CN103540143A - 一种自愈式金属化电容器用蜡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自愈式金属化电容器用蜡，所述自愈式金属化电容器用蜡配方如下：微晶蜡：10%~30%，植物油：60%~80%，端羟基改性液体橡胶：3%~5%，油凝胶剂：1%~5%，氢化丁苯橡胶：0.1%~2%。本发明还提供了一种自愈式金属化电容器用蜡的制备方法。本发明制备的自愈式金属化电容器用蜡低温收缩率小，高温不渗油，而且对电容器的聚丙膜几乎无溶胀。

Description

一种自愈式金属化电容器用蜡

技术领域

本发明涉及一种灌封材料，特别是一种自愈式金属化电容器的绝缘灌封材料。

背景技术

在电气行业，自愈式金属化电容器作为电子元件中的一员，以其优异的性价比、稳定的无功补偿安全性而发展迅速，随着电气制造技术的不断改进和提高，对电容器绝缘灌封材料的性能要求也在不断提高。

灌封蜡是目前多数的低压并联电容器制造厂家的首选，因其具有良好的电性能、耐热性能和老化稳定性能，而且价格低廉。但蜡是固体浸渍灌封料，会产生收缩和开裂，形成的孔隙易导致电离现象，并在较高的电压下放电，发生击穿，收缩过程中还可能对元件及壳体产生损伤以及使喷金层脱落。而且蜡中总含有低碳烃（主要为矿物油），即使在固体状态下，低碳烃在高低温变化时也易从蜡中析出，对聚丙膜产生溶胀而破坏电容器。所以需要对蜡进行改性，降低体积收缩率和减少对聚丙膜的溶胀。

中国专利CN101173158A、中国专利CN102367331A、中国专利CN102382474A、文献《电力电容器用浸渍灌封蜡的开发与应用》（当代化工，第36卷第4期）等资料都涉及对石油蜡进行改性，有效减少蜡的收缩率，但并不能解决石油蜡中的低碳烃（主要为矿物油）对聚丙膜的溶胀以及油的渗漏问题，因此仍然无法杜绝固体蜡凝固时收缩现象和对电容器中聚丙膜的溶胀现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温收缩率小，高温不渗油，而且对电容器的聚丙膜几乎无溶胀的自愈式金属化电容器用蜡。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种自愈式金属化电容器用蜡，其特征在于，所述自愈式金属化电容器用蜡配方如下（按质量百分比）：

微晶蜡               10%~30%

植物油               60%~80%

端羟基改性液体橡胶    3%~5%

油凝胶剂              1%~5%

氢化丁苯橡胶         0.1%~2%。

优选的，所述自愈式金属化电容器用蜡配方如下：

微晶蜡               12%~24%

植物油               62%~78%

端羟基改性液体橡胶    3%~5%

油凝胶剂              1%~5%

氢化丁苯橡胶         0.1%~2%。

优选的，所述自愈式金属化电容器用蜡配方如下：

微晶蜡                20%

植物油                70%

端羟基改性液体橡胶    4.9%

油凝胶剂               5%

氢化丁苯橡胶           0.1%。

优选的，所述自愈式金属化电容器用蜡配方如下：

微晶蜡                 22%

植物油                 70%

端羟基改性液体橡胶      4%

油凝胶剂                3%

氢化丁苯橡胶            1%。

优选的，所述微晶蜡是80号微晶蜡。

优选的，所述植物油是菜籽油、花生油、棉籽油、大豆油和棕榈油中的一种，或上述植物油中的两种及两种以上的任意组合的混合物。这些油在90℃左右都可以任意比例和80号微晶蜡均匀混合。

优选的，所述油凝胶剂是氢化蓖麻油和羟基改性硬脂酸比例为1：1~2的混合物。氢化蓖麻油和植物油形成凝胶强度不足，耐温性不足，温度稍高则凝胶破坏；羟基改性硬脂酸形成的凝胶状态很好，熔点也适中，但必须控制添加量，因为所带羟基会导致材料绝缘性下降。所以优选用氢化蓖麻油：羟基改性硬脂酸比例为1：1~2的混合物。

优选的，所述端羟基改性液体橡胶是端羟基链烯烃类液体橡胶、端羟基二烯类液体橡胶，或它们的混合物。

优选的，所述端羟基改性液体橡胶是端羟基二烯类液体橡胶，粘度不小于5000cps（30℃），羟基含量不大于1mmol/g。

优选的，所述端羟基改性液体橡胶是羟基封端聚丁二烯。

氢化丁苯橡胶和矿物油按一定比例混合可制成透明果冻状物质。微晶蜡中含有通常不大于5%含量的矿物油，高低温变化时会游离出来同聚丙膜发生接触而产生溶胀。为了消除这少量的矿物油对聚丙膜的溶胀，采用氢化丁苯橡胶将它固化。

在现有技术中，植物油（带极性基团）和石油蜡（完全非极性）虽然能加热混合在一起，但相容性并不佳，固体状态下会渗油，高低温变化时渗油更快。要想两种材料能完美混合，需要带少量极性基团但又不影响电绝缘性能的材料进行搭桥，发明人经过反复试验，目前确定端羟基液体橡胶是首选。少量的端羟基液体橡胶同氢化丁苯橡胶能形成果冻状物质，这样由氢化丁苯橡胶和端羟基液体橡胶、微晶蜡（中的矿物油）组成的果冻蜡（触感）和由油凝胶剂、植物油组成的固体凝胶就完美地混合在了一起，固体状态下不会渗油，解决了石油蜡和植物油直接混合渗油的缺陷。

本发明还提供一种自愈式金属化电容器用蜡的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

（一）、将微晶蜡预先熔化，加入氢化丁苯橡胶，搅拌； 

（二）、添加端羟基改性液体橡胶，搅拌；

（三）、再添加油凝胶剂，搅拌；

（四）、最后慢慢加入植物油，搅拌；

（五）、放料冷却成型即得所述自愈式金属化电容器用蜡。

优选的，所述步骤（一）在温度120±5℃下进行，搅拌时间为60～90 min，搅拌转速60 r/min；

所述步骤（二）在温度100±5℃下进行，搅拌时间为60～90 min，搅拌转速60 r/min；

所述步骤（三）和（四）在温度不低于90℃下进行，搅拌时间不少于60 min，搅拌转速60 r/min。

本发明方法与现有技术相比，其特殊性在于加料的次序，特别是植物油一定要最后添加。如果提前添加了就会先和氢化丁苯橡胶形成凝胶，而这种凝胶是不稳定的，会渗油。同理，端羟基改性液体橡胶及微晶蜡中的矿物油也会和油凝胶剂形成凝胶，但不稳定。所以一定要让微晶蜡和氢化丁苯胶高温熔化混合后再添加端羟基改性液体橡胶形成稳定凝胶，然后再添加油凝胶剂。

本发明提供的自愈式金属化电容器用蜡在常温下为固体蜡状物，但触感为硬的凝胶状，低温下体积收缩率极小，一般不大于4%，更关键的是收缩时几乎无径向收缩，如灌封在电容器中，在-35℃下只看到蜡整体向下收缩，蜡同电容器壳之间看不到脱层空隙。高温55℃时触感为软的果冻状，一点也不渗油。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：由氢化丁苯橡胶和端羟基液体橡胶、微晶蜡（中的矿物油）组成的果冻蜡和由油凝胶剂、植物油组成的固体凝胶良好的混合在一起，低温收缩率小，高温不渗油；而且固体状态下，产品中的低碳烃被填充到氢化丁苯橡胶中成为具空间网状结构的弹性体，温度变化时也不会再游离在产品中，故而对电容器的聚丙膜几乎无溶胀。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

步骤（一）、将10份微晶蜡预先熔化，加入0.1份氢化丁苯橡胶，控制温度在120±5℃，搅拌60 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（二）、再添加4.9份端羟基聚丁二烯，控制温度100±5℃，搅拌60 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（三）、再添加5份油凝胶剂，控制温度不低于90℃，搅拌60 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（四）、最后慢慢加入80份植物油，控制温度不低于90℃，搅拌60 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（五）、放料冷却成型即得所述自愈式金属化电容器用蜡。

实施例2：

步骤（一）、将20份微晶蜡预先熔化，加入0.1份氢化丁苯橡胶，控制温度在120±5℃，搅拌70 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（二）、再添加4.9份端羟基聚丁二烯，控制温度100±5℃，搅拌70 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（三）、再添加5份油凝胶剂，控制温度不低于90℃，搅拌60 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（四）、最后慢慢加入70份植物油，控制温度不低于90℃，搅拌70 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（五）、放料冷却成型即得所述自愈式金属化电容器用蜡。

实施例3：

步骤（一）、将30份微晶蜡预先熔化，加入0.1份氢化丁苯橡胶，控制温度在120±5℃，搅拌80 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（二）、再添加4.9份端羟基聚丁二烯，控制温度100±5℃，搅拌80 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（三）、再添加5份油凝胶剂，控制温度不低于90℃，搅拌60 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（四）、最后慢慢加入60份植物油，控制温度不低于90℃，搅拌60 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（五）、放料冷却成型即得所述自愈式金属化电容器用蜡。

实施例4：

步骤（一）、将10份微晶蜡预先熔化，加入2份氢化丁苯橡胶，控制温度在120±5℃，搅拌90 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（二）、再添加3份端羟基聚丁二烯，控制温度100±5℃，搅拌90 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（三）、再添加5份油凝胶剂，控制温度不低于90℃，搅拌60 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（四）、最后慢慢加入80份植物油，控制温度不低于90℃，搅拌60 min，搅拌转速60 r/min；

步骤（五）、放料冷却成型即得所述自愈式金属化电容器用蜡。

实施例5

微晶蜡20份，植物油70份，端羟基聚丁二烯3份，油凝胶剂5份，氢化丁苯橡胶2份按上述制备方法生产完成。

实施例6

微晶蜡30份，植物油60份，端羟基聚丁二烯3份，油凝胶剂5份，氢化丁苯橡胶2份按上述方法生产完成。

实施例7

微晶蜡14份，植物油80份，端羟基聚丁二烯4份，油凝胶剂1份，氢化丁苯橡胶1份按上述方法生产完成。

实施例8

微晶蜡24份，植物油70份，端羟基聚丁二烯4份，油凝胶剂1份，氢化丁苯橡胶1份按上述方法生产完成。

实施例9

微晶蜡30份，植物油64份，端羟基聚丁二烯4份，油凝胶剂1份，氢化丁苯橡胶1份按上述方法生产完成。

实施例10

微晶蜡12份，植物油80份，端羟基聚丁二烯4份，油凝胶剂3份，氢化丁苯橡胶1份按上述方法生产完成。

实施例11

微晶蜡22份，植物油70份，端羟基聚丁二烯4份，油凝胶剂3份，氢化丁苯橡胶1份按上述方法生产完成。

实施例12

微晶蜡30份，植物油62份，端羟基聚丁二烯4份，油凝胶剂3份，氢化丁苯橡胶1份按上述方法生产完成。

实施例13

对以上实施例1~12制成的自愈式金属化电容器用蜡和现有电容器上使用的灌封蜡比较例1~2进行性能比较测试，结果示于表1。

表1中“对膜的溶胀”性能测试如下：将未装外壳的电容器元器件热浸蜡，进行0～55℃之间高低温循环30d，然后恒温85℃直到蜡熔化，聚出该膜，观察膜的溶胀情况。“无”表示未观察到膜有溶胀情况。“明显”表示膜存在明显的溶胀现象。溶胀现象容易导致喷金层脱落，产生局部过热，造成短路，严重影响电容器的使用寿命。

表1中“渗油情况”性能测试如下：将蜡产品制成d×h=50×20mm圆柱体，放置在白卡纸的正中间，放置在55℃的恒温箱中24h，然后取出移走蜡柱，查看白卡纸的油渍大小。“无”表示无渗油，油渍不大于蜡柱底面积。“有”表示有渗油，油渍大于蜡柱底面积。

通过表1的比较可以见到，本发明制成的自愈式金属化电容器用蜡具有较低的体积收缩率，并且很好地克服了现有灌封腊存在的对膜的溶胀问题和渗油情况。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：由氢化丁苯橡胶和端羟基液体橡胶、微晶蜡（中的矿物油）组成的果冻蜡和由油凝胶剂、植物油组成的固体凝胶良好的混合在一起，低温收缩率小，高温不渗油；而且固体状态下，产品中的低碳烃被填充到氢化丁苯橡胶中成为具空间网状结构的弹性体，温度变化时也不会再游离在产品中，故而对电容器的聚丙膜几乎无溶胀。

在上述实施例中，自愈式金属化电容器用蜡配方按如下质量百分比任意组合：

微晶蜡               10%~30%

植物油               60%~80%

端羟基改性液体橡胶    3%~5%

油凝胶剂              1%~5%

氢化丁苯橡胶         0.1%~2%。

其中，所述植物油是菜籽油、花生油、棉籽油、大豆油和棕榈油中的一种，或上述植物油中的两种及两种以上的任意组合的混合物。这些油在90℃左右都可以任意比例和80号微晶蜡均匀混合。

其中，所述油凝胶剂是氢化蓖麻油和羟基改性硬脂酸比例为1：1~2的混合物。氢化蓖麻油和植物油形成凝胶强度不足，耐温性不足，温度稍高则凝胶破坏；羟基改性硬脂酸形成的凝胶状态很好，熔点也适中，但必须控制添加量，因为所带羟基会导致材料绝缘性下降。所以优选用氢化蓖麻油：羟基改性硬脂酸比例为1：1~2的混合物。

其中，所述端羟基改性液体橡胶是端羟基链烯烃类液体橡胶、端羟基二烯类液体橡胶，或它们的混合物。

其中，所述端羟基改性液体橡胶是端羟基二烯类液体橡胶，粘度不小于5000cps（30℃），羟基含量不大于1mmol/g。

其中，所述端羟基改性液体橡胶是羟基封端聚丁二烯。

氢化丁苯橡胶和矿物油按一定比例混合可制成透明果冻状物质。微晶蜡中含有通常不大于5%含量的矿物油，高低温变化时会游离出来同聚丙膜发生接触而产生溶胀。为了消除这少量的矿物油对聚丙膜的溶胀，采用氢化丁苯橡胶将它固化。

在现有技术中，植物油（带极性基团）和石油蜡（完全非极性）虽然能加热混合在一起，但相容性并不佳，固体状态下会渗油，高低温变化时渗油更快。要想两种材料能完美混合，需要带少量极性基团但又不影响电绝缘性能的材料进行搭桥，发明人经过反复试验，目前确定端羟基液体橡胶是首选。少量的端羟基液体橡胶同氢化丁苯橡胶能形成果冻状物质，这样由氢化丁苯橡胶和端羟基液体橡胶、微晶蜡（中的矿物油）组成的果冻蜡（触感）和由油凝胶剂、植物油组成的固体凝胶就完美地混合在了一起，固体状态下不会渗油，解决了石油蜡和植物油直接混合渗油的缺陷。

在自愈式金属化电容器用蜡的制备方法步骤中，各参数取值在如下范围内任意设定：

所述步骤（一）在温度120±5℃下进行，搅拌时间为60～90 min，搅拌转速60 r/min；

所述步骤（二）在温度100±5℃下进行，搅拌时间为60～90 min，搅拌转速60 r/min；

所述步骤（三）和（四）在温度不低于90℃下进行，搅拌时间不少于60 min，搅拌转速60 r/min。

本发明方法与现有技术相比，其特殊性在于加料的次序，特别是植物油一定要最后添加。如果提前添加了就会先和氢化丁苯橡胶形成凝胶，而这种凝胶是不稳定的，会渗油。同理，端羟基改性液体橡胶及微晶蜡中的矿物油也会和油凝胶剂形成凝胶，但不稳定。所以一定要让微晶蜡和氢化丁苯胶高温熔化混合后再添加端羟基改性液体橡胶形成稳定凝胶，然后再添加油凝胶剂。

本发明提供的自愈式金属化电容器用蜡在常温下为固体蜡状物，但触感为硬的凝胶状，低温下体积收缩率极小，一般不大于4%，更关键的是收缩时几乎无径向收缩，如灌封在电容器中，在-35℃下只看到蜡整体向下收缩，蜡同电容器壳之间看不到脱层空隙。高温55℃时触感为软的果冻状，一点也不渗油。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：由氢化丁苯橡胶和端羟基液体橡胶、微晶蜡（中的矿物油）组成的果冻蜡和由油凝胶剂、植物油组成的固体凝胶良好的混合在一起，低温收缩率小，高温不渗油；而且固体状态下，产品中的低碳烃被填充到氢化丁苯橡胶中成为具空间网状结构的弹性体，温度变化时也不会再游离在产品中，故而对电容器的聚丙膜几乎无溶胀。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

表一         本发明与现有技术性能比较表

（表一续表）

Claims (10)

1.一种自愈式金属化电容器用蜡，其特征在于，所述自愈式金属化电容器用蜡配方如下：

微晶蜡               10%~30%

植物油               60%~80%

端羟基改性液体橡胶    3%~5%

油凝胶剂              1%~5%

氢化丁苯橡胶         0.1%~2%。

2.根据权利要求1所述的自愈式金属化电容器用蜡，其特征在于，所述自愈式金属化电容器用蜡配方如下：

微晶蜡               12%~24%

植物油               62%~78%

端羟基改性液体橡胶    3%~5%

油凝胶剂              1%~5%

氢化丁苯橡胶         0.1%~2%。

3.根据权利要求1所述的自愈式金属化电容器用蜡，其特征在于，所述自愈式金属化电容器用蜡配方如下：

微晶蜡                 22%

植物油                 70%

端羟基改性液体橡胶      4%

油凝胶剂                3%

氢化丁苯橡胶            1%。

4.根据权利要求1~3任一所述的自愈式金属化电容器用蜡，其特征在于，所述微晶蜡是80号微晶蜡。

5.根据权利要求1~3任一所述的自愈式金属化电容器用蜡，其特征在于，所述植物油是菜籽油、花生油、棉籽油、大豆油和棕榈油中的一种,或上述植物油中的两种及两种以上的任意组合的混合物。

6.根据权利要求1~3任一所述的自愈式金属化电容器用蜡，其特征在于，所述油凝胶剂是氢化蓖麻油和羟基改性硬脂酸比例为1：1~2的混合物。

7.根据权利要求1~3任一所述的自愈式金属化电容器用蜡，其特征在于，所述端羟基改性液体橡胶是端羟基链烯烃类液体橡胶、端羟基二烯类液体橡胶，或它们的混合物。

8.根据权利要求1~3任一所述的自愈式金属化电容器用蜡，其特征在于，所述端羟基改性液体橡胶是羟基封端聚丁二烯。

9.一种自愈式金属化电容器用蜡的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

（一）、将微晶蜡预先熔化，加入氢化丁苯橡胶，搅拌； 

（二）、添加端羟基改性液体橡胶，搅拌；

（三）、再添加油凝胶剂，搅拌；

（四）、最后慢慢加入植物油，搅拌；

（五）、放料冷却成型即得所述自愈式金属化电容器用蜡。

10.根据权利要求9所述的自愈式金属化电容器用蜡的制备方法，其特征在于，所述步骤（一）在温度120±5℃下进行，搅拌时间为60～90 min，搅拌转速60 r/min；

所述步骤（二）在温度100±5℃下进行，搅拌时间为60～90 min，搅拌转速60 r/min；

所述步骤（三）和（四）在温度不低于90℃下进行，搅拌时间不少于60 min，搅拌转速60 r/min。