CN113205932B - 一种耐低温防污闪的瓷绝缘子及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及绝缘子技术领域，提供了一种耐低温防污闪的瓷绝缘子及其制作工艺。本发明利用聚合物包覆改性纳米粒子、氨基酸离子液体成分的减水剂，二者协同作用，共同提高了瓷绝缘子的综合性能；通过将聚酯、改性纳米粒子与烯烃共聚得到分散均匀的聚合物包覆改性纳米粒子，将绝缘子原料分两次球磨，可提高绝缘子原料中有机物与无机物之间的结合性，提供球磨效率、改善球磨效果。本发明制得的瓷绝缘子具有良好的电气性能、机械性能、憎水性能和耐温性能。

Description

一种耐低温防污闪的瓷绝缘子及其制作工艺

技术领域

本发明涉及绝缘子技术领域，尤其涉及一种耐低温防污闪的瓷绝缘子及其制作工艺。

背景技术

瓷绝缘子为输电线路提供支撑和绝缘作用，因此无论在机械强度还是绝缘强度方面的要求都比较高，而且我国自然环境相对比较复杂，瓷绝缘子大多用于室外甚至野外环境，所以还要求瓷绝缘子产品能够适应复杂的环境条件。

绝缘子产品的工作环境和工作条件极其苛刻，饱受冷热急变、酷热、严寒、高酸碱度、高污秽等因素的影响。绝缘子产品在运行过程中，不仅要承受正常运行条件下的工频电压，还要经得起恶劣天气情况下的雷电冲击产生的暂态过电压影响；不仅要承受导线的重量，还要经得起导线覆冰状态、风力作用下导线剧烈甩动等极端因素的考验，不仅要经受酷热，还要经受严寒。绝缘子产品会在长期工作电压和工作负荷作用下产生介质劣化现象，即绝缘子产品的性能随着使用时间的延长而降低，最后导致产品劣化。

随着我国电力行业的发展，极寒冷地区对瓷绝缘子的需求也越来越大。用于极寒冷地区所用陶瓷绝缘子，需承受低温冰冻、雷电冲击、介质劣化等恶劣的工作环境，其必须具备良好的抗冻融性能，从而避免出现冻裂、老化、强度降低等问题。

发明内容

本发明旨在至少克服上述现有技术的缺点与不足其中之一，提供一种耐低温防污闪的瓷绝缘子及其制作工艺。本发明目的基于以下技术方案实现：

本发明目的一个方面，提供了一种耐低温防污闪的瓷绝缘子，包括绝缘子本体和釉层，所述绝缘子本体包括以下重量份的原料：石英15～25份，姜冲泥15～25份，默然塘泥10～20份，左云土10～20份，硅灰石5～15份，湖北泥5～15份，聚合物包覆改性纳米粒子5～15份，氧化锆3～10份，硼酸3～10份，磷化硼1～5份，硅烷偶联剂1～5份，减水剂0.7～2份；所述釉层包括以下重量份的原料：石英12～20份，高岭土12～20份，氧化铝8～15份，硅酸锆5～10份，滑石粉5～10份，聚合物包覆改性纳米粒子2～8份，钛酸钡2～8份，氧化锌1～6份；所述聚合物包括聚酯和聚烯烃，所述聚烯烃的单体包括乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯中的一种或多种，所述改性纳米粒子的纳米粒子原料包括氧化石墨烯、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米水滑石、纳米氮化硅、纳米碳化硅、纳米氮化硼中的一种或多种；所述减水剂中含有氨基酸离子液体。

传统的瓷绝缘子中使用长石作为原料之一，其属于脊性原料，不利于其在泥料中均匀分布，从而导致瓷绝缘子的机、电、热性能得不到充分发挥。本发明配方广泛采用大部分地区都有的普适性原料，适用范围广；原料种类多，减少单个原料质量波动带来的影响；配方中含有合适比例的二氧化硅和三氧化二铝，以及氧化钾，不需传统配方中的大量粘土或长石，制得的绝缘子材料绝缘性能、机械性能好。本发明的石英、姜冲泥、默然塘泥和左云土是绝缘子中形成玻璃网络的主要成分，有利于提高网络的致密程度和硬度。

聚酯具有良好的成纤性、力学性能、耐磨性、抗蠕变性、低吸水性以及电绝缘性能，能够大幅提高绝缘子的机械性能。聚氯乙烯对光和热的稳定性较差，无固定熔点，具有较好的机械性能和优异的介电性能。聚苯乙烯电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。聚乙烯和聚丙烯材料具有优良的介电性能，体积电阻可达10¹⁵～10²⁰Ω·m，具有良好机械性能。其中，聚丙烯的拉伸强度比高密度聚乙烯更高，聚乙烯的耐寒性能优异，冷脆温度为-70℃，而聚丙烯耐低温冲击较差。经过改性处理之后的纳米粒子，表面亲油性增强，可以与聚烯烃材料中的其它有机成分有效结合，从而提升材料的致密程度。改性纳米粒子的加入，在聚烯烃材料内产生了更多的陷阱，这些陷阱在电极-电介质的界面附近捕获注入电荷，降低了局部电场，同时阻碍载流子的移动，从而使电阻率增大。乙烯、丙烯、氯乙烯和苯乙烯共聚，可以结合多种聚烯烃的优点，且在其中加入聚酯和改性纳米粒子，增强绝缘子材料的电气性能、机械性能、耐低温性能和耐酸碱性能。

硼酸可以改善绝缘子的耐热性能，提高机械强度，缩短熔融时间；同时作为助熔剂，促进石英、姜冲泥、默然塘泥和左云土等熔融形成玻璃网络，降低了单位绝缘子制品的热损耗。硼酸分解产生的氧化硼在熔融过程中不产生气体，缩小绝缘子烧结过程中的气孔，增强绝缘子的机械弯曲强度；还可有效的减少坯体收缩率，能够降低瓷绝缘子的吸湿膨胀，防止陶瓷坯体的后期干裂，而且具有较高的机械强度和较低的介电损失，还可加快烧结过程的成熟速度，大大降低了单位绝缘子制品的热损耗。

硅灰石具有良好的绝缘性，同时具有良好的介电性能和较高的耐热、耐化学腐蚀、耐候性能，尺寸稳定良好，有玻璃和珍珠光泽，低吸水率和吸油值，力学性能及电性能优良以及具有一定补强作用，可作为瓷绝缘子的增强填料。加入硅灰石可以有效的减少坯体收缩率，而且能够降低坯体的吸湿膨胀，防止陶瓷坯体的后期干裂等；含硅灰石的坯体还具有较高的机械强度和较低的介电损失。引入硅灰石的坯体，在烧结过程中成熟速度加快，大大降低了单位制品的热损耗，缩短烧成周期，具有节能降耗的效果。

优选地，所述氨基酸离子液体的阴离子包括甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、精氨酸中的一种或多种，阳离子包括咪唑类、季铵类、季磷类中的一种或多种。

优选地，所述聚合物包覆改性纳米粒子复合物中聚酯的含量为5～30wt％，改性纳米粒子的含量为1～18wt％，纳米粒子的粒径为50～800nm。

优选地，所述改性纳米粒子的改性处理剂包括硬脂酸盐、碳酸钙晶须、三羟甲基丙烷和硅烷偶联剂，所述硬脂酸盐包括硬脂酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或多种，所述硅烷偶联剂包括十二烷基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、硫基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或多种。

优选地，所述减水剂包括以下重量份的原料：氨基酸离子液体5～20份，多甲叉磷酸盐5～20份，聚磷酸盐5～20份，有机酸盐5～20份，硅酸钠或偏硅酸钠5～20份，碳酸钠1～5份。

优选地，所述多甲叉磷酸盐包括氨基三甲叉膦酸盐、乙二胺四甲叉膦酸盐、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、N-2羟乙基-N-二甲叉膦酸盐、乙氧乙基二胺四甲叉膦酸盐、1,3-二胺-2-丙醇四甲叉膦酸盐、(2-羟基)乙氧基乙基胺二甲叉膦酸盐、哌嗪二甲叉膦酸盐、胺乙基哌嗪三甲叉膦酸盐、甘氨酸二甲叉膦酸盐、羟甲基甘氨酸二甲叉膦酸盐、谷氨酸二甲叉膦酸盐、甲酰氨基一甲叉膦酸盐、乙酰氨基一甲叉膦酸盐或脲基四甲叉膦酸盐中的一种或多种。

优选地，所述有机酸盐包括柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、乳酸钠、醋酸钠、柠檬酸钾、葡萄糖酸钾、乳酸钾、醋酸钾、柠檬酸钙、葡萄糖酸钙、乳酸钙、醋酸钙、氨基酸螯合钙、L-苏糖酸钙中的一种或多种，所述聚磷酸盐包括钠盐或钾盐。

本发明目的另一个方面，提供了一种耐低温防污闪的瓷绝缘子的制作工艺，包括以下步骤：

S1、聚合物包覆改性纳米粒子的制备：将聚烯烃的单体、改性纳米粒子、催化剂和溶剂置于密闭干燥反应器中，50～80℃恒温聚合反应4～10h，加入5％HCl的乙醇溶液终止聚合，过滤，洗涤，干燥，得到聚合物包覆改性纳米粒子；

S2、球磨：将石英、姜冲泥、默然塘泥、左云土、硅灰石、湖北泥、氧化锆、硼酸、磷化硼投入球磨机加水进行球磨2～8h，然后加入聚合物包覆改性纳米粒子、硅烷偶联剂和减水剂，继续球磨5～8h；

S3、过筛、除铁：步骤S3制得的泥浆过150～300目筛，筛余0.5wt％以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；

S4、再依次进行榨泥、陈腐、真空练泥、成形、修坯和干燥，得到坯件；

S5、上釉：对干燥后的坯件进行淋釉；

S6、烧成：将坯件放入窑炉，室温为初始温度，以5～20℃/h的速率升温至300～450℃，然后以50～100℃/h的速率升温至在980～1050℃下保温5～10h，然后在还原气氛下以20～50℃/h的速率升温至1280～1350℃保温1～4h，然后冷却至180℃以下，得到瓷绝缘子瓷件；

S7、对所得瓷绝缘子瓷件进行胶装、养护、检测、包装，得到瓷绝缘子。

优选地，步骤S1中所述改性纳米粒子的制备方法包括：

S11、将纳米粒子、硬脂酸盐分散在水中，形成分散液；

S12、将碳酸钙晶须、三羟甲基丙烷和硅烷偶联剂与乙醇混合均匀，加入步骤S11所得分散液，于50～100℃下加热反应1～5h，冷却，过滤得到固体产物，干燥即得。

优选地，步骤S6中冷却的降温速率为50～150℃/h。

本发明可至少取得如下有益效果其中之一：

本发明利用聚酯、改性纳米粒子与烯烃共聚，改善了聚酯和纳米粒子在聚烯烃基体内的分散性，充分发挥聚酯和纳米粒子对绝缘子材料的电气性能和机械性能的改善作用；利用聚合物包覆层和硅烷偶联剂复配，增强了绝缘子材料中无机/有机界面的粘结性，使各原料有效结合，大幅提升了绝缘子材料的致密程度；经过改性后的纳米粒子，可大幅提高材料的憎水性、机械性能和电气性能。此外，减水剂成分含有氨基酸离子液体，含有大量的N原子和羧基，能对高价金属稳定配位，羟基能够增强亲水性，强化浆料的流动性。本发明的减水剂在低用量和较低含水率及含高价金属离子水质的条件下，对瓷绝缘子泥浆具有显著的减水效果，显示出突出的流动性和分散减水效果，高温烧制后的瓷绝缘子表面平整且无裂纹，无缺陷，进一步提高瓷绝缘子的各项性能。本发明利用聚合物包覆改性纳米粒子、氨基酸离子液体成分的减水剂，二者协同作用，共同提高了瓷绝缘子的综合性能。

本发明的方法，通过将聚酯、改性纳米粒子与烯烃共聚得到分散均匀的聚合物包覆改性纳米粒子，将绝缘子原料分两次球磨即先将无机原料球磨一定时间后，再加入含有机物质的原料和减水剂继续球磨，可提高绝缘子原料中有机物与无机物之间的结合性，提供球磨效率、改善球磨效果得到均一分散的泥浆，再经过程序升温烧成步骤、降温步骤，得到具有优良综合性能的瓷绝缘子。本发明制得的瓷绝缘子具有良好的电气性能、机械性能、憎水性能和耐温性能。

具体实施方式

下面将对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例中，分散液的制备中纳米粒子与水的质量比为1：50，碳酸钙晶须、三羟甲基丙烷、硅烷偶联剂与乙醇的质量比为1：10：4：120，分散液与混合液的体积比1：1；聚合反应的催化剂为丙氰基锆茂金属氯化物-甲基铝氧复合催化剂，催化剂的用量为单体质量的5％，溶剂环己烷的用量为单体质量的2倍。

实施例1

一种耐低温防污闪的瓷绝缘子，包括绝缘子本体和釉层。其中，绝缘子本体包括以下重量份的原料：石英15份，姜冲泥25份，默然塘泥10份，左云土10份，硅灰石5份，湖北泥5份，聚合物包覆改性纳米粒子5份，氧化锆3份，硼酸3份，磷化硼1份，十二烷基硅烷1份，减水剂0.7份；釉层包括以下重量份的原料：石英12份，高岭土20份，氧化铝8份，硅酸锆5份，滑石粉5份，聚合物包覆改性纳米粒子2份，钛酸钡2份，氧化锌1份。聚合物包覆改性纳米粒子中聚酯的含量为5wt％，改性纳米粒子的含量为18wt％，粒径为50～800nm；减水剂包括1-丁基-3-甲基咪唑甘氨酸盐5份，氨基三甲叉膦酸钠20份，三聚磷酸钠5份，氨基酸螯合钙5份，硅酸钠5份，碳酸钠1份。

一种耐低温防污闪的瓷绝缘子的制作工艺，包括以下步骤：

S1、改性纳米粒子的制备：将氧化石墨烯、纳米氮化硼、硬脂酸钠(质量比1：1：0.025)分散在水中，形成分散液；将碳酸钙晶须、三羟甲基丙烷和氨丙基三乙氧基硅烷与乙醇混合均匀得到混合液，加入步骤S11所得分散液，于55℃下加热反应5h，冷却，过滤得到固体产物，干燥即得。

S2、聚合物包覆改性纳米粒子的制备：将单体乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、改性纳米粒子、催化剂和溶剂置于密闭干燥反应器中，55℃恒温聚合反应8h，加入5％HCl的乙醇溶液终止聚合，过滤，洗涤，干燥，得到聚合物包覆改性纳米粒子；

S3、球磨：将石英、姜冲泥、默然塘泥、左云土、硅灰石、湖北泥、氧化锆、硼酸、磷化硼投入球磨机加水进行球磨2h，然后加入聚合物包覆改性纳米粒子、硅烷偶联剂和减水剂，继续球磨8h；

S4、过筛、除铁：步骤S3制得的泥浆过150目筛，筛余0.5wt％以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；

S5、再依次进行榨泥、陈腐、真空练泥、成形、修坯和干燥，得到坯件；

S6、上釉：对干燥后的坯件进行淋釉；

S7、烧成：将坯件放入窑炉，室温为初始温度，以5℃/h的速率升温至300℃，然后以50℃/h的速率升温至在980℃下保温5h，然后在还原气氛下以20℃/h的速率升温至1280℃保温1h，然后以50℃/h的降温速率冷却至180℃以下，得到瓷绝缘子瓷件；

S8、对所得瓷绝缘子瓷件进行胶装、养护、检测、包装，得到瓷绝缘子。

实施例2

一种耐低温防污闪的瓷绝缘子，包括绝缘子本体和釉层。其中，绝缘子本体包括以下重量份的原料：石英25份，姜冲泥15份，默然塘泥20份，左云土20份，硅灰石15份，湖北泥15份，聚合物包覆改性纳米粒子15份，氧化锆10份，硼酸10份，磷化硼5份，乙烯基三甲氧基硅烷5份，减水剂2份；釉层包括以下重量份的原料：石英20份，高岭土12份，氧化铝15份，硅酸锆10份，滑石粉10份，聚合物包覆改性纳米粒子8份，钛酸钡8份，氧化锌6份。聚合物包覆改性纳米粒子中聚酯的含量为30wt％，改性纳米粒子的含量为2wt％，所述纳米粒子的粒径为50～500nm；所述减水剂包括1-丁基-2,3-二甲基咪唑脯氨酸盐10份，甲基咪唑脯氨酸盐10份，谷氨酸二甲叉膦酸钠5份，聚偏磷酸钾20份，柠檬酸钠10份、葡萄糖酸钠10份，偏硅酸钠20份，碳酸钠5份。

一种耐低温防污闪的瓷绝缘子的制作工艺，包括以下步骤：

S1、改性纳米粒子的制备：将纳米碳化硅、纳米二氧化钛、硬脂酸锌(质量比1：1：0.01)分散在水中，形成分散液；将碳酸钙晶须、三羟甲基丙烷和乙烯基三甲氧基硅烷与乙醇混合均匀，加入步骤S11所得分散液，于100℃下加热反应1h，冷却，过滤得到固体产物，干燥即得。

S2、聚合物包覆改性纳米粒子的制备：将丙烯、苯乙烯(质量比3：2)、聚对羟基苯甲酸酯、改性纳米粒子、催化剂和溶剂置于密闭干燥反应器中，75℃恒温聚合反应4h，加入5％HCl的乙醇溶液终止聚合，过滤，洗涤，干燥，得到聚合物包覆改性纳米粒子；

S3、球磨：将石英、姜冲泥、默然塘泥、左云土、硅灰石、湖北泥、氧化锆、硼酸、磷化硼投入球磨机加水进行球磨8h，然后加入聚合物包覆改性纳米粒子、硅烷偶联剂和减水剂，继续球磨5h；

S4、过筛、除铁：步骤S3制得的泥浆过300目筛，筛余0.5wt％以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；

S5、再依次进行榨泥、陈腐、真空练泥、成形、修坯和干燥，得到坯件；

S6、上釉：对干燥后的坯件进行淋釉；

S7、烧成：将坯件放入窑炉，室温为初始温度，以20℃/h的速率升温至450℃，然后以100℃/h的速率升温至在1050℃下保温10h，然后在还原气氛下以50℃/h的速率升温至1350℃保温4h，然后以150℃/h的降温速率冷却至160℃以下，得到瓷绝缘子瓷件；

S8、对所得瓷绝缘子瓷件进行胶装、养护、检测、包装，得到瓷绝缘子。

实施例3

一种耐低温防污闪的瓷绝缘子，包括绝缘子本体和釉层。其中，绝缘子本体包括以下重量份的原料：石英22份，姜冲泥20份，默然塘泥15份，左云土15份，硅灰石10份，湖北泥10份，聚合物包覆改性纳米粒子10份，氧化锆8份，硼酸6份，磷化硼3份，缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1.5份、硫基丙基三甲氧基硅烷1.5份，减水剂1.5份；釉层包括以下重量份的原料：石英16份，高岭土18份，氧化铝12份，硅酸锆8份，滑石粉8份，聚合物包覆改性纳米粒子6份，钛酸钡6份，氧化锌3份。聚合物包覆改性纳米粒子中聚酯的含量为20wt％，改性纳米粒子的含量为12.5wt％，粒径为200～800nm；所述减水剂包括1-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸盐6份，丁基磺酸-三乙胺丙氨酸盐6份，乙二胺四甲叉膦酸钾6份，乙氧乙基二胺四甲叉膦酸钠5份，聚磷酸钠12份，乳酸钠5份、柠檬酸钾5份，硅酸钠10份，碳酸钠3份。

一种耐低温防污闪的瓷绝缘子的制作工艺，包括以下步骤：

S1、改性纳米粒子的制备：将纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氮化硼、硬脂酸钙(质量比1：1：1：0.05)分散在水中，形成分散液；将碳酸钙晶须、三羟甲基丙烷和缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、硫基丙基三甲氧基硅烷与乙醇混合均匀，加入步骤S11所得分散液，于65℃下加热反应3h，冷却，过滤得到固体产物，干燥即得。

S2、聚合物包覆改性纳米粒子的制备：将乙烯、氯乙烯(质量比2：1)、聚对苯二甲酸二烯丙酯、改性纳米粒子、催化剂和溶剂置于密闭干燥反应器中，65℃恒温聚合反应5h，加入5％HCl的乙醇溶液终止聚合，过滤，洗涤，干燥，得到聚合物包覆改性纳米粒子；

S3、球磨：将石英、姜冲泥、默然塘泥、左云土、硅灰石、湖北泥、氧化锆、硼酸、磷化硼投入球磨机加水进行球磨5h，然后加入聚合物包覆改性纳米粒子、硅烷偶联剂和减水剂，继续球磨6h；

S4、过筛、除铁：步骤S3制得的泥浆过200目筛，筛余0.3wt％以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；

S5、再依次进行榨泥、陈腐、真空练泥、成形、修坯和干燥，得到坯件；

S6、上釉：对干燥后的坯件进行淋釉；

S7、烧成：将坯件放入窑炉，室温为初始温度，以10℃/h的速率升温至400℃，然后以60℃/h的速率升温至在1000℃下保温8h，然后在还原气氛下以30℃/h的速率升温至1300℃保温2h，然后以100℃/h的降温速率冷却至130℃以下，得到瓷绝缘子瓷件；

S8、对所得瓷绝缘子瓷件进行胶装、养护、检测、包装，得到瓷绝缘子。

实施例4

一种耐低温防污闪的瓷绝缘子，包括绝缘子本体和釉层。其中，绝缘子本体包括以下重量份的原料：石英18份，姜冲泥22份，默然塘泥12份，左云土12份，硅灰石12份，湖北泥8份，聚合物包覆改性纳米粒子8份，氧化锆5份，硼酸5份，磷化硼3.5份，3-氨丙基三甲氧基硅烷2份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷2份，减水剂1份；釉层包括以下重量份的原料：石英14份，高岭土15份，氧化铝10份，硅酸锆6份，滑石粉6份，聚合物包覆改性纳米粒子3份，钛酸钡3份，氧化锌2份。聚合物包覆改性纳米粒子中聚酯的含量为10wt％，改性纳米粒子的含量为5wt％，所述纳米粒子的粒径为100～600nm；所述减水剂包括甲基三丁基膦谷氨酸盐8份、甲基三丁基膦精氨酸盐7份，羟甲基甘氨酸二甲叉膦酸钠5份、脲基四甲叉膦酸钾5份、胺乙基哌嗪三甲叉膦酸钠5份，聚偏磷酸钾15份，葡萄糖酸钾5份、乳酸钾5份、L-苏糖酸钙5份，硅酸钠15份，碳酸钠4份。

一种耐低温防污闪的瓷绝缘子的制作工艺，包括以下步骤：

S1、改性纳米粒子的制备：将纳米氧化锌、纳米氮化硅、硬脂酸钠(质量比1：1：0.1)分散在水中，形成分散液；将碳酸钙晶须、三羟甲基丙烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷与乙醇混合均匀，加入步骤S11所得分散液，于85℃下加热反应2h，冷却，过滤得到固体产物，干燥即得。

S2、聚合物包覆改性纳米粒子的制备：将乙烯、氯乙烯、苯乙烯(质量比2：1：1)、聚对苯二甲酸丁二酯、改性纳米粒子、催化剂和溶剂置于密闭干燥反应器中，70℃恒温聚合反应6h，加入5％HCl的乙醇溶液终止聚合，过滤，洗涤，干燥，得到聚合物包覆改性纳米粒子；

S3、球磨：将石英、姜冲泥、默然塘泥、左云土、硅灰石、湖北泥、氧化锆、硼酸、磷化硼投入球磨机加水进行球磨6h，然后加入聚合物包覆改性纳米粒子、硅烷偶联剂和减水剂，继续球磨6h；

S4、过筛、除铁：步骤S3制得的泥浆过250目筛，筛余0.2wt％以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；

S5、再依次进行榨泥、陈腐、真空练泥、成形、修坯和干燥，得到坯件；

S6、上釉：对干燥后的坯件进行淋釉；

S7、烧成：将坯件放入窑炉，室温为初始温度，以8℃/h的速率升温至350℃，然后以80℃/h的速率升温至在1030℃下保温7h，然后在还原气氛下以40℃/h的速率升温至1330℃保温2h，然后以80℃/h的降温速率冷却至80℃以下，得到瓷绝缘子瓷件；

S8、对所得瓷绝缘子瓷件进行胶装、养护、检测、包装，得到瓷绝缘子。

实施例5

一种耐低温防污闪的瓷绝缘子，包括绝缘子本体和釉层。其中，绝缘子本体包括以下重量份的原料：石英20份，姜冲泥18份，默然塘泥13份，左云土16份，硅灰石12份，湖北泥10份，聚合物包覆改性纳米粒子9份，氧化锆7份，硼酸5份，磷化硼2份，乙烯基三甲氧基硅烷1.6份、3-氨丙基三甲氧基硅烷1.6份，减水剂1.2份；釉层包括以下重量份的原料：石英18份，高岭土15份，氧化铝10份，硅酸锆6.5份，滑石粉7份，聚合物包覆改性纳米粒子5份，钛酸钡5份，氧化锌2.5份。聚合物包覆改性纳米粒子中聚酯的含量为15wt％，改性纳米粒子的含量为8.3wt％，粒径为50～600nm；减水剂包括1-丁基-2,3-二甲基咪唑苯丙氨酸盐3份、1-十二烷基-3-甲基咪唑丝氨酸盐5份、甲基三丁基膦谷氨酸盐5份，甲酰氨基一甲叉膦酸钠6份、哌嗪二甲叉膦酸钠6份，聚磷酸钠8份，柠檬酸钠4份、氨基酸螯合钙4份、L-苏糖酸钙4份，偏硅酸钠10份，碳酸钠2.2份。

一种耐低温防污闪的瓷绝缘子的制作工艺，包括以下步骤：

S1、改性纳米粒子的制备：将氧化石墨烯、纳米二氧化钛、纳米氧化镁、硬脂酸锌(质量比1：1：1：0.075)分散在水中，形成分散液；将碳酸钙晶须、三羟甲基丙烷和乙烯基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷与乙醇混合均匀，加入步骤S11所得分散液，于75℃下加热反应2.5h，冷却，过滤得到固体产物，干燥即得。

S2、聚合物包覆改性纳米粒子的制备：将乙烯、丙烯、苯乙烯(质量比2：2：1)、聚对苯二甲酸乙二酯、改性纳米粒子、催化剂和溶剂置于密闭干燥反应器中，65℃恒温聚合反应7h，加入5％HCl的乙醇溶液终止聚合，过滤，洗涤，干燥，得到聚合物包覆改性纳米粒子；

S3、球磨：将石英、姜冲泥、默然塘泥、左云土、硅灰石、湖北泥、氧化锆、硼酸、磷化硼投入球磨机加水进行球磨6h，然后加入聚合物包覆改性纳米粒子、硅烷偶联剂和减水剂，继续球磨7h；

S4、过筛、除铁：步骤S3制得的泥浆过250目筛，筛余0.3wt％以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；

S5、再依次进行榨泥、陈腐、真空练泥、成形、修坯和干燥，得到坯件；

S6、上釉：对干燥后的坯件进行淋釉；

S7、烧成：将坯件放入窑炉，室温为初始温度，以12℃/h的速率升温至380℃，然后以75℃/h的速率升温至在1010℃下保温8h，然后在还原气氛下以35℃/h的速率升温至1310℃保温2.5h，然后以120℃/h的降温速率冷却至120℃以下，得到瓷绝缘子瓷件；

S8、对所得瓷绝缘子瓷件进行胶装、养护、检测、包装，得到瓷绝缘子。

对比例1

去除减水剂中的离子液体，其余同实施例5。

对比例2

减水剂使用偏硅酸钠，其余同实施例5。

对比例3

去除绝缘子本体中的聚合物包覆改性纳米粒子，其余同实施例5。

对比例4

去除釉层中的聚合物包覆改性纳米粒子，其余同实施例5。

对比例5

绝缘子本体和釉层的纳米粒子不改性处理，其余同实施例5。

对比例6

去除绝缘子本体和釉层的改性纳米粒子，其余同实施例5。

对比例7

去除绝缘子本体和釉层的聚酯，其余同实施例5。

测定实施例1～5和对比例1～2中所得泥浆的初始粘度及其流动性变化，成型后将泥浆烧结，观察所得瓷绝缘子的表面状况，将结果列于表1中。

表1

(注：泥浆总含水率包括减水剂中的水和不同水质中的水)

由表1数据可知，与对比例2相比，本发明的减水剂在用量低的条件下，对去离子水和井水中都显示出优异的减水效果，泥浆的流动性良好，且放置一段时间后，泥浆的流动性损失小、触变小、易成型；并且高温烧制后所得瓷绝缘子表面平整且无裂纹，无缺陷。与对比例1对比发现，离子液体能够大幅提高减水剂对泥浆的减水效果，有助于提高所得瓷绝缘子的表面性质。

对实施例1～5和对比例1～7所得瓷绝缘子进行性能测试，结果列于表2。

表2

由表1数据可知，本发明所得瓷绝缘子具有优异的憎水性、机械性能和电气性能，经过长时低温处理之后，仍能很好地保持其表面性质，说明本发明具有良好的耐低温性能，可应用于高寒地区使用。与对比例1～2对比发现，减水剂中的离子液体对绝缘子表面性质有一定影响从而影响其耐低温性能，去除减水剂对绝缘子的各项性能有较大影响，尤其是憎水性和耐低温性能。与对比例3～4对比发现，聚合物包覆改性纳米粒子可大幅提高绝缘子的综合性能；其中，绝缘子本体中的聚合物包覆改性纳米粒子对其机械性能和电气性能影响最大，釉层中的聚合物包覆改性纳米粒子对其憎水性和耐低温性能影响最大。与对比例5～6对比发现，纳米粒子改性处理对绝缘子的憎水性能影响较大，而去除改性纳米粒子则对绝缘子的各项性能都有很大影响，尤其是机械性能和电气性能。与对比例7对比发现，聚酯对绝缘子的机械性能影响较大，憎水性几乎无影响。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐低温防污闪的瓷绝缘子，其特征在于，包括绝缘子本体和釉层，所述绝缘子本体包括以下重量份的原料：石英15~25份，姜冲泥15~25份，默然塘泥10~20份，左云土10~20份，硅灰石5~15份，湖北泥5~15份，聚合物包覆改性纳米粒子5~15份，氧化锆3~10份，硼酸3~10份，磷化硼1~5份，硅烷偶联剂1~5份，减水剂0.7~2份；所述釉层包括以下重量份的原料：石英12~20份，高岭土12~20份，氧化铝8~15份，硅酸锆5~10份，滑石粉5~10份，聚合物包覆改性纳米粒子2~8份，钛酸钡2~8份，氧化锌1~6份；所述聚合物包括聚酯和聚烯烃，所述聚烯烃的单体包括乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯中的一种或多种，所述改性纳米粒子的纳米粒子原料包括氧化石墨烯、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米水滑石、纳米氮化硅、纳米碳化硅、纳米氮化硼中的一种或多种，所述改性纳米粒子的改性处理剂包括硬脂酸盐、碳酸钙晶须、三羟甲基丙烷和硅烷偶联剂，所述硬脂酸盐包括硬脂酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或多种，所述硅烷偶联剂包括十二烷基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、硫基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或多种；所述减水剂中含有氨基酸离子液体，所述氨基酸离子液体的阴离子包括甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、精氨酸中的一种或多种，阳离子包括咪唑类、季铵类、季磷类中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种耐低温防污闪的瓷绝缘子，其特征在于，所述聚合物包覆改性纳米粒子复合物中聚酯的含量为5~30wt%，改性纳米粒子的含量为1~18wt%，纳米粒子的粒径为50~800 nm。

3.根据权利要求1所述的一种耐低温防污闪的瓷绝缘子，其特征在于，所述减水剂包括以下重量份的原料：氨基酸离子液体5~20份，多甲叉膦酸盐5~20份，聚磷酸盐5~20份，有机酸盐5~20份，硅酸钠或偏硅酸钠5~20份，碳酸钠1~5份。

4.根据权利要求3所述的一种耐低温防污闪的瓷绝缘子，其特征在于，所述多甲叉膦酸盐包括氨基三甲叉膦酸盐、乙二胺四甲叉膦酸盐、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、N-2羟乙基-N-二甲叉膦酸盐、乙氧乙基二胺四甲叉膦酸盐、1 ,3-二胺-2-丙醇四甲叉膦酸盐、(2-羟基)乙氧基乙基胺二甲叉膦酸盐、哌嗪二甲叉膦酸盐、胺乙基哌嗪三甲叉膦酸盐、甘氨酸二甲叉膦酸盐、羟甲基甘氨酸二甲叉膦酸盐、谷氨酸二甲叉膦酸盐、甲酰氨基一甲叉膦酸盐、乙酰氨基一甲叉膦酸盐或脲基四甲叉膦酸盐中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的一种耐低温防污闪的瓷绝缘子，其特征在于，所述有机酸盐包括柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、乳酸钠、醋酸钠、柠檬酸钾、葡萄糖酸钾、乳酸钾、醋酸钾、柠檬酸钙、葡萄糖酸钙、乳酸钙、醋酸钙、氨基酸螯合钙、L-苏糖酸钙中的一种或多种，所述聚磷酸盐包括钠盐或钾盐。

6.根据权利要求1所述的一种耐低温防污闪的瓷绝缘子的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、聚合物包覆改性纳米粒子的制备：将聚烯烃的单体、聚酯、改性纳米粒子、催化剂和溶剂置于密闭干燥反应器中进行恒温聚合反应，得到聚合物包覆改性纳米粒子；所述改性纳米粒子的制备方法包括：

S11、将纳米粒子、硬脂酸盐分散在水中，形成分散液；

S12、将碳酸钙晶须、三羟甲基丙烷和硅烷偶联剂与乙醇混合均匀，加入步骤S11所得分散液，于50~100℃下加热反应1~5 h，冷却，过滤得到固体产物，干燥即得；

S2、球磨：将石英、姜冲泥、默然塘泥、左云土、硅灰石、湖北泥、氧化锆、硼酸、磷化硼投入球磨机加水进行球磨2~8 h，然后加入聚合物包覆改性纳米粒子、硅烷偶联剂和减水剂，继续球磨5~8 h；

S3、过筛、除铁：步骤S3制得的泥浆过150~300目筛，筛余0.5 wt%以内，然后去除含铁杂质，得到清洁的泥浆；

S4、再依次进行榨泥、陈腐、真空练泥、成形、修坯和干燥，得到坯件；

S5、上釉：对干燥后的坯件进行淋釉；

S6、烧成：将坯件放入窑炉，室温为初始温度，以5~20°C/h的速率升温至300~450 °C，然后以50~100 °C/h的速率升温至在980~1050 °C下保温5~10 h，然后在还原气氛下以20~50°C/h的速率升温至1280~1350 °C保温1~4 h，然后冷却至180 °C以下，得到瓷绝缘子瓷件；

S7、对所得瓷绝缘子瓷件进行胶装、养护、检测、包装，得到瓷绝缘子。

7.根据权利要求6所述的一种耐低温防污闪的瓷绝缘子的制作工艺，其特征在于，步骤S6中冷却的降温速率为50~150 °C /h。