CN115071219B - 一种高刚性高度绝缘复合套管及其制作方法 - Google Patents

一种高刚性高度绝缘复合套管及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高刚性高度绝缘复合套管及其制作方法，属于电气绝缘材料技术领域。本发明从最内层到最外层依次为绝缘内衬层、刚性内结构层、绝缘橡胶层及刚性外结构层；绝缘内衬层由聚氯乙烯、改性橡胶粒子、偶氮二甲酰胺复合而成；刚性内结构层由环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒和莫来石纤维针刺毡复合而成；绝缘橡胶层由橡胶布经环氧树脂胶粘接而成；刚性外结构层由环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒和玻纤布复合而成。本发明内衬层有一定的柔性，可与内部的线缆匹配的更好，结构层刚性大，不蠕变，高度绝缘，防腐蚀，重量轻，不碎裂，价格便宜。可用于保护电线电缆。

Description

一种高刚性高度绝缘复合套管及其制作方法
技术领域
本发明公开了一种结构材料，特别是涉及一种高刚性高度绝缘复合套管及其制作方法，属于电气绝缘材料技术领域。
背景技术
电线电缆在铺设过程中，有时需要悬空铺放，有时需要穿过墙体等建筑，有时会直接临时铺放在地面上。由于电线电缆主要由高分子材料与金属导线复合而成，悬空铺放时，其自身的重力往往会导致其极易发生蠕变下垂，为了避免下垂，经常采用的措施是缩短相邻两个支撑电线电缆的支架之间的距离，这不仅将增加安装支架的工作强度，更主要的是，在许多场合，支架的安装位置还会受限，根本无法安装更多的支架；在穿越墙体等建筑物时，应尽可能避免墙体与电线电缆直接接触以免发生磨损及墙体材料可能对电线电缆产生的腐蚀，传统的方法是采用陶瓷套管，脆性大，易碎裂，且较重；直接铺放在地面上临时使用时，可能会遇到车辆的碾压等，采取的措施一般是开挖槽沟，将线缆临时埋在地面下，增加了开挖及后期修复地面的工作量，且不能有效避免车辆的碾压。所有这些场合，都需要电线电缆具有一个安全的保护套，以确保线缆不变形、不被磨损或不被破坏。因而，发明一种高刚性高度绝缘复合套管及其制作方法，对线缆进行有效保护，十分必要。
发明内容
本发明就是针对上述目的，提供一种高刚性高度绝缘复合套管及其制作方法。
一种高刚性高度绝缘复合套管，从最内层到最外层依次为绝缘内衬层、刚性内结构层、绝缘橡胶层及刚性外结构层；绝缘内衬层由聚氯乙烯、改性橡胶粒子、偶氮二甲酰胺复合而成；刚性内结构层由环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒和莫来石纤维针刺毡复合而成；绝缘橡胶层由橡胶布经环氧树脂胶粘接而成；刚性外结构层由环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒和玻纤布复合而成。
所述的改性橡胶粒子为改性乙丙橡胶粒子，其平均粒径为200-400nm。
所述的改性膨胀珍珠岩颗粒，其平均粒径为200-600nm。
所述的莫来石纤维针刺毡，其容重为80-160kg/m3。
所述的橡胶布，是以玻璃纤维布为基材，涂覆硅橡胶，然后压延而成，其平均击穿电压为20-50kV/mm。
所述的玻纤布，其单重为300-500g/m2。
一种高刚性高度绝缘复合套管，其制作方法包括以下步骤：
(1)将乙丙橡胶粒子放入质量百分比浓度为2-10％的氢氧化钠水溶液中浸泡12-24h，过滤，利用清水冲洗乙丙橡胶粒子至洗出液呈中性，干燥，筛分，得到改性橡胶粒子；
(2)按照质量比100∶8-16∶1.2-1.6分别称取聚氯乙烯、改性橡胶粒子和偶氮二甲酰胺，混合均匀后，挤出成型中空管状绝缘内衬层，挤出温度为175-185℃，内衬层厚度为1-2mm；
(3)按照体积比100∶300-500∶1-3分别量取水玻璃、去离子水和甲酰胺，将水玻璃和去离子水混合均匀并搅拌反应30-60min后，调节溶液pH至1.0-1.6，然后加入甲酰胺，搅匀，调节pH至3.2-4.0，得到胶状水玻璃；按照质量比100∶3-11分别称取膨胀珍珠岩和胶状水玻璃，混合均匀后，加压5-15MPa，保压4-8h后，在空气中封闭陈化24-36h，得到水玻璃处理膨胀珍珠岩；按照体积比100∶25-55∶40-120分别量取三甲基氯硅烷、乙醇和正己烷，混合均匀形成混合液，采用混合液浸泡水玻璃处理膨胀珍珠岩对其进行溶剂置换和表面改性，最后在70-80℃、170-180℃下分别梯度干燥3-5h和6-8h，冷却至室温，粉碎，得到改性膨胀珍珠岩颗粒；所述的水玻璃，其波美度为43-45度；
(4)按质量比100∶10-12∶12-18∶10-20∶40-60分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒和莫来石纤维针刺毡，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在莫来石纤维针刺毡表面，形成涂胶针刺毡；
(5)采用缠绕工艺将涂胶针刺毡紧紧包覆在中空管状绝缘内衬层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性内结构层，刚性内结构层厚度为2-4mm；
(6)在刚性内结构层表面缠绕第一层橡胶布，然后在橡胶布表面均匀涂刷一层环氧树脂胶，再在环氧树脂胶表面缠绕第二层橡胶布，用压辊轻轻挤压，使两层橡胶布完全贴伏在一起，并紧紧包裹住刚性内结构层，形成绝缘橡胶层，绝缘橡胶层厚度为0.5-1.5mm；
(7)按照质量比100∶10-12∶12-18∶5-9∶60-80分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒和玻纤布，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在玻纤布表面，形成涂胶玻纤布；
(8)采用缠绕工艺将涂胶玻纤布紧紧包覆在绝缘橡胶层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性外结构层，刚性外结构层厚度为3-7mm，由此完成一种高刚性高度绝缘复合套管的制作。
本发明：
(1)采用多层复合方式制备了一种高刚性高度绝缘复合套管，该复合套管绝缘内衬层由热塑性塑料与橡胶粒子复合而成，具有一定的柔性，可以与内部的电线电缆匹配的更好，内、外结构层由环氧树脂、改性膨胀珍珠岩颗粒和莫来石纤维针刺毡或玻纤布复合而成，刚性大；双结构层的结构设计确保了所得复合套管具有很高的刚性。
(2)采用氢氧化钠对橡胶颗粒进行预处理，消除了橡胶表面诸如硬脂酸锌等助剂，在橡胶表面留下空洞，与非处理的橡胶相比，橡胶表面形成了相对粗糙和多孔的表面，与聚氯乙烯塑料粒子混合，部分塑料粒子渗入橡胶表面的空洞中，发泡后，形成橡胶、塑料均匀分布的绝缘内衬层；
(3)采用塑料加橡胶双重绝缘、采用内外双热固性结构层设计，确保了所得套管的高度绝缘和高刚性特征。
(4)采用环氧树脂作为刚性外结构层的基体树脂，防腐蚀性能好。
(5)与金属套管相比较，重量轻，绝缘性能好，使用安全性高；与陶瓷套管相比较，重量轻，不易碎裂，价格便宜；与聚氯乙烯等塑料套管相比较，刚性大，不蠕变。
(6)将电线电缆置于其中，既能对电线电缆起到保护作用，同时也可消除电线电缆破损可能对周边人、动物及建筑物等造成的安全隐患。
具体实施方式
一种高刚性高度绝缘复合套管，从最内层到最外层依次为绝缘内衬层、刚性内结构层、绝缘橡胶层及刚性外结构层；绝缘内衬层由聚氯乙烯、改性橡胶粒子、偶氮二甲酰胺复合而成；刚性内结构层由环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒和莫来石纤维针刺毡复合而成；绝缘橡胶层由橡胶布经环氧树脂胶粘接而成；刚性外结构层由环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒和玻纤布复合而成。
所述的橡胶布，是以玻璃纤维布为基材，涂覆硅橡胶，然后压延而成。
实施例1：一种高刚性高度绝缘复合套管，其制作方法包括以下步骤：
(1)将乙丙橡胶粒子放入质量百分比浓度为6％的氢氧化钠水溶液中浸泡18h，过滤，利用清水冲洗乙丙橡胶粒子至洗出液呈中性，干燥，筛分，得到改性橡胶粒子，其平均粒径为300nm；
(2)按照质量比100∶12∶1.4分别称取聚氯乙烯、改性橡胶粒子和偶氮二甲酰胺，混合均匀后，挤出成型中空管状绝缘内衬层，挤出温度为180℃，内衬层厚度为1.5mm；
(3)按照体积比100∶400∶2分别量取水玻璃、去离子水和甲酰胺，将水玻璃和去离子水混合均匀并搅拌反应45min后，调节溶液pH至1.3，然后加入甲酰胺，搅匀，调节pH至3.6，得到胶状水玻璃；按照质量比100∶7分别称取膨胀珍珠岩和胶状水玻璃，混合均匀后，加压10MPa，保压6h后，在空气中封闭陈化30h，得到水玻璃处理膨胀珍珠岩；按照体积比100∶40∶80分别量取三甲基氯硅烷、乙醇和正己烷，混合均匀形成混合液，采用混合液浸泡水玻璃处理膨胀珍珠岩对其进行溶剂置换和表面改性，最后在75℃、175℃下分别梯度干燥4h和7h，冷却至室温，粉碎，得到改性膨胀珍珠岩颗粒；所述的水玻璃，其波美度为44度；
(4)按质量比100∶11∶15∶15∶50分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为400nm)和莫来石纤维针刺毡(容重为120kg/m3)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在莫来石纤维针刺毡表面，形成涂胶针刺毡；
(5)采用缠绕工艺将涂胶针刺毡紧紧包覆在中空管状绝缘内衬层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性内结构层，刚性内结构层厚度为3mm；
(6)在刚性内结构层表面缠绕第一层橡胶布(平均击穿电压为35kV/mm)，然后在橡胶布表面均匀涂刷一层环氧树脂胶，再在环氧树脂胶表面缠绕第二层橡胶布(平均击穿电压为35kV/mm)，用压辊轻轻挤压，使两层橡胶布完全贴伏在一起，并紧紧包裹住刚性内结构层，形成绝缘橡胶层，绝缘橡胶层厚度为1.0mm；
(7)按照质量比100∶11∶15∶7∶70分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为400nm)和玻纤布(单重为400g/m2)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在玻纤布表面，形成涂胶玻纤布；
(8)采用缠绕工艺将涂胶玻纤布紧紧包覆在绝缘橡胶层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性外结构层，刚性外结构层厚度为5mm，由此完成一种高刚性高度绝缘复合套管的制作。
实施例2：一种高刚性高度绝缘复合套管，其制作方法包括以下步骤：
(1)将乙丙橡胶粒子放入质量百分比浓度为2％的氢氧化钠水溶液中浸泡12h，过滤，利用清水冲洗乙丙橡胶粒子至洗出液呈中性，干燥，筛分，得到改性橡胶粒子，其平均粒径为200nm；
(2)按照质量比100∶8∶1.2分别称取聚氯乙烯、改性橡胶粒子和偶氮二甲酰胺，混合均匀后，挤出成型中空管状绝缘内衬层，挤出温度为175℃，内衬层厚度为1mm；
(3)按照体积比100∶300∶1分别量取水玻璃、去离子水和甲酰胺，将水玻璃和去离子水混合均匀并搅拌反应30min后，调节溶液pH至1.0，然后加入甲酰胺，搅匀，调节pH至3.2，得到胶状水玻璃；按照质量比100∶3分别称取膨胀珍珠岩和胶状水玻璃，混合均匀后，加压5MPa，保压4h后，在空气中封闭陈化24h，得到水玻璃处理膨胀珍珠岩；按照体积比100∶25∶40分别量取三甲基氯硅烷、乙醇和正己烷，混合均匀形成混合液，采用混合液浸泡水玻璃处理膨胀珍珠岩对其进行溶剂置换和表面改性，最后在70℃、170℃下分别梯度干燥3h和6h，冷却至室温，粉碎，得到改性膨胀珍珠岩颗粒；所述的水玻璃，其波美度为43度；
(4)按质量比100∶10∶12∶10∶40分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为200nm)和莫来石纤维针刺毡(容重为80kg/m3)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在莫来石纤维针刺毡表面，形成涂胶针刺毡；
(5)采用缠绕工艺将涂胶针刺毡紧紧包覆在中空管状绝缘内衬层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性内结构层，刚性内结构层厚度为2mm；
(6)在刚性内结构层表面缠绕第一层橡胶布(平均击穿电压为20kV/mm)，然后在橡胶布表面均匀涂刷一层环氧树脂胶，再在环氧树脂胶表面缠绕第二层橡胶布(平均击穿电压为20kV/mm)，用压辊轻轻挤压，使两层橡胶布完全贴伏在一起，并紧紧包裹住刚性内结构层，形成绝缘橡胶层，绝缘橡胶层厚度为0.5mm；
(7)按照质量比100∶10∶12∶5∶60分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为200nm)和玻纤布(单重为300g/m2)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在玻纤布表面，形成涂胶玻纤布；
(8)采用缠绕工艺将涂胶玻纤布紧紧包覆在绝缘橡胶层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性外结构层，刚性外结构层厚度为3mm，由此完成一种高刚性高度绝缘复合套管的制作。
实施例3：一种高刚性高度绝缘复合套管，其制作方法包括以下步骤：
(1)将乙丙橡胶粒子放入质量百分比浓度为10％的氢氧化钠水溶液中浸泡24h，过滤，利用清水冲洗乙丙橡胶粒子至洗出液呈中性，干燥，筛分，得到改性橡胶粒子，其平均粒径为400nm；
(2)按照质量比100∶16∶1.6分别称取聚氯乙烯、改性橡胶粒子和偶氮二甲酰胺，混合均匀后，挤出成型中空管状绝缘内衬层，挤出温度为185℃，内衬层厚度为2mm；
(3)按照体积比100∶500∶3分别量取水玻璃、去离子水和甲酰胺，将水玻璃和去离子水混合均匀并搅拌反应60min后，调节溶液pH至1.6，然后加入甲酰胺，搅匀，调节pH至4.0，得到胶状水玻璃；按照质量比100∶11分别称取膨胀珍珠岩和胶状水玻璃，混合均匀后，加压15MPa，保压8h后，在空气中封闭陈化36h，得到水玻璃处理膨胀珍珠岩；按照体积比100∶55∶120分别量取三甲基氯硅烷、乙醇和正己烷，混合均匀形成混合液，采用混合液浸泡水玻璃处理膨胀珍珠岩对其进行溶剂置换和表面改性，最后在80℃、180℃下分别梯度干燥5h和8h，冷却至室温，粉碎，得到改性膨胀珍珠岩颗粒；所述的水玻璃，其波美度为45度；
(4)按质量比100∶12∶18∶20∶60分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为600nm)和莫来石纤维针刺毡(容重为160kg/m3)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在莫来石纤维针刺毡表面，形成涂胶针刺毡；
(5)采用缠绕工艺将涂胶针刺毡紧紧包覆在中空管状绝缘内衬层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性内结构层；
(6)在刚性内结构层表面缠绕第一层橡胶布(平均击穿电压为50kV/mm)，然后在橡胶布表面均匀涂刷一层环氧树脂胶，再在环氧树脂胶表面缠绕第二层橡胶布(平均击穿电压为50kV/mm)，用压辊轻轻挤压，使两层橡胶布完全贴伏在一起，并紧紧包裹住刚性内结构层，形成绝缘橡胶层，绝缘橡胶层厚度为1.5mm；
(7)按照质量比100∶12∶18∶9∶80分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为600nm)和玻纤布(单重为500g/m2)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在玻纤布表面，形成涂胶玻纤布；
(8)采用缠绕工艺将涂胶玻纤布紧紧包覆在绝缘橡胶层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性外结构层，刚性外结构层厚度为7mm，由此完成一种高刚性高度绝缘复合套管的制作。
实施例4：一种高刚性高度绝缘复合套管，其制作方法包括以下步骤：
(1)将乙丙橡胶粒子放入质量百分比浓度为2％的氢氧化钠水溶液中浸泡18h，过滤，利用清水冲洗乙丙橡胶粒子至洗出液呈中性，干燥，筛分，得到改性橡胶粒子，其平均粒径为400nm；
(2)按照质量比100∶8∶1.4分别称取聚氯乙烯、改性橡胶粒子和偶氮二甲酰胺，混合均匀后，挤出成型中空管状绝缘内衬层，挤出温度为185℃，内衬层厚度为1mm；
(3)按照体积比100∶400∶3分别量取水玻璃、去离子水和甲酰胺，将水玻璃和去离子水混合均匀并搅拌反应30min后，调节溶液pH至1.3，然后加入甲酰胺，搅匀，调节pH至4.0，得到胶状水玻璃；按照质量比100∶3分别称取膨胀珍珠岩和胶状水玻璃，混合均匀后，加压10MPa，保压8h后，在空气中封闭陈化24h，得到水玻璃处理膨胀珍珠岩；按照体积比100∶40∶120分别量取三甲基氯硅烷、乙醇和正己烷，混合均匀形成混合液，采用混合液浸泡水玻璃处理膨胀珍珠岩对其进行溶剂置换和表面改性，最后在70℃、175℃下分别梯度干燥5h和6h，冷却至室温，粉碎，得到改性膨胀珍珠岩颗粒；所述的水玻璃，其波美度为44度；
(4)按质量比100∶12∶12∶15∶60分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为200nm)和莫来石纤维针刺毡(容重为120kg/m3)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在莫来石纤维针刺毡表面，形成涂胶针刺毡；
(5)采用缠绕工艺将涂胶针刺毡紧紧包覆在中空管状绝缘内衬层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性内结构层，刚性内结构层厚度为4mm；
(6)在刚性内结构层表面缠绕第一层橡胶布(平均击穿电压为20kV/mm)，然后在橡胶布表面均匀涂刷一层环氧树脂胶，再在环氧树脂胶表面缠绕第二层橡胶布(平均击穿电压为35kV/mm)，用压辊轻轻挤压，使两层橡胶布完全贴伏在一起，并紧紧包裹住刚性内结构层，形成绝缘橡胶层，绝缘橡胶层厚度为1.5mm；
(7)按照质量比100∶10∶15∶9∶60分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为400nm)和玻纤布(单重为500g/m2)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在玻纤布表面，形成涂胶玻纤布；
(8)采用缠绕工艺将涂胶玻纤布紧紧包覆在绝缘橡胶层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性外结构层，刚性外结构层厚度为3mm，由此完成一种高刚性高度绝缘复合套管的制作。
实施例5：一种高刚性高度绝缘复合套管，其制作方法包括以下步骤：
(1)将乙丙橡胶粒子放入质量百分比浓度为6％的氢氧化钠水溶液中浸泡24h，过滤，利用清水冲洗乙丙橡胶粒子至洗出液呈中性，干燥，筛分，得到改性橡胶粒子，其平均粒径为200nm；
(2)按照质量比100∶12∶1.6分别称取聚氯乙烯、改性橡胶粒子和偶氮二甲酰胺，混合均匀后，挤出成型中空管状绝缘内衬层，挤出温度为175℃，内衬层厚度为1.5mm；
(3)按照体积比100∶500∶1分别量取水玻璃、去离子水和甲酰胺，将水玻璃和去离子水混合均匀并搅拌反应45min后，调节溶液pH至1.6，然后加入甲酰胺，搅匀，调节pH至3.2，得到胶状水玻璃；按照质量比100∶7分别称取膨胀珍珠岩和胶状水玻璃，混合均匀后，加压15MPa，保压4h后，在空气中封闭陈化30h，得到水玻璃处理膨胀珍珠岩；按照体积比100∶55∶40分别量取三甲基氯硅烷、乙醇和正己烷，混合均匀形成混合液，采用混合液浸泡水玻璃处理膨胀珍珠岩对其进行溶剂置换和表面改性，最后在75℃、180℃下分别梯度干燥3h和7h，冷却至室温，粉碎，得到改性膨胀珍珠岩颗粒；所述的水玻璃，其波美度为45度；
(4)按质量比100∶10∶15∶20∶40分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为400nm)和莫来石纤维针刺毡(容重为160kg/m3)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在莫来石纤维针刺毡表面，形成涂胶针刺毡；
(5)采用缠绕工艺将涂胶针刺毡紧紧包覆在中空管状绝缘内衬层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性内结构层，刚性内结构层厚度为2mm；
(6)在刚性内结构层表面缠绕第一层橡胶布(平均击穿电压为35kV/mm)，然后在橡胶布表面均匀涂刷一层环氧树脂胶，再在环氧树脂胶表面缠绕第二层橡胶布(平均击穿电压为50kV/mm)，用压辊轻轻挤压，使两层橡胶布完全贴伏在一起，并紧紧包裹住刚性内结构层，形成绝缘橡胶层，绝缘橡胶层厚度为0.5mm；
(7)按照质量比100∶11∶18∶5∶70分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为600nm)和玻纤布(单重为300g/m2)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在玻纤布表面，形成涂胶玻纤布；
(8)采用缠绕工艺将涂胶玻纤布紧紧包覆在绝缘橡胶层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性外结构层，刚性外结构层厚度为5mm，由此完成一种高刚性高度绝缘复合套管的制作。
实施例6：一种高刚性高度绝缘复合套管，其制作方法包括以下步骤：
(1)将乙丙橡胶粒子放入质量百分比浓度为10％的氢氧化钠水溶液中浸泡12h，过滤，利用清水冲洗乙丙橡胶粒子至洗出液呈中性，干燥，筛分，得到改性橡胶粒子，其平均粒径为300nm；
(2)按照质量比100∶16∶1.2分别称取聚氯乙烯、改性橡胶粒子和偶氮二甲酰胺，混合均匀后，挤出成型中空管状绝缘内衬层，挤出温度为180℃，内衬层厚度为2mm；
(3)按照体积比100∶300∶2分别量取水玻璃、去离子水和甲酰胺，将水玻璃和去离子水混合均匀并搅拌反应60min后，调节溶液pH至1.0，然后加入甲酰胺，搅匀，调节pH至3.6，得到胶状水玻璃；按照质量比100∶11分别称取膨胀珍珠岩和胶状水玻璃，混合均匀后，加压5MPa，保压6h后，在空气中封闭陈化36h，得到水玻璃处理膨胀珍珠岩；按照体积比100∶25∶80分别量取三甲基氯硅烷、乙醇和正己烷，混合均匀形成混合液，采用混合液浸泡水玻璃处理膨胀珍珠岩对其进行溶剂置换和表面改性，最后在80℃、170℃下分别梯度干燥4h和8h，冷却至室温，粉碎，得到改性膨胀珍珠岩颗粒；所述的水玻璃，其波美度为43度；
(4)按质量比100∶11∶18∶10∶50分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为600nm)和莫来石纤维针刺毡(容重为80kg/m3)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在莫来石纤维针刺毡表面，形成涂胶针刺毡；
(5)采用缠绕工艺将涂胶针刺毡紧紧包覆在中空管状绝缘内衬层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性内结构层，刚性内结构层厚度为3mm；
(6)在刚性内结构层表面缠绕第一层橡胶布(平均击穿电压为50kV/mm)，然后在橡胶布表面均匀涂刷一层环氧树脂胶，再在环氧树脂胶表面缠绕第二层橡胶布(平均击穿电压为20kV/mm)，用压辊轻轻挤压，使两层橡胶布完全贴伏在一起，并紧紧包裹住刚性内结构层，形成绝缘橡胶层，绝缘橡胶层厚度为1mm；
(7)按照质量比100∶12∶12∶7∶80分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为200nm)和玻纤布(单重为400g/m2)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在玻纤布表面，形成涂胶玻纤布；
(8)采用缠绕工艺将涂胶玻纤布紧紧包覆在绝缘橡胶层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性外结构层，刚性外结构层厚度为7mm，由此完成一种高刚性高度绝缘复合套管的制作。
实施例7：一种高刚性高度绝缘复合套管，其制作方法包括以下步骤：
(1)将乙丙橡胶粒子放入质量百分比浓度为2％的氢氧化钠水溶液中浸泡12h，过滤，利用清水冲洗乙丙橡胶粒子至洗出液呈中性，干燥，筛分，得到改性橡胶粒子，其平均粒径为200nm；
(2)按照质量比100∶12∶1.4分别称取聚氯乙烯、改性橡胶粒子和偶氮二甲酰胺，混合均匀后，挤出成型中空管状绝缘内衬层，挤出温度为180℃，内衬层厚度为1.5mm；
(3)按照体积比100∶500∶3分别量取水玻璃、去离子水和甲酰胺，将水玻璃和去离子水混合均匀并搅拌反应60min后，调节溶液pH至1.6，然后加入甲酰胺，搅匀，调节pH至4.0，得到胶状水玻璃；按照质量比100∶11分别称取膨胀珍珠岩和胶状水玻璃，混合均匀后，加压15MPa，保压8h后，在空气中封闭陈化36h，得到水玻璃处理膨胀珍珠岩；按照体积比100∶55∶120分别量取三甲基氯硅烷、乙醇和正己烷，混合均匀形成混合液，采用混合液浸泡水玻璃处理膨胀珍珠岩对其进行溶剂置换和表面改性，最后在80℃、180℃下分别梯度干燥5h和8h，冷却至室温，粉碎，得到改性膨胀珍珠岩颗粒；所述的水玻璃，其波美度为45度；
(4)按质量比100∶10∶12∶10∶40分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为200nm)和莫来石纤维针刺毡(容重为80kg/m3)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在莫来石纤维针刺毡表面，形成涂胶针刺毡；
(5)采用缠绕工艺将涂胶针刺毡紧紧包覆在中空管状绝缘内衬层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性内结构层，刚性内结构层厚度为3mm；
(6)在刚性内结构层表面缠绕第一层橡胶布(平均击穿电压为50kV/mm)，然后在橡胶布表面均匀涂刷一层环氧树脂胶，再在环氧树脂胶表面缠绕第二层橡胶布(平均击穿电压为50kV/mm)，用压辊轻轻挤压，使两层橡胶布完全贴伏在一起，并紧紧包裹住刚性内结构层，形成绝缘橡胶层，绝缘橡胶层厚度为1.5mm；
(7)按照质量比100∶10∶12∶5∶60分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为200nm)和玻纤布(单重为300g/m2)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在玻纤布表面，形成涂胶玻纤布；
(8)采用缠绕工艺将涂胶玻纤布紧紧包覆在绝缘橡胶层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性外结构层，刚性外结构层厚度为5mm，由此完成一种高刚性高度绝缘复合套管的制作。
实施例8：一种高刚性高度绝缘复合套管，其制作方法包括以下步骤：
(1)将乙丙橡胶粒子放入质量百分比浓度为7％的氢氧化钠水溶液中浸泡15h，过滤，利用清水冲洗乙丙橡胶粒子至洗出液呈中性，干燥，筛分，得到改性橡胶粒子，其平均粒径为280nm；
(2)按照质量比100∶10∶1.3分别称取聚氯乙烯、改性橡胶粒子和偶氮二甲酰胺，混合均匀后，挤出成型中空管状绝缘内衬层，挤出温度为178℃，内衬层厚度为1.2mm；
(3)按照体积比100∶350∶1.3分别量取水玻璃、去离子水和甲酰胺，将水玻璃和去离子水混合均匀并搅拌反应40min后，调节溶液pH至1.2，然后加入甲酰胺，搅匀，调节pH至3.8，得到胶状水玻璃；按照质量比100∶8分别称取膨胀珍珠岩和胶状水玻璃，混合均匀后，加压8MPa，保压5h后，在空气中封闭陈化25h，得到水玻璃处理膨胀珍珠岩；按照体积比100∶28∶48分别量取三甲基氯硅烷、乙醇和正己烷，混合均匀形成混合液，采用混合液浸泡水玻璃处理膨胀珍珠岩对其进行溶剂置换和表面改性，最后在78℃、178℃下分别梯度干燥3.5h和6.5h，冷却至室温，粉碎，得到改性膨胀珍珠岩颗粒；所述的水玻璃，其波美度为43.5度；
(4)按质量比100∶10.5∶16∶16∶46分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为260nm)和莫来石纤维针刺毡(容重为100kg/m3)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在莫来石纤维针刺毡表面，形成涂胶针刺毡；
(5)采用缠绕工艺将涂胶针刺毡紧紧包覆在中空管状绝缘内衬层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性内结构层，刚性内结构层厚度为2.4mm；
(6)在刚性内结构层表面缠绕第一层橡胶布(平均击穿电压为40kV/mm)，然后在橡胶布表面均匀涂刷一层环氧树脂胶，再在环氧树脂胶表面缠绕第二层橡胶布(平均击穿电压为30kV/mm)，用压辊轻轻挤压，使两层橡胶布完全贴伏在一起，并紧紧包裹住刚性内结构层，形成绝缘橡胶层，绝缘橡胶层厚度为0.8mm；
(7)按照质量比100∶10.5∶13∶8∶68分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒(平均粒径为280nm)和玻纤布(单重为420g/m2)，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在玻纤布表面，形成涂胶玻纤布；
(8)采用缠绕工艺将涂胶玻纤布紧紧包覆在绝缘橡胶层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性外结构层，刚性外结构层厚度为6mm，由此完成一种高刚性高度绝缘复合套管的制作。
按照实施例1，制作绝缘内衬层中空管尺寸为50mm的高刚性高度绝缘复合套管，下面通过实验证明实施例1的效果。
经检测，一种高刚性高度绝缘复合套管抗弯刚度系数：102kgf·cm，轴向拉伸强度326MPa，介电常数(1MHz)：4.8，击穿电压：46kV/mm，浸水后绝缘电阻：4.2×1010Ω。
结果表明，所得高刚性高度绝缘复合套管刚性大，强度高，绝缘性能优良。

Claims (7)

1.一种高刚性高度绝缘复合套管，其特征在于从最内层到最外层依次为绝缘内衬层、刚性内结构层、绝缘橡胶层及刚性外结构层；绝缘内衬层由聚氯乙烯、改性橡胶粒子、偶氮二甲酰胺复合而成；刚性内结构层由环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒和莫来石纤维针刺毡复合而成；绝缘橡胶层由橡胶布经环氧树脂胶粘接而成；刚性外结构层由环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒和玻纤布复合而成。
2.根据权利要求1所述的一种高刚性高度绝缘复合套管，其特征在于所述的改性橡胶粒子为改性乙丙橡胶粒子，其平均粒径为200-400nm。
3.根据权利要求1所述的一种高刚性高度绝缘复合套管，其特征在于所述的改性膨胀珍珠岩颗粒，其平均粒径为200-600nm。
4.根据权利要求1所述的一种高刚性高度绝缘复合套管，其特征在于所述的莫来石纤维针刺毡，其容重为80-160kg/m3。
5.根据权利要求1所述的一种高刚性高度绝缘复合套管，其特征在于所述的橡胶布，是以玻璃纤维布为基材，涂覆硅橡胶，然后压延而成，其平均击穿电压为20-50kV/mm。
6.根据权利要求1所述的一种高刚性高度绝缘复合套管，其特征在于所述的玻纤布，其单重为300-500g/m2。
7.根据权利要求1所述的一种高刚性高度绝缘复合套管的制备方法，其特征在于其制作过程包括以下步骤：
(1)将乙丙橡胶粒子放入质量百分比浓度为2-10％的氢氧化钠水溶液中浸泡12-24h，过滤，利用清水冲洗乙丙橡胶粒子至洗出液呈中性，干燥，筛分，得到改性橡胶粒子；
(2)按照质量比100∶8-16∶1.2-1.6分别称取聚氯乙烯、改性橡胶粒子和偶氮二甲酰胺，混合均匀后，挤出成型中空管状绝缘内衬层，挤出温度为175-185℃，内衬层厚度为1-2mm；
(3)按照体积比100∶300-500∶1-3分别量取水玻璃、去离子水和甲酰胺，将水玻璃和去离子水混合均匀并搅拌反应30-60min后，调节溶液pH至1.0-1.6，然后加入甲酰胺，搅匀，调节pH至3.2-4.0，得到胶状水玻璃；按照质量比100∶3-11分别称取膨胀珍珠岩和胶状水玻璃，混合均匀后，加压5-15MPa，保压4-8h后，在空气中封闭陈化24-36h，得到水玻璃处理膨胀珍珠岩；按照体积比100∶25-55∶40-120分别量取三甲基氯硅烷、乙醇和正己烷，混合均匀形成混合液，采用混合液浸泡水玻璃处理膨胀珍珠岩对其进行溶剂置换和表面改性，最后在70-80℃、170-180℃下分别梯度干燥3-5h和6-8h，冷却至室温，粉碎，得到改性膨胀珍珠岩颗粒；所述的水玻璃，其波美度为43-45度；
(4)按质量比100∶10-12∶12-18∶10-20∶40-60分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒和莫来石纤维针刺毡，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在莫来石纤维针刺毡表面，形成涂胶针刺毡；
(5)采用缠绕工艺将涂胶针刺毡紧紧包覆在中空管状绝缘内衬层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性内结构层，刚性内结构层厚度为2-4mm；
(6)在刚性内结构层表面缠绕第一层橡胶布，然后在橡胶布表面均匀涂刷一层环氧树脂胶，再在环氧树脂胶表面缠绕第二层橡胶布，用压辊轻轻挤压，使两层橡胶布完全贴伏在一起，并紧紧包裹住刚性内结构层，形成绝缘橡胶层，绝缘橡胶层厚度为0.5-1.5mm；
(7)按照质量比100∶10-12∶12-18∶5-9∶60-80分别称取环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺、改性膨胀珍珠岩颗粒和玻纤布，将环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和改性膨胀珍珠岩颗粒混合均匀，抽真空脱除气泡，再加入二乙烯三胺，搅拌均匀，然后均匀涂刷在玻纤布表面，形成涂胶玻纤布；
(8)采用缠绕工艺将涂胶玻纤布紧紧包覆在绝缘橡胶层外表面，用压辊轻轻挤压，排除气泡，形成刚性外结构层，刚性外结构层厚度为3-7mm，由此完成一种高刚性高度绝缘复合套管的制作。
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