一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法与流程

1.本发明涉及高压电线路设备领域，尤其是涉及一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法。


背景技术：

2.绝缘操作杆是超高压输电线路检修过程中必备的操作设备，其由工作头、绝缘杆以及握柄组成；绝缘杆是连接工作头与握柄的部分，绝缘杆的原材料主要是树脂体系或纤维填充的树脂体系，其中树脂体系为绝缘杆提供电气绝缘性能，同时为了增加绝缘杆的机械性能还会在树脂体系中添加增强纤维。
3.目前，国内的绝缘杆产品常采用玻璃纤维环氧树脂体系，普遍存在杆体的厚度大，重量重的问题，同时产品在纤维铺设结构上并未进行设计和探究，为了满足性能通常是采用增加纤维层数的方式，杆体重量较大；通常绝缘杆的工作环境为高空，使用者在长时间操作过程中的重量较大的绝缘杆的便利性较低，严重降低了工作效率。国际上的绝缘杆产品的制备工艺多采用在线编织或真空浸渍的方式，如美国hastings公司的绝缘杆；外形为抽拉式的三角杆，拉长后杆体连接处不会发生扭动、稳定性较好；同时绝缘杆的纤维采用径向、环向以及交叉缠绕等多种不同方式进行铺层。但目前该绝缘杆的制备工艺较为复杂、且成本较高。
4.目前，高压电线路的输送电压已经提高至500kv，而现有的绝缘杆产品的性能已不能满足工作需要，因此急需提供一种工艺简单、成本低的轻质高强超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中的超高压电线路绝缘杆工艺复杂、成本高、重量大且机械强度低的问题，本技术提供了一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，该方法包括纤维防水改性处理、纤维三维编织处理以及真空固化工艺，该方法采用了芳纶纤维和环氧树脂固化体系为原料，通过三维编织工艺和真空固化工艺制备超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆，该工艺简单且成本低，同时生产得到的产品具备重量轻、机械性能强的特点。
6.本发明的具体技术方案为：一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，包括以下步骤：(1)将芳纶纤维进行活化处理制成活化芳纶纤维，使用防水剂处理活化芳纶纤维制成憎水芳纶纤维；(2)将憎水芳纶纤维进行三维编织处理制成预成型体，所述三维编织方式包括：纤维以模具表面为基底进行二维编织，同时纤维以模具中轴线为轴心对模具表面进行拉挤缠
绕；(3)将预成型体浸润环氧树脂固化体系中，待完全浸润后固化制成超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆。
8.本技术提供了一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，该方法选用芳纶纤维和环氧树脂固化体系为原材料，通过芳纶纤维表面改性、芳纶纤维三维编织以及预成型体真空浸渍固化三步工艺制备超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆，该工艺简单、成本低，制得的产品重量轻且机械性能显著提高。本技术采用的芳纶纤维与同类的其他纤维相比具有耐热性高、弹性模量大(95～125gpa)、重量轻、结构强的特性，作为纤维增强体使用时具有产品整体重量显著降低，本技术还对芳纶纤维进行了表面改性，芳纶纤维在生产过程中其表面含有较多的偶联剂硅烷极性基团，易吸水受潮，在结合到树脂体系后会显著降低产品的绝缘性和力学性能，因此本技术对芳纶纤维先进行活化处理破坏芳纶纤维的表层，在通过防水剂对芳纶纤维表层进行化学接枝制成憎水芳纶纤维，使芳纶纤维能够具备防水性能，防止其吸水降低产品绝缘性。
9.本技术的纤维编织采用了特殊的三维编织技术，该技术在模具表面进行二维编织的同时将纤维进行缠绕拉挤，该方式能够同时完成编织-缠绕-拉挤的工序，工艺简单。三维编织形成的纤维能够在绝缘杆形成三维方向上的结构支撑作用，能够显著提升绝缘杆的力学性能。此外本技术还对编织工艺中的编织方式、拉挤速度、编织角度、缠绕角度等进行了设计，芳纶纤维具有较高的弹性模量，其在三维编织的过程中会产生形变，因此在编织后的编织角、缠绕角以及拉挤速度都对最终形成的预成型体的结构影响较大，纤维在成型后对预成型体产生轴向的压力，若压力较大，最终形成的预成型体就会被压至变形，若压力不足，最终形成预成型体在形成绝缘杆后纤维则不能发挥出其增强作用。
10.本技术中的真空浸渍固化工艺，该技术通过将预成型体置于浸渍模具中，模具一端与装有环氧树脂的容器连通，另一端与负压装置连通；真空浸渍时，开启负压装置，负压装置将模具中的空气抽出，模具在负压的作用下将预成型体包裹，同时模具另一端的环氧树脂固化体在负压的作用下进入模具中并浸没预成型体，在真空负压的作用下环氧树脂会会渗透到预成型体的纤维空隙中，预成型体纤维与环氧树脂整体结构致密，不会出现气泡等缺陷，浸润完成后对浸润的预成型体进行固化，本技术对不同环氧树脂固化体系以及固化条件进行了优化，保证环氧树脂体系的绝缘性能能够满足超高压输电线路的使用需求。
11.作为优选，步骤(1)中所述的防水剂选自peg、mse100、ic701、prtv、ds-02、css中的一种或几种；本技术采用的防水剂为有机硅类防水剂，该类产品能够在芳纶纤维表层形成-si-o疏水薄膜，使芳纶纤维表面防水性能显著提高，同时还提高芳纶纤维与环氧树脂固化体系的界面相容性，能够显著提升芳纶纤维与环氧树脂的结合度，显著提升产品的机械性能；此外，有机硅类防水剂的环保、无毒且无害。
12.作为优选，所述活化处理步骤为：将芳纶纤维浸没在甲基磺酸中，浸没完毕后蒸馏水清洗处理，所述甲基磺酸的含量为60％，浸没时间为30h；本技术中芳纶纤维的活化处理采用的是甲基磺酸，芳纶纤维可在酸溶液中进行活化处理，但氧化较强的酸溶液会导致芳纶纤维的内部芯层发生破坏，会显著降低芳纶纤维的力学性能，因此本技术采用了氧化性低的强质子酸甲基磺酸对芳纶纤维进行处理，使用甲基黄酸处理后芳纶纤维的表层被活化，同时内部芯层结构不受破坏，活化的同时还能保证芳纶纤维的力学性能不会显著降低。
13.作为优选，步骤(1)中所述二维编织选自三维四向编织和三维五向编织中的一种。
14.作为优选，步骤(1)中所述所述编织模具直径为30mm，长度为500mm，所述编织模具上设有脱模剂。
15.作为优选，步骤(1)中所述拉挤速度200～400mm/min。
16.作为优选，步骤(1)中所述三维编织的编织角为40～60
°
，缠绕的缠绕角为40～50
°
。
17.作为优选，所述环氧树脂固化体系按质量份数计包括：环氧树脂100份，固化剂80～90份，促进剂0.5份。
18.作为优选，步骤(3)中所述浸润条件为：温度60℃，真空。
19.作为优选，步骤(3)中所述固化条件为：固化温度90～130℃，固化时间1～4h，真空。
20.与现有技术相比，本技术具有以下技术效果：(1)本技术提供的该方法选用芳纶纤维和环氧树脂固化体系为原材料，包括芳纶纤维表面改性、芳纶纤维三维编织以及预成型体真空浸渍固化三步工艺，该方法工艺简单、成本低，制得的产品重量轻且机械性能显著提高；(2)本技术的纤维编织采用了特殊的三维编织技术，该技术在模具表面进行二维编织的同时将纤维进行缠绕拉挤，该方式能够同时完成编织-缠绕-拉挤的工序，工艺简单。
附图说明
21.图1是本发明的芳纶纤维活化处理前后的sem图。
22.图2是本发明的三维编织的操作示意图。
23.图3是本发明的超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆编织层的截面示意图。
24.图4是本发明的超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的sem图。
25.图5是本发明的超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆拉断面的微观结构图。
具体实施方式
26.下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
27.以下实施例中所使用的原材料均由市售获得，芳纶纤维的基本参数为：二维机织、纤维单丝800～1200d、面密度140～200g/m2、经纬密度(径向：6～10根/10cm，纬向：6～10根/10cm)、单位面积质量160～200g/m2、断裂强度(径向：2863n/5cm，纬向：1204n/5cm)、断裂伸长率(径向：2.3％，纬向：13.1％)；环氧树脂为双酚a型环氧树脂，固化剂为酚醛树脂，促进剂为甲基二乙醇胺。
28.实施例1：一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，包括以下步骤：(1)将芳纶纤维浸没在甲基磺酸(质量分数为60％)中，浸没时间为36h，浸没完毕后蒸馏水清洗处理制成活化芳纶纤维，使用防水剂(peg)处理活化芳纶纤维制成憎水芳纶
纤维；(2)将憎水芳纶纤维进行三维编织处理制成预成型体，三维编织方式包括：纤维以模具表面为基底进行二维编织，同时纤维以模具中轴线为轴心对模具表面进行拉挤缠绕。二维编织选自三维四向编织，拉挤速度300mm/min，编织角为40
°
，缠绕角为50
°
；(3)裁剪合适大小的密封袋，把真空袋放在表面平整的玻璃板上面，然后将预成型体放在真空袋上面，之后把真空袋进行对折，在预成型体的两侧固定导管作为进出液口，最后在真空袋四周贴上密封胶，形成密封袋；通过真空泵对密封袋进行抽真空处理，排除试样内部和袋中的空气，将导管口堵上，检查密封袋的气密性；将环氧树脂100份、固化剂80份以及促进剂0.5份混合均匀后放置在温度为60℃的真空干燥箱中进行脱泡处理，直到溶液内部不含气泡为止；检查气密性后的密封袋和配好的树脂溶液放入到烘箱中，此时将烘箱温度设置为60℃，把密封袋中的导管一段放入树脂溶液中，另外一段连接真空泵，同时树脂溶液会在内外压力差的作用下进入到密封袋当中，浸润整个预成型体表面和内部，当预成型体被完全浸润后，把两端的导管堵上，使树脂在高温90℃下固化2h制成超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆。
29.实施例2：一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，包括以下步骤：(1)将芳纶纤维浸没在甲基磺酸(质量分数为60％)中，浸没时间为36h，浸没完毕后蒸馏水清洗处理制成活化芳纶纤维，使用防水剂(mse100)处理活化芳纶纤维制成憎水芳纶纤维；(2)将憎水芳纶纤维进行三维编织处理制成预成型体，三维编织方式包括：纤维以模具表面为基底进行二维编织，同时纤维以模具中轴线为轴心对模具表面进行拉挤缠绕。二维编织选自三维四向编织，拉挤速度200mm/min，编织角为40
°
，缠绕角为40
°
；(3)裁剪合适大小的密封袋，把真空袋放在表面平整的玻璃板上面，然后将预成型体放在真空袋上面，之后把真空袋进行对折，在预成型体的两侧固定导管作为进出液口，最后在真空袋四周贴上密封胶，形成密封袋；通过真空泵对密封袋进行抽真空处理，排除试样内部和袋中的空气，将导管口堵上，检查密封袋的气密性；将环氧树脂100份、固化剂85份以及促进剂0.5份混合均匀后放置在温度为60℃的真空干燥箱中进行脱泡处理，直到溶液内部不含气泡为止；检查气密性后的密封袋和配好的树脂溶液放入到烘箱中，此时将烘箱温度设置为60℃，把密封袋中的导管一段放入树脂溶液中，另外一段连接真空泵，同时树脂溶液会在内外压力差的作用下进入到密封袋当中，浸润整个预成型体表面和内部，当预成型体被完全浸润后，把两端的导管堵上，使树脂在110℃固化1h制成超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆。
30.实施例3：一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，包括以下步骤：(1)将芳纶纤维浸没在甲基磺酸(质量分数为60％)中，浸没时间为36h，浸没完毕后蒸馏水清洗处理制成活化芳纶纤维，使用防水剂(ds-02)处理活化芳纶纤维制成憎水芳纶纤维；
(2)将憎水芳纶纤维进行三维编织处理制成预成型体，三维编织方式包括：纤维以模具表面为基底进行二维编织，同时纤维以模具中轴线为轴心对模具表面进行拉挤缠绕。二维编织选自三维四向编织，拉挤速度400mm/min，编织角为60
°
，缠绕角为50
°
；(3)裁剪合适大小的密封袋，把真空袋放在表面平整的玻璃板上面，然后将预成型体放在真空袋上面，之后把真空袋进行对折，在预成型体的两侧固定导管作为进出液口，最后在真空袋四周贴上密封胶，形成密封袋；通过真空泵对密封袋进行抽真空处理，排除试样内部和袋中的空气，将导管口堵上，检查密封袋的气密性；将环氧树脂100份、固化剂90份以及促进剂0.5份混合均匀后放置在温度为60℃的真空干燥箱中进行脱泡处理，直到溶液内部不含气泡为止；检查气密性后的密封袋和配好的树脂溶液放入到烘箱中，此时将烘箱温度设置为60℃，把密封袋中的导管一段放入树脂溶液中，另外一段连接真空泵，同时树脂溶液会在内外压力差的作用下进入到密封袋当中，浸润整个预成型体表面和内部，当预成型体被完全浸润后，把两端的导管堵上，使树脂在130℃下固化4h制成超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆。
31.实施例4：一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，包括以下步骤：(1)将芳纶纤维浸没在甲基磺酸(质量分数为60％)中，浸没时间为36h，浸没完毕后蒸馏水清洗处理制成活化芳纶纤维，使用防水剂(css)处理活化芳纶纤维制成憎水芳纶纤维；(2)将憎水芳纶纤维进行三维编织处理制成预成型体，三维编织方式包括：纤维以模具表面为基底进行二维编织，同时纤维以模具中轴线为轴心对模具表面进行拉挤缠绕。二维编织选自三维五向编织，拉挤速度300mm/min，编织角为60
°
，缠绕角为50
°
；(3)裁剪合适大小的密封袋，把真空袋放在表面平整的玻璃板上面，然后将预成型体放在真空袋上面，之后把真空袋进行对折，在预成型体的两侧固定导管作为进出液口，最后在真空袋四周贴上密封胶，形成密封袋；通过真空泵对密封袋进行抽真空处理，排除试样内部和袋中的空气，将导管口堵上，检查密封袋的气密性；将环氧树脂100份、固化剂80份以及促进剂0.5份混合均匀后放置在温度为60℃的真空干燥箱中进行脱泡处理，直到溶液内部不含气泡为止；检查气密性后的密封袋和配好的树脂溶液放入到烘箱中，此时将烘箱温度设置为60℃，把密封袋中的导管一段放入树脂溶液中，另外一段连接真空泵，同时树脂溶液会在内外压力差的作用下进入到密封袋当中，浸润整个预成型体表面和内部，当预成型体被完全浸润后，把两端的导管堵上130℃下4h，使树脂在110℃下固化1h制成超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆。
32.实施例5：一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，包括以下步骤：(1)将芳纶纤维浸没在甲基磺酸(质量分数为60％)中，浸没时间为36h，浸没完毕后蒸馏水清洗处理制成活化芳纶纤维，使用防水剂(prtv)处理活化芳纶纤维制成憎水芳纶纤维；(2)将憎水芳纶纤维进行三维编织处理制成预成型体，三维编织方式包括：纤维以
模具表面为基底进行二维编织，同时纤维以模具中轴线为轴心对模具表面进行拉挤缠绕。二维编织选自三维五向编织，拉挤速度400mm/min，编织角为40
°
，缠绕角为50
°
；(3)裁剪合适大小的密封袋，把真空袋放在表面平整的玻璃板上面，然后将预成型体放在真空袋上面，之后把真空袋进行对折，在预成型体的两侧固定导管作为进出液口，最后在真空袋四周贴上密封胶，形成密封袋；通过真空泵对密封袋进行抽真空处理，排除试样内部和袋中的空气，将导管口堵上，检查密封袋的气密性；将环氧树脂100份、固化剂85份以及促进剂0.5份混合均匀后放置在温度为60℃的真空干燥箱中进行脱泡处理，直到溶液内部不含气泡为止；检查气密性后的密封袋和配好的树脂溶液放入到烘箱中，此时将烘箱温度设置为60℃，把密封袋中的导管一段放入树脂溶液中，另外一段连接真空泵，同时树脂溶液会在内外压力差的作用下进入到密封袋当中，浸润整个预成型体表面和内部，当预成型体被完全浸润后，把两端的导管堵上，使树脂在110℃下固化1h制成超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆。
33.实施例6：(拉挤速度、编织角以及缠绕角的影响)采用实施例1中的方法，步骤2中的拉挤速度分别为200mm/min、300mm/min以及400mm/min，编织角分别为45
°
和60
°
，缠绕角分别为40
°
和50
°
；其余条件均与实施例1相同，探究不同拉挤速度、不同编织角以及不同缠绕角对预成型体的砂线角度的影响，结果见表1；表1不同拉挤速度、不同编织角度以及不同缠绕角度的纱线角度如表1所示，管件各层纱线角度的理论值与测试值误差随着管件直径的增加而减小。管件各层纱线角理论值均大于实验值，且角度误差均小于2
°
。管件编织层纱线角度的误差小于缠绕层纱线角度的误差。由于涉及管件纱线角度误差率控制在5％以下，管件力学性能得以保证满足工艺设计要求。在相同的管件尺径情况下，拉挤速度越快，管件编织角和缠绕角的理论值与实验值误差越小；纱线角度误差随拉挤速度的增大而减小，编织角的误差较小。管件纱线角理论值均大于测量值，相差范围为3.0
°
，缠绕角差值均大于编织角差值。拉挤速度越快对复合材料管件的纤维角度误差影响就越小，然而较快的拉挤速度又不利于管件完全固化，如何选取既可以保证纤维角度误差处于较小范围之内，又能使得管件完全固化的拉挤速度对编织-缠绕-拉挤工艺来说尤其重要。
34.如图1所示，图中显示的是三维编织的工艺的装置，该装置包括括编织模具，编织模具为硅胶材质，编织模具长500mm，直径为30mm，为了便于预成型体的脱模，编织模具上还设有脱模布，三维编织方法为三维四向编织和三维五向编织，编织装置为旋转矩形编织机，旋转矩形编织机通过改变编织纱线的行列数与不同编织模具配合进行编织，预成型体成型的花纹为四步法1
×
1方型编织花纹。
35.如图2所示，图中显示的是管件在受到轴向压缩后的编织层的截面结构图，从图中可知三维编织复材管件在超负荷时，其破坏过程是非常复杂的，会产生多种现象并且呈现出多种破坏模式，经常会出现多种破坏模式共同存在且相互作用。在压弯过程中，随着压力试验机上压盘的降低，复材管件顶端的倒角首先发生破坏并引发整个复材管件在上压盘的作用下发生稳定的破坏。起初管件筒壁出现裂纹产生破坏，之后随着轴向压缩的进行管件内部的纤维束发生断裂和管件表面的树脂开始脱落。因此，复材管件中纤维束的断裂和屈曲变形对于管件的能量吸收至关重要。其中，折叠破坏模式即复材管件在轴向压缩载荷的作用下，管件顶端破坏后引发整个复材管件发生稳定的渐进破坏。在轴向压缩过程中，复材管件表面呈现出层状的形式向下折叠破坏。随着轴向压缩的进行管件筒壁发生明显的折叠状态，而管件外观呈现出s变形。轴向压缩之后试样上半部分出现较多的纤维束裂纹和部分纤维出现断裂，试样内部的纤维束之间较为整齐的排列，三维编织结构基本上没有受到破坏。
36.对比例1(不进行活化剂处理)与实施例1相比，步骤(1)中的纤维不进行活化剂处理，其余条件均与实施例1相同。
37.采用光学接触角测试仪对实施例1～5和对比例1的纤维表面的憎水性能进行测试，采用力学性能试验机对实施例1～5制得的超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的力学性能进行测试，测试结果见表2；表2超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的力学性能如表2所示，抗弯强度能够达到200mpa以上，而且抗弯强度数据比较稳定，能够满足高性能绝缘拉杆弯曲性能大于180mpa的要求，通过对纤维增强绝缘操作杆管材纤维织物的组成和铺层设计，通过对纤维织物面密度和纤维轴向方向编织设计。从而增加纤维增强绝缘操作杆管材的弯曲强度。这是因为芳纶纤维具有优异的机械力学性能，通过对pbo纤维织物编织方式和纤维单丝直径的选择，使其与环氧树脂之间具有较好的浸润性，pbo纤维织物为复合材料在径向纤维方向上提供了足够的强度和韧性。剪切强度达到20mpa以上，说明纤维增强绝缘操作杆具有优异的剪切性能，剪切强度是纤维增强绝缘操作杆性能的关键参数，在绝缘操作杆实际工程应用过程中，材料的剪切强度是将影响纤维增强绝缘操作杆的使用寿命。具有良好的电气绝缘性能，其轴向、径向电气强度大小与国外的纤维增强绝缘操作杆电气强度相近，也能从一定程度上反映复合材料的致密性好，产品的缺陷少，环氧树脂与芳纶纤维织物之间的界面结合性好，能够满足其在带电作业中的绝缘要求。纤维增强绝
缘操作杆介电常数在处在3-4之间，且其介电损耗处在较低的水平，介电损耗在一定程度上也可以表征绝缘材料的电气绝缘特性。
38.检测例：对实施例1制得的超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆进行老化性能测试，测试方法采用《gb 11026.2-2000》，老化温度为80℃、110℃、140℃，老化时间为30天，并对不同老化温度的测试样品的力学性能和电学性能进行测试，测试结果见表3；表3超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆老化性能如表3所示，电气绝缘性能参数对比，在80℃和110℃条件下，纤维增强绝缘操作杆的电气绝缘参数与老化之前相比，变化非常小，可见化学反应带来的高分子主链断裂在纤维增强绝缘操作杆的老化过程中影响很小，说明在110℃以下材料没有发生明显的化学老化，纤维增强绝缘操作杆的击穿强度、介电常数和介电损耗跟老化之前相比没有明显变化，能够满足绝缘拉杆的运行温度要求。当老化温度达到140℃时，从表中的数据可以看出，纤维增强绝缘操作杆的击穿强度出现明显下降，介电常数增加，介电损耗与老化之前相比出现明显增加，可见在140℃长期老化条件下，环氧树脂可能部分发生化学反应，引起环氧树脂分子主链结构的断裂，分子极化程度增加，热固性树脂基复合绝缘材料的热氧老化过程一般包括脱湿、固化、分解等过程，涉及水分脱除、物理和化学老化等一系列复杂的物理化学反应过程。化学反应过程中材料内部的高分子结构在高温热氧环境中发生断裂、支化，极化基团增加，致使取向极化对于介电常数的贡献增加，宏观表现为介电常数增大。从力学性能结果可知，在80℃和110℃老化30天的条件下，纤维增强绝缘操作杆的抗弯强度和抗拉强度跟老化之前相比几乎没有变化，说明纤维增强绝缘操作杆在110℃条件下能够满足长期运行。当老化温度达到140℃，纤维增强绝缘操作杆的抗弯强度和抗拉强度与老化之前相比，分别下降了近10％，说明复合材料的力学性能在当前温度下明显下降，芳纶纤维织物在当前温度条件下其稳定性较好，说明环氧树脂体系内部分子结构在较高的温度下发生高分子主链的断裂或者分子内部基团的变化，从而导致复合材料力学性能的下降。
39.采用扫描电镜对实施例1～5制得的超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的拉断面进行扫描，结果见图4；如图4所示，通过控制真空浸渍成型工艺参数调整可以很好的使树脂体系充分的浸润到纤维束内部去，从而使纤维束能够完全浸润，保证复合材料的致密性，从而使复合材料材料具有优异的电气绝缘性能和机械力学特性。
40.采用显微镜对实施例1～5制得的超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的截面微观结构进行扫描，结果见图5；如图5所示，浅色不连续的为纤维束，深色连续的为树脂，从图中可以看出，纤维束之间的树脂均匀、连贯。承力的经向线相对比较整齐、平
直，能够提供较高的弯曲强度，而纬向线与树脂能够充分浸润起到支撑和固定作用，很好地保证了结构的完整性。芳纶织物的独特设计能够保证纤维织物与树脂之间的良好的浸润性，在纤维织物的纬向引入新的纤维织物，改善纤维织物与环氧树脂之间的浸润性，有效的解决纤维织物与环氧树脂之间的浸润问题。

技术特征：
1.一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，其特征是，包括以下步骤：（1）将芳纶纤维进行活化处理制成活化芳纶纤维，使用防水剂处理活化芳纶纤维制成憎水芳纶纤维；（2）将憎水芳纶纤维进行三维编织处理制成预成型体，所述三维编织方式包括：纤维以模具表面为基底进行二维编织，同时纤维以模具中轴线为轴心对模具表面进行拉挤缠；（3）将预成型体浸润环氧树脂固化体系中，待完全浸润后固化制成超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆。2.如权利要求1所述的一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述的防水剂选自peg、mse100、ic701、prtv、ds-02、css中的一种或几种。3.如权利要求1所述的一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，其特征是，所述活化处理步骤为：将芳纶纤维浸没在甲基磺酸中，浸没完毕后蒸馏水清洗处理，所述甲基磺酸的含量为60％，浸没时间为36h。4.如权利要求1所述的一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述二维编织选自三维四向编织和三维五向编织中的一种。5.如权利要求1所述的一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述编织模具直径为30mm，长度为500mm，所述编织模具上设有脱模剂。6.如权利要求1所述的一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述拉挤速度200~400mm/min。7.如权利要求1所述的一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述三维编织的编织角为40~60
°
，缠绕的缠绕角为40~50
°
。8.如权利要求1所述的一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，其特征是，所述环氧树脂固化体系按质量份数计包括：环氧树脂100份，固化剂80~90份，促进剂0.5份。9.如权利要求1所述的一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，其特征是，步骤（3）中所述浸润条件为：温度60℃，真空。10.如权利要求1所述的一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，其特征是，步骤（3）中所述固化条件为：固化温度90~130℃，固化时间1~4h，真空。

技术总结
本发明涉及高压电线路设备领域，公开了一种超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆的制备方法，该方法包括：（1）将芳纶纤维进行活化处理制成活化芳纶纤维，使用防水剂处理活化芳纶纤维制成憎水芳纶纤维；（2）将憎水芳纶纤维进行三维编织处理制成预成型体，三维编织方式包括：纤维以模具表面为基底进行二维编织，同时纤维以模具中轴线为轴心对模具表面进行拉挤缠绕；（3）将预成型体浸润环氧树脂固化体系中，待完全浸润后固化制成超高压电线路泡沫填充纤维增强环氧树脂绝缘杆；该方法的原料为芳纶纤维和环氧树脂，工艺包括纤维表面改性、三维编织以及真空浸渍固化，该方法工艺简单、成本低，制得的产品重量轻且机械性能显著提高。提高。提高。


技术研发人员：殷志敏 林捷 吴国强 张鹏 李龙 岳灵平 来骏 陆利平 章旭泳 李浩言 戴建华 俞伟勇
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司湖州供电公司
技术研发日：2023.01.17
技术公布日：2023/7/21