咨詢熱線：029-86031102
質量監(jiān)督：15929809999
售后服務：029-86032239
郵箱：info1@taporel.com
地址：中國?西安涇河工業(yè)園涇渭十路9號
質量監(jiān)督：15929809999
售后服務：029-86032239
郵箱：info1@taporel.com
地址：中國?西安涇河工業(yè)園涇渭十路9號
拉擠復合材料中脫模劑對產品質量的影響
拉擠復合材料中脫模劑對產品質量的影響
//原文如下//
摘要：環(huán)氧樹脂玻璃纖維引拔棒的傳統(tǒng)制造工藝中離不開脫模劑，而脫模劑的作用除有助于芯棒生產順利脫模成型外，由于脫模劑的種類、配方以及引拔棒形狀和生產工藝的不同，對引拔棒的電氣性能、機械強度也有不同程度的影響，從而給復合絕緣子產品質量帶來負面作用。無脫模劑引拔棒生產工藝克服了以上缺陷，使得絕緣子的質量更穩(wěn)定，更適用于特高壓線路。
關鍵詞：復合絕緣子；引拔棒；環(huán)氧樹脂玻璃纖維；脫模劑；高壓輸電
0 引言 復合絕緣子芯棒是由環(huán)氧樹脂和玻璃纖維為主要原料加其它添加劑通過引拔制成的，在國內得到了廣泛的應用。我國用于復合絕緣子的環(huán)氧樹脂玻璃纖維引拔棒(以下簡稱“芯棒”)問世于20世紀80年代。芯棒的生產水平也是隨著我國復合絕緣子電壓等級的不斷升高、工藝的不斷進步而發(fā)展起來的，早期的普通芯棒在耐高溫方面有所欠缺，曾在線路運行中由于各種原因造成了脆斷等惡性事故，因此隨著現場的應用經驗的積累，芯棒的生產工藝也不斷改進，研制了耐高溫芯棒、耐酸耐高溫芯棒 等新型芯棒。芯棒的主要生產工藝經歷了以下幾個發(fā)展階段：普通芯棒—耐高溫芯棒—耐酸耐高溫芯棒一耐酸耐高溫透明芯棒 —耐高溫真空反應注射芯棒 (RIM)一耐高溫壓力注射成型芯棒(RRIM)。 雖然芯棒有不同型號和性能，但采用的原料都離不開玻璃纖維、環(huán)氧樹脂、固化劑、促進劑和脫模劑等。其 制作過程也都需要通過引拔將浸漬過樹脂的玻璃纖維從金屬模具中拉拔出來成型。為了減小拉擠過程中的摩擦力，提高芯棒表面的光潔度，就不得不使用脫模劑。
1 芯棒用脫模劑的作用機理
脫模劑在芯棒生產過程中的作用不可小視，它對產品質量的穩(wěn)定性和生產效率的高低起決定作用。芯棒生產用的脫模劑一般有以下幾種：固體類有粉狀E蠟、褐煤蠟、蒙膽蠟、硬脂酸鋅等；液體類有1890M、AZNF-57、IMRI-25、LMP-320硅油、 硅脂等。在芯棒生產前，先將環(huán)氧樹脂、固化劑、促進劑、脫模劑等按一定比例充分攪拌，使脫模劑分散熔融到整個膠料中。然后將玻纖按照一定的工藝通過膠槽放入長度為900~1200mm 的模具中，模具有幾個加熱區(qū)段，加熱到40℃以上后，膠料開始發(fā)生交聯反應，產生熱量。反應過程遵循溫度、壓力、時間的克拉伯龍方程,在此過程中脫模劑受熱后 沿半膠凝狀的玻纖樹脂預成體的某一個部位向外表面方向遷移。溫度越高，脫模劑遷移速度越快，從而在芯棒與模具內腔之間形成一個保護膜。化學交聯機理非常復雜，不為我們所完全了解，由于脫模劑的化學鍵基本上都是飽和的，不參與交聯化學反應，因而是游離狀的物質。在此過程中模具溫度、 拉擠速度等指標都是由芯棒直徑決定的，對于直徑較大的芯棒而言，某一部位的脫模劑分子還未遷移到芯棒表面，芯棒對應部分的樹脂就已經被拉出模具，溫度逐漸降低，固化反應過程已經完成。未遷移到芯棒表面的脫模劑從此潛伏下來，二次進行烘烤處理時芯棒沒有受模腔壓力的作用也未必能使之完全遷移到芯棒表面，同時因為樹脂已經化學反應變?yōu)楣腆w，內部的脫模劑的遷移按照化學動力學原理要慢得多，大多永遠潛伏到芯棒中間。這種以雜質形態(tài)出現的游離物勢必給芯棒的物理性能、電性能、化學性能帶來負面影響，從而對復合絕緣子生產中芯棒與硅橡膠界面的可靠性帶來影響。這也正是芯棒制造企業(yè)和復合絕緣子制造企業(yè)要共同解決的迫切問題。
2 含脫模劑芯棒對復合絕緣子質量的影響
殘留的脫膜劑對絕緣子質量有許多不良影響：
(1)使芯棒與護套粘接不良。芯棒制造過程中加入的脫模劑遷移至芯棒表面，在復合絕緣子生產過程中表面若打磨不徹底(有些區(qū)域脫模劑較厚也無法打磨掉),會在絕緣子高溫整體注射、擠包護套、平板模壓硫化時由于脫模劑受熱后析出而引起護套鼓包(不粘棒)、芯棒出油等問題。尤其是用于特高壓線路的復合絕緣子，由于其電位梯度較高，對界面的粘接質量要求更高，這一問題更應受到重視。
(2)使耐水擴散性能降低、工頻擊穿強度不穩(wěn)定。由于在膠料中加入脫模劑而引起的化學反應相對滯后，大直徑(24mm 以上)芯棒由于固化程度不夠，在高溫整體注射、擠包護套、平板模壓硫化后會產生微裂紋，在復合絕緣子水煮后工頻耐壓試驗時易導致芯棒擊穿。
(3)導致水擴散試驗不合格。由于脫模劑阻滯了玻纖與環(huán)氧樹脂界面的浸漬和耦聯，有時會導致芯棒水擴散試驗不合格。對于大直徑的芯棒，隨著直徑的增加這種現象更加嚴重，嚴重時從芯棒的橫截面可以目測到界面。如果這種缺陷不是貫穿性的，在進行水擴散和水滲透試驗時不一定能檢測出，這一缺陷會隱含在復合絕緣子中。
(4)影響芯棒的耐高溫性能。加入脫模劑會導致芯棒固化度不夠、耐高溫性能差，芯棒在高溫整體注射、擠包護套、平板模壓硫化時會自然變軟、變彎，從而引起護套偏心或直接斷裂。
(5)使泄漏電流過大。潛伏在芯棒某一部位的脫模劑以游離的雜質形態(tài)存在，嚴重時會使水擴散試驗后的泄漏電流會超過1mA。
(6)影響彎曲強度。有彎曲強度要求的復合絕緣子一般采用直徑較大的芯棒，以游離形態(tài)潛伏在芯棒中的脫模劑隔離了樹脂和玻纖的耦聯，隨著反復的彎曲變形，玻纖間的耦聯強度會降低，從而使芯棒的彎曲強度降低。
(7)使機械強度的分散性增大。由于脫模劑阻滯了環(huán)氧樹脂與固化劑、促進劑分子間的交聯和玻纖與環(huán)氧膠料的耦聯，因此會使芯棒機械強度達不到理想值，也增加了機械拉伸強度的分散性。
由此可見，脫模劑是一個值得復合絕緣子制造企業(yè)深入研究的課題，尤其是它對芯棒與硅橡膠護套的耦聯粘接性能的影響。目前國內的復合絕緣制造企業(yè)生產出的復合絕緣子雖然已經通過各種型式試驗，并具有了多年的運行業(yè)績，但在生產制造過程中還會遇到上述問題。
為了解決這一技術難題，這些企業(yè)都是采用對芯棒表面進行機械打磨并涂抹耦聯劑的方法。機械打磨其一是為了除去芯棒表面的脫模劑，其二是為了增加芯棒與硅橡膠表面粘接強度。芯棒打磨對于絕緣子制造企業(yè)來講費時、費力、污染環(huán)境，而且機械打磨只能除去芯棒表面的絕大多數脫模劑，而對于脫模劑較厚的區(qū)域和潛伏在芯棒內部的脫模劑則無法去除。
3 無脫模劑芯棒的開發(fā)和應用 脫模劑是為了在芯棒生產過程中對環(huán)氧樹脂和金屬模具進行潤滑以生產出表面光潔的絕緣制品。對于目前采用傳統(tǒng)金屬模具的芯棒制造工藝來說不添加脫模劑是不可能的。泰普瑞電工【Taporel Electrical】從2004年以來，針對復合絕緣子企業(yè)在生產和使用芯棒中遇到的實際問題，一直致力于無脫模劑復合絕緣子芯棒的開發(fā)。經過大量工藝試驗，使用高強陶瓷作為成型模具，通過改變傳統(tǒng)加熱方式，在環(huán)氧樹脂中不添加任何脫模劑，生產出了無脫模劑的耐高溫環(huán)氧玻纖芯棒。無脫模劑的耐高溫環(huán)氧玻纖芯棒避免了脫模劑對芯棒的影響，經有關復合絕緣子制造企業(yè)在不進行機械打磨或簡單表面處理的情況下，生產復合絕緣子時采用高溫整體注射、擠包護套、平板模壓硫化后，粘接強度完全符合相關技術要求。整支絕緣子在水煮后，未出現芯棒與硅橡膠脫離問題。從而從根本上解決了復合絕緣子企業(yè)的長期憂慮?？梢哉f，無脫模劑復合絕緣子芯棒的研制成功， 是環(huán)氧玻璃纖維絕緣棒制造業(yè)的又一次工藝突破，使芯棒的機械和電氣性能更加穩(wěn)定，從而更有利于復合絕緣子的質量穩(wěn)定。
4 結論
(1)脫模劑是芯棒制作過程中為了減小拉擠過程中的摩擦力，提高芯棒表面的光潔度所使用的材料，是一種以雜質形態(tài)出現的游離物，對芯棒的耐高溫、機械和電氣性能都有不良影響，在滿足工藝要求的的情況下應少用或不用。
(2)隨著芯棒直徑的增加，脫模劑的不良影響增大，生產廠家常采用機械打磨并涂抹耦聯劑的方法來解決這一 問題，但費時、費力、污染環(huán)境，而 且只能除去表面的部分脫模劑，而無法去除較厚區(qū) 域和芯棒內部的脫模劑。
(3)使用高強陶瓷作為成型模具的情況下，通過改變傳統(tǒng)加熱方式，可在不添加任何脫模劑，生產出無脫模劑的耐高溫環(huán)氧玻纖芯棒，其粘接強度完全符合要求，從根本上解決了脫模劑對芯棒性能可能產生的影響。提高了環(huán)氧玻璃纖維引拔棒質量穩(wěn)定性，從而提高了復合絕緣子質量。
