高压电缆附件用真空浇注环氧树脂的研究

收稿日期!"##$%#&%&’ 作者简介!牛 正(&)*’%+,男,&)))年毕业于合肥工业大学高分子 材料与 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 专业,工学学士-主要从事材料开发工作-(./0!#$*&% *1*1+- 高压电缆附件用真空浇注环氧树脂的研究 牛 正 (郑州电缆(集团+股份有限公司, 河南 郑州 2’####+ 摘要!通过对环氧树脂真空浇注绝缘材料配方体系3 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 特性等方面进行试验研究,使用 4%22环氧树脂 &##份3苯 酐 5#份3增韧剂 ’份及适量偶联剂和填料,在 &"#6下将胶充分混匀,然后真空浇注,并在 &"#67&’#6下固化 &"8, 可获得比三菱公司和汽巴公司产品性能优良的浇注件,可适用于高压电缆附件的生产- 关键词!电缆9附件9环氧树脂9真空浇注9工艺研究 中图分类号!.:"2*9.;$"$<’ 文献标识码!= 文章编号!&##)%)"$)("##$+#$%##"$%#$ >?@?ABCDEFGD?HACIIJCA@GKFL?MENOKF@IPAGKFLJAG?BKAP@ EQDKLDHEPGAL?CARP?ACC?@@EBO STUV8/WX (YZ[\]YZ^_‘abc[(de^_f+‘^gfa\hijk<,YZ[\]YZ^_2’####,‘Zl\a+ mR@GBACG!.8nopqrns0/ortun/or8/qpvwpr/qnp0,xqys/oo,pWuxqyx/qrzy{/xy|znWot0prnWXwpr/qnp0o y{}psttwspornWX<.8/q/ot0rospW~/pxx0n/uryxqyuts/r8/8nX8}y0rpX/sp~0/pss/ooyqz< !?O"EB#@!sp~0/pss/ooyqz9/xy|zq/onW9spornWXxqys/oo 前 言 高压电缆附件是电缆连接线路的必要组成部分- 随着我国高压交联电缆的发展,与之配套的电缆附件 需求量呈递增趋势-高压电缆附件的运行环境很苛 刻,无论是 $T%系统的终端套管3终端的应力锥套3 变压器端头套管3中间接头外壳,都要求所采用的材 料具有较高的机械物理性能和电气性能-由于真空浇 注环氧树脂具有良好的工艺性能,固化物机械强度 高,电气性能优异,防潮能力好,耐化学性和尺寸稳定 性好,所以真空浇注环氧树脂可以做为高压电缆附件 的材料,因此开发研究真空浇注环氧树脂配方体系是 很有必要的- & 实验部分 &<& 浇注体系的配方 浇注体系的配方如表 &所示- 表 & 环氧树脂浇注体系的配方 材料名称 规格 重量份数 备注 环氧树脂 4%22 &## 粘稠 邻苯二甲酸酐 工业 5# 晶体 增韧剂 工业 ’ 固体 偶联剂 工业 填料的 &<’& 液体 填料 $"#目 适量 预处理 ’8 &<" 操作工艺 各种原材料在 &##67&’#6之间预热 &7’89模 具在 &$’6下预热 Y混料在 &"#6下进行9固化条 件为 &"#67&5’6,&"8- &<$ 试样测试 物理机械性能按 $’"’5*%)’3$’"’51%)’3 $’"’*#%)’3$’"’*&%)’ 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 进行测试-电气性能 按 $’&2#1%))3$’&2#)%113$’&2&#%1)进行测 试- " 结果与讨论 "<& 配方体系的确定 真空浇注环氧树脂体系包括环氧树脂3固化剂3 填料3偶联剂3以及稀释剂3增韧剂等,每种材料都有 多种类型,多个牌号,所以必须结合操作工艺特点认 $"绝缘材料 "##$Sy<$ 牛 正!高压电缆附件用真空浇注环氧树脂的研究 万方数据 真加以选择!才能生产出性能优异的浇注制品" #$%$% 树脂 环氧树脂的牌号很多!除通用的双酚 &型环氧 树脂外!其它还有酚醛环氧树脂’甘油环氧树脂’氨基 环氧树脂以及脂环族环氧树脂等!但经过试验与比 较!决定选用双酚 &型环氧树脂()*++,")*++型 环氧树脂和其它类型相比!机械性能和电气性能最 好!氧指数较高!固化物收缩率较小!工艺性能好!材 料易得!价格合理!是理想的浇注树脂" #$%$# 固化剂的选择 固化剂对胶的性能和浇注工艺关系极为密切!影 响比较大"环氧树脂可用的固化剂包括胺类和酸酐 类"胺类固化剂固化速度快!操作温度低!但反应放热 集中!热量大!易造成制品开裂!且制品耐热性差"酸 酐类固化剂与胺类固化剂相比较!固化温度高!固化 周期长!但放热平缓!制品不易开裂"电缆附件中环氧 树脂制品尺寸较大!具有金属嵌件!对耐开裂性要求 高!因此我们最后选用邻苯二甲酸酐(-&,作为浇注 体系的固化剂"虽然邻苯二甲酸酐环氧固化物较脆! 但由于其成本低!材料丰富!固化温度适中!固化物综 合性能好"为了解决固化物发脆问题!加入聚癸二酸 酐作为增韧剂!既可起到固化剂作用!又可降低固化 物脆性!使浇注件机械性能提高!增加使用寿命" #$%$. 填料的选择 由于环氧树脂与浇注体的膨胀系数差别很大!所 以须加入填料降低固化物的收缩率和热膨胀系数!防 止固化物开裂!并且可以降低材料成本"但填料的加 入对固化物的机械性能’电气性能影响较大"填料的 粒度不能太大!否则易产生沉淀!但过细会增加体系 的粘度!影响浇注的工艺性"综合考虑!我们选择 .#/ 目的氧化铝填料比较理想" #$%$+ 偶联剂 加入偶联剂可以提高填料在树脂中的分散性!改 善浇注性能"我们选用钛酸酯偶联剂!用量为填料的 %$01左右" #$%$0 脱模剂和清洗剂 脱模剂可用硅油’硅酯或硅酸"涂模要均匀!制品 脱模后表面才会很光滑"清洗剂选用丙酮" #$# 真空浇注设备的选择 根据工艺过程的设计和要求!我们选用如下设 备2 保温烘箱2%#/34%0/3满足浇注件固化成型的 需要!也可以熔化环氧树脂和烘去氧化铝中的水分" 夹套反应釜2需带有真空泵’搅拌器’冷凝器等附 件!可以满足混胶的要求" 电热真空干燥箱2顶盖有两孔!其一用于输胶!另 一做抽真空!工作尺寸为 .5/667+//66’温度范围 #//3" 旋片式真空泵2极限压力 /$5帕" #$. 配方研究 #$.$% 固化剂用量 首先确定酸酐的用量"因为酸酐和环氧树脂在无 催化剂反应条件下!除了酐基和环氧基的酯化反应 外!还有部分羟基与环氧基反应而开环醚化"酸酐的 用量由下式表示2 酸酐固化剂百分用量897 酸酐当量 环氧当量7%//1 式中 9根据上面所说取 /$:0!环氧当量是指环 氧树脂分子量除以环氧基数!酸酐当量是指酸酐分子 量除以酸酐基个数" #$.$# 填料用量 填料最适宜的加入量应该是2在保证填料充分浸 润情况下尽可能多加!但如果加的过多!填料颗粒未 被充分浸润!将导致固化物机械电气性能急剧下降" 通常在环氧树脂浇注体系中!国产氧化铝填料填入量 为 %//4#//份!进口氧化铝填料填入量为 .//份较 适宜" #$+ 工艺研究 浇注的工艺流程是2模具的安装及涂脱模剂;送 入真空干燥箱;材料(环氧树脂’氧化铝,预处理;混 胶;真空浇注;固化;脱模;成品" 环氧树脂常温下的粘度较大!流动困难"为保证 混胶效果!使抽真空和浇注等工艺过程的顺利进行! 必须对原材料和模具进行预热处理"各种原材料的预 热温度在 %//34%0/3之间!时间 %40<不等!模具 在 %.03下!预热 %/<" %#/34%./3时混料环氧树脂流动性较佳!但固 化剂加入后马上起反应!所以混胶温度不能太高!要 保持在 %#/3以下进行" 固化工艺还取决于配方中酸酐种类和制品本身 耐开裂性能要求"不同酸酐发生反应的温度和需要的 时间不同!对耐开裂要求高的制品必须在较低的固化 温度下固化较长时间!相反则可适当提高固化温度以 缩短生产周期" #$0 性能比较 几种浇注样品的性能比较如表 #所示"从表 #可 以看出浇注试样比日本三菱公司和瑞士汽巴公司产 品的性能好" (下转第 ##页, +# 牛 正2高压电缆附件用真空浇注环氧树脂的研究 绝缘材料 #//.=>$. 万方数据 从图 !可以看出"不管在低填充量还是高填充量 的情况下"水滑石复合体系的氧指数均大于填充 #$ %&’()和填充 *+%&’(,的复合体系"说明阻燃效果 优于后者-其中"在填充 .,/份时"比填充 #$%&’() 的体系高出 )"比填充 *+%&’(,的体系高出 0"表明 阻燃效果比 #$%&’()1*+%&’(,好- 2 结论 从上述试验和分析可以得到以下结论3 %.(油酸钠是水滑石的良好表面处理剂- %,(选用油酸钠作处理剂"以用量 04"温度 0/5"6’值 780时处理效果最佳- %)(水滑石填充聚合物体系的阻燃性能要优于 填充 #$%&’()和 *+%&’(,的体系"而且填充量越 高其优势越明显- 参 考 文 献 9.: ;<=>?$?@"?AB$8;C?6BCBAD<=