溶液。將事先製備好的質量分數27-29%甲基三乙氧基矽烷的乙醇溶液（100mL)加入 甲基紫酒精溶液中，攪拌後再用超聲分散均勻即得。
[0051] 2、白炭黑與變色劑的混合：稱取白炭黑250g，並將其分散在樣品臺上，用壓力噴 壺將已經製作好甲基紫350mL(285. 6g)噴灑在白炭黑上（若混合物總量為1，白炭黑與的質 量比為46:54)。用攪拌器將前面得到的白炭黑快速攪拌進一步混合均勻。
[0052] 3、甲基紫矽橡膠：將上一步得到的白炭黑分散鋪開在電熱鼓風乾燥箱中乾燥。取 5g樣品作為標準樣，每隔lh取標準樣稱重並記錄質量。重複以上步驟，前後兩次測量差值 小於0.002g認為達到恆重，即酒精全部揮發。取乾燥後的甲基紫白炭黑按照傳統工藝製備 矽橡膠。製作工藝見圖1。
【權利要求】
1. 一種老化自診斷複合絕緣子矽橡膠，其特徵是由以下重量份的組份組成： 白炭黑250 ;變色劑238. 3?285. 6 ; 所述的變色劑由以下重量份的組份組成： 甲基紫或酚酞1-5 ; 無水乙醇194 ; 質量分數27-29%甲基三乙氧基矽烷的無水乙醇溶液43. 3?86. 6。
2. 根據權利要求1所述的老化自診斷複合絕緣子矽橡膠，其特徵是由以下重量份的組 份組成： 白炭黑250;變色劑238. 3; 所述的變色劑由以下重量份的組份組成： 甲基紫或酚酞1 ;無水乙醇194 ;質量分數27-29%甲基三乙氧基矽烷的無水乙醇溶液 43. 3。
3. 根據權利要求1所述的老化自診斷複合絕緣子矽橡膠，其特徵是由以下重量份的組 份組成： 白炭黑250 ;變色劑261.9 ; 所述的變色劑由以下重量份的組份組成： 甲基紫或酚酞3 ;無水乙醇194 ;質量分數27-29%甲基三乙氧基矽烷的無水乙醇溶液 64. 9。
4. 根據權利要求1所述的老化自診斷複合絕緣子矽橡膠，其特徵是由以下重量份的組 份組成： 白炭黑250 ;變色劑285.6 ; 所述的變色劑由以下重量份的組份組成： 甲基紫或酚酞5 ;無水乙醇194 ;質量分數27-29%甲基三乙氧基矽烷的無水乙醇溶液 86. 6〇
5. -種如權利要求1-4任意一項所述的老化自診斷複合絕緣子矽橡膠的製備方法，其 特徵是包括以下步驟： S1變色劑的製備 將1?5g甲基紫或酚酞固體粉末溶解在在194g無水乙醇中，配製成甲基紫或酚酞 無水乙醇溶液；將事先製備好的質量分數27-29%甲基三乙氧基矽烷的乙醇溶液43. 3g? 86. 6g加入甲基紫或酚酞無水乙醇溶液中，攪拌後再用常規超聲分散均勻即得； S2白炭黑與變色劑的混合 稱取白炭黑250g，並將其分散在樣品臺上，用壓力噴壺將已經製作好的甲基紫或酚酞 變色劑238. 3g?285. 6g噴灑在白炭黑上；用攪拌器將前面得到的加了甲基紫或酚酞變色 劑的白炭黑快速攪拌進一步混合均勻，得到混有變色劑的白炭黑； S3混有變色劑白炭黑的乾燥及矽橡膠的製備 將步驟S2得到的混有變色劑的白炭黑分散鋪開在電熱鼓風乾燥箱中乾燥；取5g樣品 作為標準樣，每隔lh取標準樣稱重並記錄質量；重複以上步驟，當前後兩次測量差值小於 0. 002g認為達到恆重，即酒精全部揮發；取乾燥後的混有變色劑的白炭黑按照傳統工藝進 行矽橡膠的煉製。
【文檔編號】H01B3/28GK104109382SQ201410277279
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】徐曉剛, 許志海, 彭向陽, 餘欣, 方鵬飛, 王建國, 汪政 申請人:廣東電網公司電力科學研究院, 武漢大學