CN104250428A - 一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明专利公开一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料及其制备方法，所述材料的原料包括纳米级氮化硅、微米级氮化铝、环氧树脂、硅烷偶联剂、乙醇、活性稀释剂、固化剂；其中纳米级氮化硅的重量份为1-3份、微米级氮化铝的重量份为15-25份、环氧树脂的重量份为69-83份、硅烷偶联剂的重量份为1-3份，硅烷偶联剂与乙醇的重量份比例为1∶4，活性稀释剂与环氧树脂的重两份比例为1∶5。

Description

一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电气材料技术领域，尤其涉及一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料及其制备方法。
背景技术
在电气工业的技术领域中，具有导热和绝缘功能的材料往往发挥着重要作用，随着电气工业的发展对于材料的导热性和绝缘功能呢个也越来越高，通常采用高分子绝缘材料作为主体并通过添加一些导热物质作为填料使材料兼具导热性和绝缘性。
中国专利2012.04.11公开了公开号为102408663A，主题为《掺杂氮化铝的绝缘导热ABS复合材料及其制备》的发明专利，该专利以ABS材料为主体并加入氮化铝粉末作为填料使材料具有绝缘导热功能。氮化铝填料能搞提高环氧树脂材料的导热和绝缘效果，但由于氮化铝的机械强度和韧性较低，限制了它的广泛运用。
发明内容
本发明的目的在于针对以上问题，提供一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料及其制备方法。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料，所述材料的原料包括纳米级氮化硅、微米级氮化铝、环氧树脂、硅烷偶联剂、乙醇、活性稀释剂、固化剂；其中纳米级氮化硅的重量份为1-3份、微米级氮化铝的重量份为15-25份、环氧树脂的重量份为69-83份、硅烷偶联剂的重量份为1-3份，硅烷偶联剂与乙醇的重量份比例为1：4，活性稀释剂与环氧树脂的重两份比例为1：5。
进一步，所述微米级氮化铝的平均粒度在5-20微米，所述纳米级氮化硅平均粒度在20-50纳米。
一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：a.把硅烷偶联剂与乙醇以1：4的重量比进行混合稀释然后加入纳米级氮化硅和微米级氮化铝搅拌5小时以上，再进行超声波分散30分钟，随后过滤并以100℃烘干备用；b.将活性稀释剂和环氧树脂以1：5的重量比搅拌稀释；c.加入步骤a中最终获得的混合物进行稀释搅拌后进行超声波分散30分钟；d.加入固化剂并在室温中预固化1-2小时，再在100℃固化2-4小时，固化完毕后即可获得所述的一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料。
进一步，在步骤d中可将固化前的材料放入模具中进行固化，固化完毕后可获得成形的一种具有高强度的干式变压器材料。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料，采用纳米级氮化硅以及微米级氮化铝作为环氧树脂的填料制作干式变压器材料，所制得的材料不仅保持了原有仅含微米级氮化铝填料的导热性能，同时由于纳米微粒的存在，改善了混合液的均匀性，固化后的复合材料的空隙率降低，因此复合材料的力学性能明显提高，此外由于纳米颗粒的存在，复合材料的击穿强度和耐电树枝生长的能力有明显提高，从而改善了变压器的可靠性。
具体实施方式
现结合具体实施例对本发明所要求保护的技术方案作进一步详细说明。
实施例一
本实施例的一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料，由包括以下原料加工而成纳米级氮化硅、微米级氮化铝、环氧树脂、硅烷偶联剂、乙醇、活性稀释剂、固化剂；其中纳米级氮化硅、微米级氮化铝、环氧树脂、硅烷偶联剂的重量百分比为：纳米级氮化硅3份、微米级氮化铝20份、环氧树脂75份、硅烷偶联剂2份。
其制备方法为：先把硅烷偶联剂与乙醇以1：4的重量比进行混合稀释然后加入微米级氮化硅搅拌5小时以上，再进行超声波分散30分钟，随后过滤并以100℃烘干备用；然后将活性稀释剂和环氧树脂以1：5的重量比搅拌稀释；接着往稀释后的环氧树脂中加入之前处理好的的微米级氮化硅与硅烷偶联剂混合物，进行30分钟的超声波分散；最后加入固化剂并在室温中预固化1小时，再在100℃固化3小时，固化完毕后即可获得所述的一种具有高强度的干式变压器材料，其中固化剂的作用是用来固化材料，其用量只要能让材料固化即可，还可以把固化前的材料加入模具中进行固化获得已成形的一种具有高强度的干式变压器材料。
为本实施例的材料设置一组对照组，其不同之处在于把本实施例中的20份微米级氮化铝和3份纳米级氮化硅换成20份微米级氮化硅和3份纳米级氮化铝，其余原料以及生产方法均相同，对两组材料以及纯环氧树脂进行测试。
本实施例材料的测试结果为：拉伸强度为48MPa ，弯曲强度为185MPa ，冲击强度为21KJ/m2 ，击穿强度在直流电压下约为120KV/mm，击穿强度在交流电压下约为88KV/mm。
对照组材料的测试结果为：拉伸强度为35MPa ，弯曲强度为140MPa ，冲击强度为14KJ/m2，击穿强度在直流电压下约为54KV/mm，击穿强度在交流电压下约为54KV/mm。
纯环氧树脂材料的测试结果为：拉伸强度为18.8Mpa ，弯曲强度为53Mpa ，冲击强度为6.2KJ/m2 ，击穿强度在直流电压下约为32.2KV/mm，击穿强度在交流电压下约为25KV/mm。
实施例二
本实施例的一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料，由包括以下原料加工而成纳米级氮化硅、微米级氮化铝、环氧树脂、硅烷偶联剂、乙醇、活性稀释剂、固化剂；其中纳米级氮化硅、微米级氮化铝、环氧树脂、硅烷偶联剂的重量百分比为：纳米级氮化硅3份、微米级氮化铝17份、环氧树脂79份、硅烷偶联剂1份。
其制备方法为：先把硅烷偶联剂与乙醇以1：4的重量比进行混合稀释然后加入微米级氮化硅搅拌5小时以上，再进行超声波分散30分钟，随后过滤并以100℃烘干备用；然后将活性稀释剂和环氧树脂以1：5的重量比搅拌稀释；接着往稀释后的环氧树脂中加入之前处理好的的微米级氮化硅与硅烷偶联剂混合物，进行30分钟的超声波分散；最后加入固化剂并在室温中预固化1小时，再在100℃固化3小时，固化完毕后即可获得所述的一种具有高强度的干式变压器材料，其中固化剂的作用是用来固化材料，其用量只要能让材料固化即可，还可以把固化前的材料加入模具中进行固化获得已成形的一种具有高强度的干式变压器材料。
为本实施例的材料设置一组对照组，其不同之处在于把本实施例中的17份微米级氮化铝和3份纳米级氮化硅换成17份微米级氮化硅和3份纳米级氮化铝，其余原料以及生产方法均相同，对两组材料以及纯环氧树脂进行测试。
本实施例材料的测试结果为：拉伸强度为42MPa ，弯曲强度为174MPa ，冲击强度为18KJ/m2 ，击穿强度在直流电压下约为111KV/mm，击穿强度在交流电压下约为82KV/mm。
对照组材料的测试结果为：拉伸强度为30MPa ，弯曲强度为128MPa ，冲击强度为9.8KJ/m2，击穿强度在直流电压下约为47KV/mm，击穿强度在交流电压下约为48KV/mm。
纯环氧树脂材料的测试结果为：拉伸强度为18.8Mpa ，弯曲强度为53Mpa ，冲击强度为6.2KJ/m2 ，击穿强度在直流电压下约为32.2KV/mm，击穿强度在交流电压下约为25KV/mm。
从以上两个实施例可知，由纳米级氮化硅与微米级氮化铝组合作为填料其效果比起纳米级氮化铝与微米级氮化硅组合作为填料的效果更佳，说明本发明所提供的复合填料为复合填料中的较佳方案。本发明提供的一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料不仅保持了原有仅含微米级氮化铝填料的导热性能，同时由于纳米微粒的存在，改善了混合液的均匀性，固化后的复合材料的空隙率降低，因此复合材料的力学性能明显提高，此外由于纳米颗粒的存在，复合材料的击穿强度和耐电树枝生长的能力有明显提高，从而改善了变压器的可靠性。
以上实施例仅是本发明的一些优选实施方式，但本发明的保护范围并不仅限于此。本领域技术人员应该理解，所有未背离本发明精神和范围的任何修改或局部替换都在本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料，其特征在于；所述材料的原料包括纳米级氮化硅、微米级氮化铝、环氧树脂、硅烷偶联剂、乙醇、活性稀释剂、固化剂；其中纳米级氮化硅的重量份为1-3份、微米级氮化铝的重量份为15-25份、环氧树脂的重量份为69-83份、硅烷偶联剂的重量份为1-3份，硅烷偶联剂与乙醇的重量份比例为1：4，活性稀释剂与环氧树脂的重两份比例为1：5。
2.根据权利要求1所述的一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料，其特征在于；所述微米级氮化铝的平均粒度在5-20微米，所述纳米级氮化硅平均粒度在20-50纳米。
3.一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料的制备方法，其特征在于；所述方法包括以下步骤：a.把硅烷偶联剂与乙醇以1：4的重量比进行混合稀释然后加入纳米级氮化硅和微米级氮化铝搅拌5小时以上，再进行超声波分散30分钟，随后过滤并以100℃烘干备用；b.将活性稀释剂和环氧树脂以1：5的重量比搅拌稀释；c.加入步骤a中最终获得的混合物进行稀释搅拌后进行超声波分散30分钟；d.加入固化剂并在室温中预固化1-2小时，再在100℃固化2-4小时，固化完毕后即可获得所述的一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料。
4.一种用于干式变压器高强度高绝缘性材料的制备方法，其特征在于；在步骤d中可将固化前的材料放入模具中进行固化，固化完毕后可获得成形的一种具有高强度的干式变压器材料。
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