高速动车组受电弓绝缘弓角的研制

左小东，何跃川，傅先荣，周 升，刘含茂，刘建伟，陈珍宝，许晓勤

（1 株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲412007；2 中国南车集团 株洲电力机车有限公司，湖南株洲412001）

高速动车组车顶装置的稳定性直接影响列车的正常运行，一旦车顶发生闪络等故障，将直接造成接触网停电，打乱铁路运输秩序，造成经济损失。从大量事故的现场闪络痕迹来看，污闪一般都发生在距车顶最近的受电弓弓角和软连线最低点［1］。传统的钛合金受电弓弓角已不能满足苛刻的绝缘性能要求，迫切要求研制具有高性能的绝缘弓角。

高速动车组受电弓绝缘弓角系列产品在美国、欧洲和日本等发达国家已经形成产业，产品批量生产；而国内目前该领域尚属空白，我国高速动车组使用的受电弓绝缘弓角全部依赖进口。

本文采用异氰酸酯改性环氧树脂为胶黏剂，玻璃纤维布为增强材料，通过模压成型工艺［2］制得的高速动车组受电弓绝缘弓角，经检测，各项性能指标均达到技术规范要求，成功替代进口产品。

1 制备部分

1.1 原材料

TDI－100，工业品；E－51，工业品；DMF，工业品；2－甲基－4－乙基咪唑；丙酮，工业品；7628玻璃纤维布。

1.2 制备

（1）胶粘剂的合成

在装有温度计、搅拌器的反应容器中加入适量的DMF溶剂，然后按（1.5～2.5）∶1的摩尔比加入甲苯二异氰酸酯（TDI－100）和E－51，开动搅拌，升温至100℃～115℃，保温反应2h，然后降温至50℃以下，加入适量丙酮溶剂，再加入适量2－甲基－4－乙基咪唑，调节胶化时间至200～300s（平板小刀法，180±2℃），制得固体含量68%（140±2℃，30min）的异氰酸酯改性环氧树脂溶液［3］。

（2）上胶坯布的制作

用上述改性环氧树脂溶液为浸渍树脂，用7628玻璃布为增强材料，在立式上胶机上制备上胶坯布。上胶温度为150℃～180℃，车速为500～1 600r／min，控制坯布的树脂胶含量在42±2%左右，可溶性控制在85%左右，挥发成分控制在1%左右。

（3）受电弓绝缘弓角模压成型

将上述制得的上胶坯布，按照一定的尺寸要求裁好，再在卷管机上卷制成管状半成品，然后放入特定形状的模具内并放在200t热压机上，逐步升温至180℃～200℃，施加1～4MPa的压力，保温2～3h，冷却至100℃以下，卸压脱模，经修整加工制得绝缘弓角成品。

1.3 压制工艺流程图（见图1）

图1 绝缘件制备工艺流程图

1.4 异氰酸酯与环氧树脂反应机理

异氰酸酯改性环氧树脂反应机理如图2所示。

图2 异氰酸酯改性环氧树脂反应机理

2 受电弓绝缘弓角性能要求及测试结果（表1）

表1 受电弓绝缘弓角性能要求及测试结果

经异氰酸酯改性的环氧树脂固化后，所得固化产物马丁耐热超过185℃，冲击强度147.15N·cm／cm2，温度指数177℃，与H级耐热指标比较接近。该体系制成的玻璃布增强材料还具有优良的耐寒性、耐湿热性、自熄性，在200%湿度下力学性能长期（20 000h）不变化。

3 结束语

绝缘弓角安装于受电弓弓头组件上，保证了受电弓在过道岔的时候能够将接触导线平滑过渡到炭滑板上。经测试，该产品符合高速动车绝缘弓角技术规范，各项性能指标均达到设计要求，成功运用于高速动车组，可以替代同类进口产品。

［1］李泽光.电力机车车顶绝缘装置污闪情况的分析及预防措施［J］.电力机车与城轨车辆，2007，30（2）.

［2］Otsu Tatsuya，Kjtahata.Sheet Molding Compound for Compression Molding［J］.JW2002338712.2002.

［3］王汝敏，陈立新，张双存，等.氰酸酯改性环氧树脂的研究［OL］.http：∥www.frponline.com.cn／News／detail＿17319.html.2006－11－1.