CN103589114A - 一种真空绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空绝缘材料及其制备方法，所述真空绝缘材料的组分包括：环氧树脂、聚醚胺类固化剂、醚类稀释剂、纳米级水合氧化铝颗粒和偶联剂，所述真空绝缘材料的组分还包括醚类促进剂和膨胀石墨阻燃剂；所述各组分的质量百分比为：环氧树脂30～42%、聚醚胺类固化剂15～20%、醚类稀释剂8～10%、纳米级水合氧化铝颗粒25～30%、偶联剂1～3%、醚类促进剂1.5～2.5%、膨胀石墨阻燃剂15～24%；所述真空绝缘材料通过干燥原材料、混料、除气泡和固化成型等步骤制备而成。本发明的制备方法简便，容易实现，所制备的真空绝缘材料不仅降低了电阻率，而且具有极佳的阻燃性能，不仅保证了真空绝缘子较高使用寿命，而且提高了其使用安全性。

Description

一种真空绝缘材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及绝缘材料技术领域，特别是涉及一种真空绝缘材料及其制备方法。

背景技术

真空绝缘子的常见放电形式是沿面闪络，放电后绝缘子表面的电荷不会很快消失，这些存在于绝缘子表面的电荷一方面会使绝缘子的沿面闪络强度降低，另一方面，当残余电荷积累到一定程度，会在局部电场增强的情况下而击穿，使绝缘子产生不可修复性破坏。

现有技术中，分别通过使用新的绝缘材料和添加水合氧化铝颗粒的方法来提高真空绝缘子的性能。前者所用的新的绝缘材料包括聚氨酯、交联聚苯乙烯、丙烯酸树脂等，虽然提高了绝缘子的电气性能和机械性能，但仍然不能延长绝缘子的使用寿命；后者加入的水合氧化铝颗粒通过均压和形成水吸附膜降低了材料表面的电阻率，进而促进了残余电荷的消失，延长了绝缘子的寿命。

但近些年来，随着脉冲功率装置向更高能量的方向发展，水合氧化铝颗粒在绝缘子表面产生的水吸附膜在高压放电的情况下，极易引发电火花，高电能的清况下甚至引发火灾，使用的安全性下降。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种真空绝缘材料及其制备方法，能够在提高真空绝缘子使用寿命的同时，提高其使用安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种真空绝缘材料，其组分包括：环氧树脂、聚醚胺类固化剂、醚类稀释剂、纳米级水合氧化铝颗粒和偶联剂，所述真空绝缘材料的组分还包括醚类促进剂和膨胀石墨阻燃剂；所述各组分的质量百分比为：环氧树脂30～42%、聚醚胺类固化剂15～20%、醚类稀释剂8～10%、纳米级水合氧化铝颗粒25～30%、偶联剂1～3%、醚类促进剂1.5～2.5%、膨胀石墨阻燃剂15～24%。

在本发明一个较佳实施例中，所述纳米级水合氧化铝颗粒的直径为100～500nm；所述膨胀石墨阻燃剂的目数为300～350目，固定碳含量为95～99%。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种真空绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）干燥原材料：先将水合氧化铝颗粒放入100～110℃真空干燥箱中，在0.08MPa的真空度下保温干燥45min；再将配方中其他组分放入70℃真空箱中，在0.08MPa的真空度下保温抽气45min；

（2）混料：将步骤（1）中干燥处理后的环氧树脂和聚醚胺类固化剂按配方加入电动搅拌机内，混合搅拌20min后，向正在搅拌的环氧树脂和聚醚胺类固化剂混合物中按配方缓慢加入醚类稀释剂、纳米级水合氧化铝颗粒、偶联剂、和膨胀石墨阻燃剂，待完全混合后，再加入醚类促进剂搅拌10min至均匀；

（3）除气泡：将步骤（2）中混合均匀的混合物放入50℃ 0.08MPa的真空干燥箱中至表面无泡沫；

（4）固化成型：将步骤（3）中得到的无泡混合物倒入50℃模具中，再升温至100～110℃，保温固化5～8h，冷却至室温后，脱模得到真空绝缘材料。

本发明的有益效果是：本发明一种真空绝缘材料的制备方法简便，容易实现，所制备的真空绝缘材料不仅降低了电阻率，而且具有极佳的阻燃性能，不仅保证了真空绝缘子较高使用寿命，而且提高了其使用安全性。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明实施例包括：

实施例1

（1）干燥原材料：先将水合氧化铝颗粒放入100℃真空干燥箱中，在0.08MPa的真空度下保温干燥45min；再将聚醚胺类固化剂、醚类稀释剂、纳米级水合氧化铝颗粒、偶联剂、醚类促进剂、膨胀石墨阻燃剂放入70℃真空箱中，在0.08MPa的真空度下保温抽气45min；

（2）混料：按质量百分配比，将步骤（1）中干燥处理后的30%的环氧树脂和15%的聚醚胺类固化剂放入电动搅拌机内，混合搅拌20min后，向正在搅拌的环氧树脂和聚醚胺类固化剂混合物中缓慢加入醚类稀释剂8%、纳米级水合氧化铝颗粒25%、偶联剂1%和膨胀石墨阻燃剂15%，待完全混合后，再加入1.5%的醚类促进剂搅拌10min至均匀；

（3）除气泡：将步骤（2）中混合均匀的混合物放入50℃ 0.08MPa的真空干燥箱中至表面无泡沫；

（4）固化成型：将步骤（3）中得到的无泡混合物倒入50℃模具中，再升温至100℃，保温固化8h，冷却至室温后，脱模得到真空绝缘材料。

上述方法制备的真空绝缘材料的技术参数如下：

表面电阻率3.2×10¹¹Ω·m，极限氧指数30%，UL-94垂直燃烧我V-0级。

实施例2

（1）干燥原材料：先将水合氧化铝颗粒放入110℃真空干燥箱中，在0.08MPa的真空度下保温干燥45min；再将聚醚胺类固化剂、醚类稀释剂、纳米级水合氧化铝颗粒、偶联剂、醚类促进剂、膨胀石墨阻燃剂放入70℃真空箱中，在0.08MPa的真空度下保温抽气45min；

（2）混料：按质量百分配比，将步骤（1）中干燥处理后的42%的环氧树脂和20%的聚醚胺类固化剂放入电动搅拌机内，混合搅拌20min后，向正在搅拌的环氧树脂和聚醚胺类固化剂混合物中缓慢加入醚类稀释剂8%、纳米级水合氧化铝颗粒30%、偶联剂3%和膨胀石墨阻燃剂24%，待完全混合后，再加入2.5%的醚类促进剂搅拌10min至均匀；

（3）除气泡：将步骤（2）中混合均匀的混合物放入50℃ 0.08MPa的真空干燥箱中至表面无泡沫；

（4）固化成型：将步骤（3）中得到的无泡混合物倒入50℃模具中，再升温至110℃，保温固化5h，冷却至室温后，脱模得到真空绝缘材料。

上述方法制备的真空绝缘材料的技术参数如下：

表面电阻率2.5×10¹¹Ω·m，极限氧指数33%，UL-94垂直燃烧我V-0级。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种真空绝缘材料，其组分包括：环氧树脂、聚醚胺类固化剂、醚类稀释剂、纳米级水合氧化铝颗粒和偶联剂，其特征在于，所述真空绝缘材料的组分还包括醚类促进剂和膨胀石墨阻燃剂；所述各组分的质量百分比为：环氧树脂30～42%、聚醚胺类固化剂15～20%、醚类稀释剂8～10%、纳米级水合氧化铝颗粒25～30%、偶联剂1～3%、醚类促进剂1.5～2.5%、膨胀石墨阻燃剂15～24%。

2.根据权利要求1所述的真空绝缘材料，其特征在于，所述纳米级水合氧化铝颗粒的直径为100～500nm；所述膨胀石墨阻燃剂的目数为300～350目，固定碳含量为95～99%。

3.一种权利要求1所述的真空绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）干燥原材料：先将水合氧化铝颗粒放入100～110℃真空干燥箱中，在0.08MPa的真空度下保温干燥45min；再将配方中其他组分放入70℃真空箱中，在0.08MPa的真空度下保温抽气45min；

（2）混料：将步骤（1）中干燥处理后的环氧树脂和聚醚胺类固化剂按配方加入电动搅拌机内，混合搅拌20min后，向正在搅拌的环氧树脂和聚醚胺类固化剂混合物中按配方缓慢加入醚类稀释剂、纳米级水合氧化铝颗粒、偶联剂、和膨胀石墨阻燃剂，待完全混合后，再加入醚类促进剂搅拌10min至均匀；

（3）除气泡：将步骤（2）中混合均匀的混合物放入50℃ 0.08MPa的真空干燥箱中至表面无泡沫；

（4）固化成型：将步骤（3）中得到的无泡混合物倒入50℃模具中，再升温至100～110℃，保温固化5～8h，冷却至室温后，脱模得到真空绝缘材料。