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复合材料在高压绝缘零部件中的应用
作者:管理员    发布于:2017-06-19 09:02:41    文字:【】【】【
摘要:SMC是目前复合材料成型过程中广泛采用的一种半成品材料,又可据不同的差异,分别引伸出其他名称,如:SMC、BMC、DMC、HMC、XMC、TMC及ZMC等品种等叫法,这些只是大同小异,有的实际上是同一类范畴。
    SMC是目前复合材料成型过程中广泛采用的一种半成品材料,又可据不同的差异,分别引伸出其他名称,如:SMC、BMC、DMC、HMC、XMC、TMC及ZMC等品种等叫法,这些只是大同小异,有的实际上是同一类范畴。在电器中应用,选择无碱玻璃纤维、绝缘性能好的树脂,包括其他合适的各类助剂;前西德和英国称DMC,美国与日本则叫BMC,在国内电器行业就称DMC,在JB/T7770-1995标准也使用DMC称称呼;模压料制备通常可分为预混法和预浸法两种:前者先将玻纤切成30~50mm的短切纤维,经蓬松后在捏合机中与树脂胶液充分捏合至树脂完全浸润玻璃纤维,再经烘干(晾干)至适当粘度即可,后者则是将整束连续玻璃纤维(或布)经过浸胶、烘干、切短而成,统称是预浸料。SMC是用不饱和聚酯树脂体系,而预浸料则树脂体系要宽泛。

    一、模压BMC、DMC制电器绝缘制品

    模塑料具有---外观光洁、尺寸精度好、密实强度高等特点

    SMC是由短切纤维粗纱或玻璃纤维毡浸渍不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂和着色剂等混合成树脂糊,并在两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来形成的片状模压料;而团状模压料DMC(或BMC)是一种改进型的预混团状模压料,生产出来用密封塑料袋封口存放,用时打开取料称重。

    (1)绝缘子,有针式绝缘子、蝶式绝缘子、悬式绝缘子、瓷横担、棒式绝缘子和拉紧绝缘子等多种。我们模压法制造耐电压用高分子复合材料绝缘子,当时采用FX-501模塑料,采用杭州玻璃厂482车间生产的FX—501模塑料,(是以聚乙烯醇缩丁醛改性的苯酚苯胺甲醛树脂为粘结剂,以短切无碱玻璃纤维增强的热固性塑料),用来生产耐电压绝缘子,形状呈层叠伞形,伞层间又弧形过渡,来增加了电弧在表面的爬坡距离,减少闪络,提高绝缘安全性;

    (2)电器内动作的部件时常出现电弧,灭弧件的作用是熄灭触点在切断电路时所产生的电弧。在这方面,由于化学特性,在灭弧功能上,三聚氰胺甲醛树脂是优于酚醛树脂、脲醛树脂,所以灭弧片常用耐弧BMC三聚氰胺模塑料来压制,无碱玻纤增强的三聚氰胺模压料,具有灭弧阻燃、绝缘、高强、耐热、耐水、自熄、耐霉菌、抗电弧诸功能、是用出的进行试验,在这方面,曾经用不同的三聚氰胺模塑料反复做过试验(天山、绵阳出口),但由于整个耐电压试验要求十分严格,油浸4小时后,表面不能出现一丝的露白(即表面树脂有损伤),尽管试验中也有几只是能达到要求的,但合格率始终不高,在高等级耐压设备中没有成功。

    模压成型(又称压制成型)是先纤维增强树脂蓬松的塑料放入成型温度下的模具型腔内,并对模(闭模)加压相当的压强而使其成型并固化。

    在电器使用中,对于模压料须有相适应、高的绝缘性,施工中确保流动性,十分关注它的挥发份,一旦偏低,成型就麻烦,在成型过程中,根据产品形状,模温达到规定值后,就连续地实施分别采用点压、升压、加全压。

    二、预浸胶布生产绝缘拉杆

    对于有强度要求的产品,通常希望保持玻璃纤维的连续性,但具体情况具体分析。

    高压、超高压用绝缘制品的行业准入度至今还是较高的,它不同于普通低压电器,为减少输电时的成本,采用高压输电,设备之一高压开关,一旦爆炸后果极为严重,造成大面积停电;绝缘拉杆的材质与开关密封性是重点。因为故障影响面广、波及范围大,高压绝缘层压制品(板、管、棒)如3240(板)拉杆、3840棒、3640管等;绝缘拉杆(也称绝缘操作杆)是用于接通或断开高压隔离开关等设备的操作。

    我们当时所采用的树脂体系为:2124酚醛树脂+6101环氧树脂(E-44)(配胶时需用到相关溶剂),增强材料:电工用0.14毫米无碱平纹玻璃布。

    (1)绝缘层压板是由两层或多层浸有树脂的纤维或织物经叠合、热压结合成的整体,早期的绝缘拉杆有相当部份是从3240绝缘板经切割加工而成制造高压绝缘拉杆,由此端面容易分层、或水份渗入影响绝缘效果,我们当时采用的方法是,经裁剪胶布,经一张一张地卷制起来,并放入模具中进行热压固化,它是从3240绝缘板演变过来的,采用一根一根地压制,尽管生产效率并不高,但质量品质有了较大地提升,端面形状成工形。

    (2)基本工艺过程是:按比例配制树脂液—上胶(玻璃布浸胶)—裁切玻璃胶布(叠合+预成型)—卷制/模压/层压—固化(按固化曲线)—切割—中间检验—烘干(水分)--浸绝缘漆(1032 三聚氰胺醇酸浸渍绝缘漆)—烘干—终检。

    (3)基本过程是:在立式上胶机上,将玻璃布浸胶,按需要(当时以1.4±0.5m/分)的速度进行上胶,速度快含胶量高,慢则相反,随测随调,玻璃布经上胶机半固化后当时称为胶布,就是现在称得比较时髦的预浸料(树脂达到B阶段);本人认为这其实是同一个概念,所不同的是上胶布本厂生产本厂使用,它的贮存期比较短,而预浸料的保质时间长得多(贮藏低温要求严)。

    (4)原材料:0.14毫米无碱平纹玻璃布, 6101环氧树脂,2124酚醛树脂,立式上胶机、卷管机由厂里机修车间自制,相当实用的。

    预浸料用树脂一般采用中等分子量的环氧树脂,介电性能好(游离氯离子尽可能地低)、强度高、耐化学腐蚀、尺寸稳定性好、吸水率低;

    该树脂体系中,环氧树脂+酚醛树脂互为固化剂,高等级耐电压用材料,需检控环氧树脂中氯离子含量、也要测酚醛树脂游离酚含量,无碱玻璃纤维含碱量当时国标设定的0.5%以下,产品用途明摆着原材料质量必须做到高要求,严谨严控来保证质量。

    (5)胶布 胶布质量对于模压成型中的压力、温度、时间参数等的选定具有重要影响,含胶量与挥发份等是(各厂是会有不同的),设定一个参数范围,玻璃布经立式上胶机上胶后成外观呈棕黄色,通过布横幅左中右(了解胶槽均匀性)取样测得上胶布的含胶量在30---42%,挥发份在0.8--1.5%之间(根据贮放时间与环境),有时测流胶量,如流动量 10mm~40mm(160℃-5.0MPa-3min~4min));成型压力低,含胶量高一点,模压类成型压力高,容易驱动树脂,含胶量则低。

    (6)破解形状难题:我们产生的其中一只工字型高压开关绝缘拉杆(长度>1米,有几种规格),当时在国内是一流的,因拉杆截面呈胖矮状工字形状, 它的力学性能;抗拉等强度很高,但因流胶所致四角容易生缺陷,其秘诀在于先期在室温将预浸胶布裁剪(分选)、卷制,进行冷模压预成型,出模后沿棱线不容易铺展处先行割裂,减少胶布变形阻力,方便升温、点压、流胶、继续直至加全压热压时胶布充满整个模具腔;在卷绝缘管的过程中,上辊筒温度达到用手将胶布粘贴拉开时能拉出丝状,此时进行三辊筒与芯棒配合,胶布层间均匀流胶,保证质量的重要关键点。

    (7)严格把控:在整个生产过程中都是严格进行把控的,脱模后的产品切割端面是绝对不能有分层缺陷,浸绝缘漆烘后,100%产品厂试验室内做耐压试验,进行第一道耐电压检验,随机抽一定比例的产品到省电力试验所做耐电压、介质损耗因数等检查,也曾送样到桂林电器科学院对高压绝缘拉杆的多项型式测试,向西电公司等国内几大高压开关厂供耐高等级电压绝缘拉杆(SW系列、SN系列用的),(包括耐高压绝缘管)。

    预压成型后,玻璃胶布经过划割,再次进入模腔后,外层胶布容易舒展,在热压过程中充满整个模腔。

    小结

    复合材料的可设计性,决定了它有多种用途,在绝缘材料中占有一席之地。模压即在闭合模腔内借助加热加压成型的绝缘制品综合性能优;通常则单丝、无纬带制得的拉杆单向拉伸强度高、经纬织布增强的拉杆综合强度好,但后者受到经纬丝的牵制,在复杂模腔内不容易形变,而出现缺陷,需要通过局部的切割,符合成型要求。

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