CN103194065A

CN103194065A - 高压电机用硅橡胶高电阻防电晕材料

Info

Publication number: CN103194065A
Application number: CN2013101399457A
Authority: CN
Inventors: 司増启; 薛春如; 苗巧燕; 武靖荣; 孙晓辉
Original assignee: YONGJI UNITE INSULATING MATERIAL CO Ltd
Current assignee: YONGJI UNITE INSULATING MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2033-04-22
Also published as: CN103194065B

Abstract

本发明涉及电工绝缘材料领域，具体为一种高压电机用硅橡胶高电阻防电晕材料。解决了目前高电阻防电晕材料易受环境影响性能不够稳定的技术问题。一种高压电机用高电阻硅橡胶防电晕材料，是采用如下工艺制造的：在炼胶机上将增粘剂与硅橡胶生胶进行混炼，混合均匀后再加入增塑剂进行混炼至混合均匀；在前述混合均匀的物质中加入表面经活化处理的碳化硅粉体，混炼至均匀；再加入硫化剂进行混炼；在经过放置的硅橡胶混合物中加入硫化剂进行混炼至混合均匀；将返炼后的硅橡胶混合物加热硫化，冷却后就得到高压电机用高电阻硅橡胶防电晕材料。本发明适用于高压发电机、高压电动机，高压变频调速电动机、高电压大容量风力发电机的防电晕结构。

Description

高压电机用硅橡胶高电阻防电晕材料

技术领域

本发明涉及电工绝缘材料领域，具体为一种高压电机用硅橡胶高电阻防电晕材料。

背景技术

防电晕材料是6kv及以上电压等级的高压发电机和高压电动机线圈必不可或缺的重要材料，电机运行时线圈表面的电位不是均匀分布的，在槽口处电位最高，这是由于线圈端部绝缘表面的泄漏电流流向铁心，因此出槽口处绝缘表面电压降最大，线圈表面与铁心之间的电压对6kv级电机来说已达到起晕临界状态，对于更高电压等级的电机来说早已超过起晕临界电压，就要发生电晕，如果没做防晕处理，线圈在电场的作用下，在出槽口处线圈周围的空气会被击穿，产生局部放电，即产生电晕。电晕使槽口处局部温度急剧升高，甚至达1000℃左右，加速绝缘材料的老化，丧失绝缘性能；电晕还产生臭氧和氮的氧化物，加速绝缘材料的老化，与水作用还会形成酸性物质，腐蚀结缘；电晕放电时，带电粒子在电场的作用下以很大的能量撞击绝缘；在这些因素的联合作用下，大大加速了绝缘的老化和破坏，丧失了绝缘的功能，缩短了电机的使用寿命。为消除电晕对电机绝缘的损坏，必须对高压电机进行防电晕处理。通常电机线圈端部的防电晕处理采用两种方法：在线圈端部表面涂刷高电阻防晕漆和将高电阻防晕漆涂在无碱玻璃布上制成高电阻防晕带，绕包在线圈的端部和线圈主绝缘一起进行绝缘处理。防电晕漆是将碳化硅加入到绝缘漆中制成的，碳化硅具有非线性导电特性，其电阻随电场强度的增大而自动降低，从而可自动调节线圈端部的电场强度，使之均匀分布，因而起到了防电晕的作用。但这样的防晕结构，不论是涂刷高电阻防晕漆还是将高电阻防电晕漆浸涂在玻璃布上制成的高电阻防电晕带，由于碳化硅粉体的颗粒都处在表面上，在电机运行中会因为线圈的热胀冷缩和振动磨擦，使碳化硅颗粒脱落，改变了防晕材料的技术参数，降低了防晕材料的作用，仍会产生电晕造成电机绝缘过早破坏。另一方面，在线圈进行绝缘处理时与浸渍漆或主绝缘中的胶互相渗透，破坏了原来的防晕结构，改变了防晕材料的技术参数，降低了防晕性能，降低了电机预期的使用寿命。因此需要一种性能稳定的防电晕材料，以确保高压发电机、高压电动机，高压变频调速电动机、高电压大容量风力发电机上的线圈表面不产生电晕。

发明内容

本发明为解决目前高电阻防电晕材料易受环境影响性能不够稳定的技术问题，提供一种高压电机用硅橡胶高电阻防电晕材料。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种高压电机用高电阻硅橡胶防电晕材料，是采用如下工艺制造的：（a）在炼胶机上将增粘剂与硅橡胶生胶进行混炼，所述增粘剂为聚硼酸硅氧烷，增粘剂的质量为硅橡胶生胶质量的4%~8%；增粘剂与硅橡胶生胶混合均匀后再加入作为增塑剂的硼酸三正丁酯进行混炼至混合均匀；所述增塑剂的质量为硅橡胶生胶质量的2%~8%；（b）在前述混合均匀的物质中加入表面经活化处理的碳化硅粉体，混炼至均匀，所述碳化硅粉体质量为硅橡胶生胶质量的2~8倍，粒度为10μm～30μm；（c）再加入质量为硅橡胶生胶质量的1.2%~1.8%硫化剂进行混炼，所述硫化剂为2,4二氯过氧化苯甲酰，混炼均匀后将所得硅橡胶混合物在21~25℃下放置10h～20h；（d）在经过放置的硅橡胶混合物中加入质量占硅橡胶生胶质量0.2%~1%的硫化剂2,4二氯过氧化苯甲酰进行混炼至混合均匀，此步骤称为返炼；（e）对返炼后的硅橡胶混合物进行成型；（f）将成型后的硅橡胶混合物加热硫化，加热温度为150~200℃，加热时间为15~30min，冷却后就得到高压电机用高电阻硅橡胶防电晕材料。

混炼是用炼胶机将生胶与配合剂（即增塑剂、增塑剂、碳化硅粉体等）炼成混炼胶的工艺，本质上来说是配合剂在生胶中均匀分散的过程，配合剂呈分散相，生胶呈连续相，为橡胶生产领域的常用方法。所述的聚硼酸硅氧烷作为增粘剂能够有效增加硅橡胶的粘结性，促进硅橡胶与碳化硅及其它配合剂的粘合；硼酸三正丁酯作为增塑剂能够有效提高硅橡胶的塑性，利于硅橡胶的进一步混炼加工。针对传统的防电晕技术及防电晕材料在电机运行中出现的问题，本发明另辟蹊径，用硅橡胶加入碳化硅粉体制作高电阻防电晕材料，由于碳化硅粉体的颗粒是均匀的分布在硅橡胶中，即碳化硅粉体颗粒的四周被硅橡胶所包围着，而硅橡胶耐热等级高，耐高低温，有很好的弹性，在电机运行中线圈的热胀冷缩和振动磨擦所产生的应力和变形，硅橡胶均能给予吸收，使碳化硅颗粒不易脱落；同时线圈在绝缘处理时浸渍漆或主绝缘中的胶不会和硅橡胶相互渗透，仍保持硅橡胶高电阻防晕材料的原有参数，使槽口处的电场分布趋于均匀，消除了电晕，使高压电机有很高的运行可靠性和使用寿命。所述硫化一般为橡胶生产领域的最后一道工序，经过硫化后才能够得到定型的具有实用价值的橡胶制品；硫化剂2,4二氯过氧化苯甲酰用于与硅橡胶混合后进行硫化，硫化后硅橡胶生胶内形成空间立体结构，具有较高的弹性、耐热性、拉伸强度和在有机溶剂中的不溶解性等。所述增塑剂、增粘剂以及硫化剂与硅橡胶生胶的质量比是经过大量实验后得出的，其加入量能够使本发明所述产品在粘结性、塑性以及弹性、耐热性等方面达到相关国家标准的要求。碳化硅的粒度以及与硅橡胶的质量比保证了本材料的防电晕性能。所述碳化硅的表面活化处理为防晕材料生产过程中的常用方法。生产中通过10倍放大镜肉眼判断每一步混炼后配合剂在生胶中分散是否均匀分散，检查混炼好的硅橡胶的表面、横截面各组分分布是否均匀，紧密。本发明所述的硅橡胶高阻防晕材料还具有自粘性，很柔软，包扎线圈时工艺性好，包的很紧密，与主绝缘能牢固地粘合在一起。同时本产品在生产过程中，不使用化工溶剂，不会对生产环境造成污染，也不会对生产操作者和使用者的身体造成伤害。

进一步的，所述成型工艺包括将硅橡胶混合物在硫化前经过薄通压成片状物，再将片状物装入挤压机中并通过模具挤压呈带状。

为满足实际生产的需要，在硫化前将硅橡胶混合物进行薄通和挤压成型，将材料制成带状，以便于绕在电机的线圈上。

碳化硅粉体的颗粒是均匀的分布在硅橡胶中，彻底解决电机运行中碳化硅颗粒脱落造成的危害；同时防止线圈进行绝缘处理时浸渍漆或主绝缘中的胶互相渗透。本发明所述的高压电机用硅橡胶高电阻防晕带具有电阻系数为5.0×10⁹Ω～9.0×10¹²Ω，纵向拉伸强度≥4.9MPa,伸长率≥150%，粘结力≥3N／cm，满足国家相关标准的要求，本发明的硅橡胶高电阻防晕带适用于高压发电机、高压电动机，高压变频调速电动机、高电压大容量风力发电机的防电晕结构。

具体实施方式

实施例1 一种高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料，是采用如下工艺制造的：（a）在炼胶机上将增粘剂与硅橡胶生胶进行混炼，所述增粘剂为聚硼酸硅氧烷，增粘剂的质量为硅橡胶生胶质量的6%；增粘剂与硅橡胶生胶混合均匀后再加入作为增塑剂的硼酸三正丁酯进行混炼至混合均匀；所述增塑剂的质量为硅橡胶生胶质量的2%；（b）在前述混合均匀的物质中加入表面经活化处理的碳化硅粉体，混炼至均匀，所述碳化硅粉体质量为硅橡胶生胶质量的5倍，粒度为14μm；（c）再加入质量为硅橡胶生胶质量的1.2%硫化剂进行混炼，所述硫化剂为2,4二氯过氧化苯甲酰，混炼均匀后将所得硅橡胶混合物在21℃下放置14h；（d）在经过放置的硅橡胶混合物中加入质量占硅橡胶生胶质量0.2%的硫化剂2,4二氯过氧化苯甲酰进行混炼至混合均匀，此步骤称为返炼；（e）对反炼后的硅橡胶混合物进行成型；（f）将成型后的硅橡胶混合物加热硫化，加热温度为150℃，加热时间为15min，冷却后就得到高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料。

实施例2 一种高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料，是采用如下工艺制造的：（a）在炼胶机上将增粘剂与硅橡胶生胶进行混炼，所述增粘剂为聚硼酸硅氧烷，增粘剂的质量为硅橡胶生胶质量的4%；增粘剂与硅橡胶生胶混合均匀后再加入作为增塑剂的硼酸三正丁酯进行混炼至混合均匀；所述增塑剂的质量为硅橡胶生胶质量的6%；（b）在前述混合均匀的物质中加入表面经活化处理的碳化硅粉体，混炼至均匀，所述碳化硅粉体质量为硅橡胶生胶质量的2倍，粒度为10μm；（c）再加入质量为硅橡胶生胶质量的1.4%硫化剂进行混炼，所述硫化剂为2,4二氯过氧化苯甲酰，混炼均匀后将所得硅橡胶混合物在23℃下放置10h；（d）在经过放置的硅橡胶混合物中加入质量占硅橡胶生胶质量0.6%的硫化剂2,4二氯过氧化苯甲酰进行混炼至混合均匀，此步骤称为返炼；（e）对反炼后的硅橡胶混合物进行成型；（f）将成型后的硅橡胶混合物加热硫化，加热温度为160℃，加热时间为25min，冷却后就得到高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料。

实施例3 一种高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料，是采用如下工艺制造的：（a）在炼胶机上将增粘剂与硅橡胶生胶进行混炼，所述增粘剂为聚硼酸硅氧烷，增粘剂的质量为硅橡胶生胶质量的5%；增粘剂与硅橡胶生胶混合均匀后再加入作为增塑剂的硼酸三正丁酯进行混炼至混合均匀；所述增塑剂的质量为硅橡胶生胶质量的4%；（b）在前述混合均匀的物质中加入表面经活化处理的碳化硅粉体，混炼至均匀，所述碳化硅粉体质量为硅橡胶生胶质量的4倍，粒度为18μm；（c）再加入质量为硅橡胶生胶质量的1.6%硫化剂进行混炼，所述硫化剂为2,4二氯过氧化苯甲酰，混炼均匀后将所得硅橡胶混合物在22℃下放置12h；（d）在经过放置的硅橡胶混合物中加入质量占硅橡胶生胶质量0.4%的硫化剂2,4二氯过氧化苯甲酰进行混炼至混合均匀，此步骤称为返炼；（e）对反炼后的硅橡胶混合物进行成型；（f）将成型后的硅橡胶混合物加热硫化，加热温度为170℃，加热时间为20min，冷却后就得到高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料。

实施例4 一种高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料，是采用如下工艺制造的：（a）在炼胶机上将增粘剂与硅橡胶生胶进行混炼，所述增粘剂为聚硼酸硅氧烷，增粘剂的质量为硅橡胶生胶质量的7%；增粘剂与硅橡胶生胶混合均匀后再加入作为增塑剂的硼酸三正丁酯进行混炼至混合均匀；所述增塑剂的质量为硅橡胶生胶质量的2%；（b）在前述混合均匀的物质中加入表面经活化处理的碳化硅粉体，混炼至均匀，所述碳化硅粉体质量为硅橡胶生胶质量的3倍，粒度为18μm；（c）再加入质量为硅橡胶生胶质量的1.2%硫化剂进行混炼，所述硫化剂为2,4二氯过氧化苯甲酰，混炼均匀后将所得硅橡胶混合物在21℃下放置16h；（d）在经过放置的硅橡胶混合物中加入质量占硅橡胶生胶质量0.8%的硫化剂2,4二氯过氧化苯甲酰进行混炼至混合均匀，此步骤称为返炼；（e）对反炼后的硅橡胶混合物进行成型；（f）将成型后的硅橡胶混合物加热硫化，加热温度为180℃，加热时间为15min，冷却后就得到高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料。

实施例5 一种高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料，是采用如下工艺制造的：（a）在炼胶机上将增粘剂与硅橡胶生胶进行混炼，所述增粘剂为聚硼酸硅氧烷，增粘剂的质量为硅橡胶生胶质量的4%；增粘剂与硅橡胶生胶混合均匀后再加入作为增塑剂的硼酸三正丁酯进行混炼至混合均匀；所述增塑剂的质量为硅橡胶生胶质量的8%；（b）在前述混合均匀的物质中加入表面经活化处理的碳化硅粉体，混炼至均匀，所述碳化硅粉体质量为硅橡胶生胶质量的2倍，粒度为22μm；（c）再加入质量为硅橡胶生胶质量的1.2%硫化剂进行混炼，所述硫化剂为2,4二氯过氧化苯甲酰，混炼均匀后将所得硅橡胶混合物在24℃下放置20h；（d）在经过放置的硅橡胶混合物中加入质量占硅橡胶生胶质量1%的硫化剂2,4二氯过氧化苯甲酰进行混炼至混合均匀，此步骤称为返炼；（e）对反炼后的硅橡胶混合物进行成型；（f）将成型后的硅橡胶混合物加热硫化，加热温度为200℃，加热时间为30min，冷却后就得到高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料。

实施例6 一种高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料，是采用如下工艺制造的：（a）在炼胶机上将增粘剂与硅橡胶生胶进行混炼，所述增粘剂为聚硼酸硅氧烷，增粘剂的质量为硅橡胶生胶质量的8%；增粘剂与硅橡胶生胶混合均匀后再加入作为增塑剂的硼酸三正丁酯进行混炼至混合均匀；所述增塑剂的质量为硅橡胶生胶质量的2%；（b）在前述混合均匀的物质中加入表面经活化处理的碳化硅粉体，混炼至均匀，所述碳化硅粉体质量为硅橡胶生胶质量的6倍，粒度为22μm；（c）再加入质量为硅橡胶生胶质量的1.2%硫化剂进行混炼，所述硫化剂为2,4二氯过氧化苯甲酰，混炼均匀后将所得硅橡胶混合物在22℃下放置10h；（d）在经过放置的硅橡胶混合物中加入质量占硅橡胶生胶质量1%的硫化剂2,4二氯过氧化苯甲酰进行混炼至混合均匀，此步骤称为返炼；（e）对反炼后的硅橡胶混合物进行成型；（f）将成型后的硅橡胶混合物加热硫化，加热温度为180℃，加热时间为20min，冷却后就得到高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料。

实施例7 一种高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料，是采用如下工艺制造的：（a）在炼胶机上将增粘剂与硅橡胶生胶进行混炼，所述增粘剂为聚硼酸硅氧烷，增粘剂的质量为硅橡胶生胶质量的7%；增粘剂与硅橡胶生胶混合均匀后再加入作为增塑剂的硼酸三正丁酯进行混炼至混合均匀；所述增塑剂的质量为硅橡胶生胶质量的4%；（b）在前述混合均匀的物质中加入表面经活化处理的碳化硅粉体，混炼至均匀，所述碳化硅粉体质量为硅橡胶生胶质量的8倍，粒度为26μm；（c）再加入质量为硅橡胶生胶质量的1.6%硫化剂进行混炼，所述硫化剂为2,4二氯过氧化苯甲酰，混炼均匀后将所得硅橡胶混合物在23℃下放置16h；（d）在经过放置的硅橡胶混合物中加入质量占硅橡胶生胶质量0.4%的硫化剂2,4二氯过氧化苯甲酰进行混炼至混合均匀，此步骤称为返炼；（e）对反炼后的硅橡胶混合物进行成型；（f）将成型后的硅橡胶混合物加热硫化，加热温度为190℃，加热时间为25min，冷却后就得到高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料。

实施例8 一种高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料，是采用如下工艺制造的：（a）在炼胶机上将增粘剂与硅橡胶生胶进行混炼，所述增粘剂为聚硼酸硅氧烷，增粘剂的质量为硅橡胶生胶质量的6%；增粘剂与硅橡胶生胶混合均匀后再加入作为增塑剂的硼酸三正丁酯进行混炼至混合均匀；所述增塑剂的质量为硅橡胶生胶质量的4%；（b）在前述混合均匀的物质中加入表面经活化处理的碳化硅粉体，混炼至均匀，所述碳化硅粉体质量为硅橡胶生胶质量的7倍，粒度为30μm；（c）再加入质量为硅橡胶生胶质量的1.6%硫化剂进行混炼，所述硫化剂为2,4二氯过氧化苯甲酰，混炼均匀后将所得硅橡胶混合物在25℃下放置16h；（d）在经过放置的硅橡胶混合物中加入质量占硅橡胶生胶质量0.8%的硫化剂2,4二氯过氧化苯甲酰进行混炼至混合均匀，此步骤称为返炼；（e）对反炼后的硅橡胶混合物进行成型；（f）将成型后的硅橡胶混合物加热硫化，加热温度为180℃，加热时间为20min，冷却后就得到高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料。

实施例9 一种高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料，是采用如下工艺制造的：（a）在炼胶机上将增粘剂与硅橡胶生胶进行混炼，所述增粘剂为聚硼酸硅氧烷，增粘剂的质量为硅橡胶生胶质量的8%；增粘剂与硅橡胶生胶混合均匀后再加入作为增塑剂的硼酸三正丁酯进行混炼至混合均匀；所述增塑剂的质量为硅橡胶生胶质量的2%；（b）在前述混合均匀的物质中加入表面经活化处理的碳化硅粉体，混炼至均匀，所述碳化硅粉体质量为硅橡胶生胶质量的7倍，粒度为14μm；（c）再加入质量为硅橡胶生胶质量的1.8%硫化剂进行混炼，所述硫化剂为2,4二氯过氧化苯甲酰，混炼均匀后将所得硅橡胶混合物在25℃下放置18h；（d）在经过放置的硅橡胶混合物中加入质量占硅橡胶生胶质量1%的硫化剂2,4二氯过氧化苯甲酰进行混炼至混合均匀，此步骤称为返炼；（e）对反炼后的硅橡胶混合物进行成型；（f）将成型后的硅橡胶混合物加热硫化，加热温度为190℃，加热时间为30min，冷却后就得到高压电机用低电阻硅橡胶防电晕材料。

所述成型工艺是将硅橡胶混合物在硫化前经过薄通压成片状物，再将片状物装入挤压机中并通过模具挤压呈带状。

所述片状物厚度为20~50mm（20 mm、25 mm、30 mm、35 mm、40 mm、45 mm、50 mm）。

本产品生产速度一般为2m～3m/min,制得的硅橡胶高电阻防晕材料按客户要求的尺寸做成一定直径的盘状硅橡胶高电阻防电晕带，层间用隔离纸带隔开。判断混炼后混合是否均匀时，常用到10倍放大镜进行观察。

Claims

1.一种高压电机用高电阻硅橡胶防电晕材料，其特征在于，是采用如下工艺制造的：（a）在炼胶机上将增粘剂与硅橡胶生胶进行混炼，所述增粘剂为聚硼酸硅氧烷，增粘剂的质量为硅橡胶生胶质量的4%~8%；增粘剂与硅橡胶生胶混合均匀后再加入作为增塑剂的硼酸三正丁酯进行混炼至混合均匀；所述增塑剂的质量为硅橡胶生胶质量的2%~8%；（b）在前述混合均匀的物质中加入表面经活化处理的碳化硅粉体，混炼至均匀，所述碳化硅粉体质量为硅橡胶生胶质量的2~8倍，粒度为10μm～30μm；（c）再加入质量为硅橡胶生胶质量的1.2%~1.8%硫化剂进行混炼，所述硫化剂为2,4二氯过氧化苯甲酰，混炼均匀后将所得硅橡胶混合物在21~25℃下放置10h～20h；（d）在经过放置的硅橡胶混合物中加入质量占硅橡胶生胶质量0.2%~1%的硫化剂2,4二氯过氧化苯甲酰进行混炼至混合均匀，此步骤称为返炼；（e）对返炼后的硅橡胶混合物进行成型；（f）将成型后的硅橡胶混合物加热硫化，加热温度为150~200℃，加热时间为15~30min，冷却后就得到高压电机用高电阻硅橡胶防电晕材料。

2.如权利要求1所述的高压电机用高电阻硅橡胶防电晕材料，其特征在于，所述成型工艺包括将硅橡胶混合物经过薄通压成片状物，再将片状物装入挤压机中并通过模具挤压成带状。

3.如权利要求2所述的高压电机用高电阻硅橡胶防电晕材料，其特征在于，所述片状物厚度为20~50mm。