环氧树脂在损伤瓷件伞群修饰中的应用
                                李红宝，王晓安，田可磊
                    （西安西电高压电瓷有限责任公司，陕西西安710077）
    摘要：应用环氧树脂胶粘剂，解决大型瓷件产品伞群损伤的修饰问题。通过对胶粘剂所用材料，如环氧树脂、固化剂、石膏粉等的性能分析及型号选择，提出修饰损伤瓷件伞群时，可以应用环氧树脂胶粘剂，并采用外铸嵌入及直接浇注的方式，达到修饰效果。同时通过对较大损伤伞群进行修饰的实际操作事例，探讨在这一过程中应当注意的问题，和实际操作应用中的方法及技巧，解决瓷损伤伞群的修饰问题，以达到较好的效果。
    关键词：大型瓷件；环氧树脂；伞群；损伤修饰
    中图分类号：TM216文献标识码：A
    0 前言
    部分大型电瓷瓷件，由于各种原因在运输、安装、或运行过程中出现较大面积的损伤，造成伞群碰损等缺陷，严重影响外观及正常运行，对此需要对损伤的伞群进行局部修饰。由于环境条件等限制，无法使用本体材料进行修饰，往往采用简单易行的有机方式完成对损伤伞群的修饰。我们通常采用环氧树脂添加固化剂的方式进行。电瓷制造企业一般都有自己的方式对瓷件表面进行有机修补，但对大面积的伞群修补，存在较大的困难，缺乏实践操作的经验及修饰方法问题。在不影响电气性能的情况下，我们通过实践操作，选择对破损的大型瓷件伞群进行外观的修饰。
    1.原材料的选择及特性
    1.1环氧树脂的特性及选择
    环氧树脂具有粘附力强、化学稳定性好的特性，同时固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能和高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘特性。
    根据各型号环氧树脂的性能，我们可以选择高环氧值的树脂，如618、6101，一方面其浇注性能优良，另一方面固化后，交联度高，强度较大。这样可以避免修复后的伞群耐高温性能及强度性能差的问题而引发绝缘体的电气性能异常。
    1.2固化剂的选择及特性
    常用环氧树脂固化剂的种类很多，我们根据其特性和作业环境，可以如聚酰胺类的常温或低温的固化剂，使其能够在光引发剂的作用下使环氧树脂固化。
    环氧值是鉴定环氧树脂质量的最主要指标，环氧树脂的型号划分就是根据环氧值的不同来区分的，可根据胺分子量、环氧值、和产品介绍进行选型，如聚酰胺650固化剂。一般配比按为1∶1.0～1.2。
    1.3石膏粉的选择及特性
    石膏粉，在化学上称半水石膏或烧石膏，是由自然大量存在的石膏矿CaSO4·2H2O加热到150℃～170℃时失去所含结晶水的3/4而变成的，烧石膏一旦与水混合成糊状物后就很快地凝固，重新变成CaSO4·2H2O。我们就利用石膏由流动的液体转化为固体的可塑性，制作模具和烧制作品。要注意石膏粉的缺点，易吸收水分，随着水分的增加，质量变差，同时凝结的时间短，凝固后牢度降低，甚至会出现不凝结的现象。
    1.4其它
    为了提高环氧树脂的绝缘性能，可以选择一些改性剂；为便于浇注，选择一些稀疏剂。同时，为起到良好的骨架作用和减少环氧树脂的用量，降低成本，可选用如瓷粉类的填料，当然对细度有要求，我们采用粒径≯0.085 mm的瓷粉，酌量使用。
    2 环氧树脂修饰伞群的方式
    一般情况下，缺损伞群形状不规则、位置不固定。小面积的损伤，我们往往采用环氧树脂胶粘剂进行涂抹或稍微修补即可，而一旦出现接近或延伸至主体的伞群缺损，则需要进行大面积的修饰。而应用环氧树脂胶粘剂进行对其伞形的修复，首先要了解其固化的几个阶段。
    环氧树脂和固化剂混合物呈现液体时为使用期，适合修饰工作，为了保证可靠的粘接，全部施工应该在这个期间内完成操作。而混合物开始进入固化相时，将失去粘性，它开始凝胶或“突变”，局部固化，环氧混合物达到固化变成固体阶段，这时环氧树脂约有90%的最终反应强度，在室温下维持若干天使它继续固化，这时就能砂磨及整型。通过对环氧树脂的修饰应用，我们总结出以下两种修饰的方法，姑且称之为外铸嵌入及直接浇注法，现介绍如下。
    2.1外铸嵌入法
    该方法比较简单，就是将缺损的伞群事先制作完成，再进行粘接修饰。但是，如何制作出缺损部分的形状，是一个比较棘手的问题。
    利用石膏粉的特性，要制作出缺损树脂质的伞群，必须制作该伞群的母体，往往破损伞群不完整或无法复原，可以采用木制品、或略微坚固的泥坯，如可塑性较好的黏土，掺加部分瘠性砂料，制作一个与缺损伞群接近的形状，作为母体。
    有了缺损部分的母体，可以制作石膏模。脱模后的石膏模具，只是完成一小部分的工作，对模具的雏形进行修复，主要依据母体的形状进行修膜，对石膏模内层的气孔，用小刀或毛笔沾些较稀的石膏水，局部涂抹，填缺补漏，而后用细水砂纸进行精心修复，以达到模具的内表面光滑。
    浇注环氧树脂胶粘剂，待固化后脱模，修复伞形，采用本体胶粘剂安装伞群，涂抹表面釉即可。
    2.2直接浇注法
    该方法主要环节是制作模具，根据瓷件伞形呈圆形的特征，采用同一伞群的完好部分进行模具制作。而实际操作中发现，完成后的模具滑移存在较大的困难，在此过程中会存在石膏模破损的问题，这需要事先进行滑移的准备工作，可采用适当的隔离剂，如软皂、普通肥皂、凡士林和油类等，以便减少石膏模与瓷件的摩擦阻力，将制作好的石膏模滑移，覆盖缺损伞群的部位。而缺损伞形太大时，也可采用预埋细线的方式先将石膏模具分割来进行操作。
    在确认石膏模具形状达到要求后，进行注胶孔及排气孔的制作。由于实际工作中，一些瓷件位置固定，无法翻转或移动，因此该位置的选择一定要恰当，其注胶孔的位置要高于排气孔的位置，而第一次注胶后局部伞棱存在缺胶问题，可用石膏粉封堵第一排气孔，重新选择第二排气孔位置，逐次类推，直至确认伞形浇注完好。同时在浇注过程中，存在气体堵塞现象，可用细的铁丝进行疏通。
    环氧树脂胶粘剂流动性较差，浇注操作及胶合剂聚合反应的收缩，尽管体收缩小于2％，也会引起伞棱存在缺胶现象，补胶工序必不可少。固化完成后，剥离石膏模形成伞形的雏形，要进行伞形的修复工作。这一阶段要求操作人员有良好的耐心和必要的技巧，借助钢锉、刮刀、厉刃等器具，对伞形进行修复，确保伞形大小、弧度与瓷母体伞形一致，再进行表面釉的处理。
    3 实例应用
    3.1外铸嵌入方法修饰带伞棱的棒形瓷件一只±500 kV直流防污型棒形瓷件在胶装吊运过程中，不慎将一大伞碰损，面积约手掌大小，完全粉碎，破损部分接近主体。根据实际情况，选择外铸嵌入伞形的方式对其复进行复原试验。首先采用泥坯复原伞形，由于面积较大，烘干后坯体开裂，部分棱角掉落，后来采用松木块，雕锉出母体。调和石膏粉和水的比例，大约为2∶3，而要注意掺和水分适中，否则会产生凝固后的牢度较差或石膏反应速度快等问题。同时，预先埋好分割细线，将搅拌好的石膏浆甩糊上去，动作迅速，约1 cm左右即可，恰当掌握分割时机。
    整个的反应过程约15 min，还会产生一定的热量。等石膏结实后，用一个小木锤或木块轻轻敲打震动，使它们脱离木质伞形。最后在烘箱烘制或自然阴干，修理表面使之平整光滑。
    完成好石膏模具后，用什锦锉钻取注胶孔及排气孔，注入环氧树脂胶粘剂，常温固化12 h以上，剥离石膏摸，修复树脂伞形，用胶粘剂粘在缺损部位，固化后修复并进行表面釉的处理，使之恢复如初。
    注意新使用的环氧树脂不能与之进行很好地化学链接，因此缺损的树脂质伞连接处表面须进行预处理，才能得到好的粘接机械强度。
    将修复后的瓷件摆放于露天下，修复的伞群面阳，在自然环境放置后检查，修饰后的伞群强度如初，敲击未发现异常，伞形也无变化，存在问题是表面釉色无光泽，部分表面釉层出现桔皮现象。
    3.2直接浇注方法修饰大型套管的大面积损伤
    某交流输变电站由于操作不慎，将一台进口变压器瓷件壳体，直径约准800 mm的三个伞群碰损，其中较大的缺损伞约占五分之一，三个伞群均接近主体，未有完整的碎片。根据现场情况，确定应用浇注的方式进行修复。
    选择未损伞群部分，采用分段作模的方式，按步骤涂上隔离剂及石膏浆，在石膏浆快干时，进行滑动并取出石膏模修补，修磨石膏模接口，使之配合紧密，而后用石膏浆连接。用什锦锉钻取一个约准20 mm的注胶孔，同时根据现场倾斜的缺损位置，钻取三个位置低于注胶孔的排气孔。
    放置石膏模，对每一连接处的缝隙进行密封，确保胶粘剂不流漏。进行第一次胶粘剂的浇注，直到排气孔流出胶粘剂，立即用石膏封堵第一排气孔，继续操作，逐次类推，确认伞形浇注完全。在浇注过程中，若存在胶粘剂堵塞问题，可采用细软的铁丝进行疏通，确保胶粘剂浇注完全充实。
    初凝12 h后，也可用红外线灯泡加热缩短固化时间，待环氧树脂胶粘剂固化后，剥离石膏模。这时就可以看到伞群雏形做成，如果顺利的话，伞形较好，但也存在浇注不完全、或漏胶、或伞面抬高、内陷的问题，修复过程中需要操作人员有一定的钳工技能及良好的耐心。我们在浇注最大缺损伞形时，由于密封不好一处漏胶，在瓷件主体上形成了一层厚的胶粘剂，而且已经固化。为此，我们花费了较长时间进行清理，同时对树脂质伞形大小、弧度、角度等进行修理，直至达到与其它伞形一致。
    最后，涂抹表面釉及表面处理。修复后的伞群恢复如初，达到好的效果。
    4 结语
    通过实际应用环氧树脂胶粘剂对破损伞群的修补，可以看出，某些特殊情况下需要对较大面积的损伤进行修补时，可以利用石膏粉快速凝固的特性，现场制成模具，配制环氧树脂胶粘剂，采取一定的方式制作缺损伞群，或进行浇注，最后进行表面处理，以达到对缺损部分的恢复。同时采用适合的胶粘剂后，在强度等方面可满足瓷体本身的要求，达到较好的效果。