CN105348739B - 一种电力设备专用绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力设备专用绝缘材料及其制备方法，一种电力设备专用绝缘材料，包含的组分及其含量为：环氧树脂90~100重量份，甲基乙烯基硅橡胶15~25重量份，氟硅树脂20~25重量份，聚四氟乙烯15~20重量份，玻璃纤维10~15重量份，纳米无机粉末15~20重量份，钛酸丁酯0.2~1重量份，蒸馏水20~40重量份，相容剂1~6重量份，阻燃剂1~5重量份，抗氧剂0.3~1.2重量份，交联剂1~10重量份。本发明制备得到的电力设备专用绝缘材料，能够抑制电缆绝缘材料中的空间电荷积聚，提高材料抗老化性能、抗闪络性能和耐酸碱水性能，具有良好的机械性能、电气性能和热性能，综合性能优异。

Description

一种电力设备专用绝缘材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种绝缘材料及其制备方法，尤其是涉及一种电力设备专用绝缘材料及其制备方法。

背景技术

近年来，我国电力事业发展迅速，电网系统运行电压等级不断提高，网络规模逐步扩大。电网中核心设备主要是环氧树脂基材料，环氧树脂属于中等极性高聚物，其大分子末端有环氧基，键中间有羟基和醚键，在固化过程中还会继续产生羟基和醚键，因此在外加电场时会产生感应电荷，导致环氧树脂的体积电阻率较非极性的聚合物有一定差距。目前，挂网运行的环氧树脂绝缘材料体积电阻率偏低，特别在直流高压下，电荷长期积聚造成表面闪络，是特高压电网安全的最大隐患之一。由于空间电荷分布不均匀会造成绝缘材料的畸变，影响其绝缘程度以及加速材料的老化，另外国内空气污染严重，气候条件复杂，作为电力安全头号大敌的输变电设备污闪防护依然任务艰巨。

发明专利CN101445627A公开了一种高压直流电缆绝缘材料及其制备方法，该发明采用的技术方案是，将100重量份的低密度聚乙烯，0.1~1重量份的抗氧剂，0.5~5重量份的马来酸酐，放入密炼机中混炼，然后再加入0.1~5重量份的交联剂混炼10~15分钟，得到高压直流电缆绝缘材料，该发明制备的绝缘材料可以有效提高高压直流电缆的力学性能和电气性能，但是该发明不能很好的提高材料的耐腐蚀性能和抗老化性能。发明专利CN103242643A公开了一种超高压直流电缆绝缘材料及其制备方法，组分及其含量为：聚苯醚树脂20~60重量份，弹性体25~40重量份，相容剂0~5重量份，抗氧剂0.1~1重量份，离子液体修饰的无机纳米粒子0.5~5重量份，交联剂0.1~5重量份。本发明制备的绝缘材料柔韧性好、机械性能优良，并且可以有效提高超高压直流电缆的力学性能和电气性能，但是该发明制备过程复杂，不利于大规模生产。

因此，研制高性能电力设备专用绝缘材料，对建设安全可靠、稳定高效的电力输变网络、提升我国输电水平和节省资源具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有高的绝缘和抗闪络特性的、高机械强度、耐酸碱水的电力设备专用绝缘材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电力设备专用绝缘材料，包含的组分及其含量为：环氧树脂90~100重量份，甲基乙烯基硅橡胶15~25重量份，氟硅树脂20~25重量份，聚四氟乙烯15~20重量份，玻璃纤维10~15重量份，纳米无机粉末15~20重量份，钛酸丁酯0.2~1重量份，蒸馏水20~40重量份，相容剂1~6重量份，阻燃剂1~5重量份，抗氧剂0.3~1.2重量份，交联剂1~10重量份。

优选的，所述聚四氟乙烯为聚四氟乙烯微粉，粒径为0.8 ~3.5μm。

优选的，所述玻璃纤维的长度为2~3mm。

优选的，所述纳米无机粉末为纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的混合物，所述纳米无机粉末的粒径为15~30nm。

优选的，所述纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的重量比为3:2.5:1.5:1:2。

优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯按照重量比为7:3的比例混合而成。

优选的，所述阻燃剂为氢氧化铝。

优选的，所述抗氧剂为抗氧剂300、抗氧剂1076、抗氧剂264或抗氧剂1010中的一种。

优选的，所述交联剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯或二亚乙基三胺中的一种。

本发明还提供了上述电力设备专用绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将0.2~1重量份钛酸丁酯加入20~40重量份蒸馏水中，置于磁力搅拌器中，在25~35℃条件下搅拌30~45min，然后加入15~20重量份纳米无机粉末，超声波处理，超声频率25~30kHz，功率300~500W，超声时间35~40min，过滤，然后在70~75℃下干燥，得到表面改性的纳米无机粉末；

2）将步骤1）得到的表面改性的纳米无机粉末与90~100重量份环氧树脂依次加入到转矩流变仪中，在150~175℃下混合15~30min，得到改性环氧树脂；

3）将步骤2）得到的改性环氧树脂、15~25重量份甲基乙烯基硅橡胶、20~25重量份氟硅树脂、15~20重量份聚四氟乙烯、10~15重量份玻璃纤维、1~5重量份阻燃剂、1~6重量份相容剂放入密炼机中混炼15~25min，混炼温度为150~175℃，得到混合物料；

4）在步骤3）得到的混合物料中依次加入0.3~1.2重量份抗氧剂、1~10重量份交联剂，在密炼机中混炼15~20min，混炼温度为150~175℃，得到混炼物；

5）将步骤4）得到的混炼物熔融挤出造粒，温度为220~240℃，得到所述电力设备专用绝缘材料。

本发明的有益效果是：

1、纳米无机粉末通过表面改性，与环氧树脂的相容性更好，增加了纳米无机粉末在有机体中的分散性。纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂具备较强的硬度以及良好的耐腐蚀性能，高温稳定性很好、耐热性很好、强度很高，并具备优异的耐磨损性能。采用纳米无机粉末改性环氧树脂，可以有效提高材料的击穿强度，增韧环氧树脂，降低其对裂纹的敏感性，增加尺寸稳定性，减少应力开裂的趋势，增强其耐压性能和耐腐蚀性能。

2、甲基乙烯基硅橡胶具有耐高低温、耐候、耐臭氧、耐电晕、电气绝缘性能好、表面憎水等优异性能，氟硅树脂具有优异的耐温性、抗粘性、耐化学品性、防污性，聚四氟乙烯微粉可以显著降低环氧树脂复合材料的介电常数、介质损耗和吸水率，同时也提高了复合材料的热分解温度，玻璃纤维具有优异的绝缘性、耐热性、抗腐蚀性和较高的机械强度。通过以上材料的有机结合，可以有效提高材料的绝缘性能、抗闪络性能、耐酸碱水性能和机械强度。

3、采用无机纳米复合技术能够大幅度提高材料的体积电阻率，减少表面电荷积聚、优化电场分布、避免沿面闪络，同时提高材料绝缘、力学及热学等综合性能。纳米复合材料的局部放电以及耐压性能具有明显优势，纳米复合材料还具有显著的协同效应，可综合发挥各组分的协同效能。

4、本发明通过各种材料的有机结合，制备得到的电力设备专用绝缘材料，能够抑制电缆绝缘材料中的空间电荷积聚，提高材料抗老化性能、抗闪络性能和耐酸碱水性能，具有良好的机械性能、电气性能和热性能，综合性能优异。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

一种电力设备专用绝缘材料，包含的组分及其含量为：环氧树脂90~100重量份，甲基乙烯基硅橡胶15~25重量份，氟硅树脂20~25重量份，聚四氟乙烯15~20重量份，玻璃纤维10~15重量份，纳米无机粉末15~20重量份，钛酸丁酯0.2~1重量份，蒸馏水20~40重量份，相容剂1~6重量份，阻燃剂1~5重量份，抗氧剂0.3~1.2重量份，交联剂1~10重量份。

所述聚四氟乙烯为聚四氟乙烯微粉，粒径为0.8~3.5μm，聚四氟乙烯具有优异的微波性能、化学稳定性和力学性能，添加聚四氟乙烯乙烯微粉可以显著降低环氧树脂复合材料的介电常数、介质损耗和吸水率，同时也提高了复合材料的热分解温度，采用聚四氟乙烯微粉，可以增加比表面积，减少用量。

所述玻璃纤维的长度为2~3mm，玻璃纤维具有优异的绝缘性、耐热性、抗腐蚀性和较高的机械强度。

所述纳米无机粉末为纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的混合物，所述纳米无机粉末的粒径为15~30nm，所述纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的重量比为3:2.5:1.5:1:2，用纳米粒子填充增强聚合物，填料与基体接触面积大，并且纳米粒子表面活性中心多，可以和基体紧密结合，相容性较好，达到同时增韧和增强的作用。

所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯按照重量比为7:3的比例混合而成，马来酸酐接枝的相容剂比其它相容剂极性强，有较强的增塑性能，相容效果比较好。

所述阻燃剂为氢氧化铝，其添加量少、阻燃效率高。

所述抗氧剂为抗氧剂300、抗氧剂1076、抗氧剂264或抗氧剂1010中的一种，适量抗氧剂的存在可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命。

所述交联剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯或二亚乙基三胺中的一种，交联剂可以使线型或轻度支链型的大分子转变成三维网状结构，提高材料的强度、耐热性、耐磨性、耐溶剂性。

本发明还提供了上述电力设备专用绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将0.2~1重量份钛酸丁酯加入20~40重量份蒸馏水中，置于磁力搅拌器中，在25~35℃条件下搅拌30~45min，然后加入15~20重量份纳米无机粉末，超声波处理，超声频率25~30kHz，功率300~500W，超声时间35~40min，过滤，然后在70~75℃下干燥，得到表面改性的纳米无机粉末；

2）将步骤1）得到的表面改性的纳米无机粉末与90~100重量份环氧树脂依次加入到转矩流变仪中，在150~175℃下混合15~30min，得到改性环氧树脂；

3）将步骤2）得到的改性环氧树脂、15~25重量份甲基乙烯基硅橡胶、20~25重量份氟硅树脂、15~20重量份聚四氟乙烯、10~15重量份玻璃纤维、1~5重量份阻燃剂、1~6重量份相容剂放入密炼机中混炼15~25min，混炼温度为150~175℃，得到混合物料；

4）在步骤3）得到的混合物料中依次加入0.3~1.2重量份抗氧剂、1~10重量份交联剂，在密炼机中混炼15~20min，混炼温度为150~175℃，得到混炼物；

5）将步骤4）得到的混炼物熔融挤出造粒，温度为220~240℃，得到所述电力设备专用绝缘材料。

在步骤1）中，超声波辅助处理可以增大物质分子运动频率和速度，有效缩短改性时间，增强改性效果。所述表面改性的纳米无机粉末，与环氧树脂的相容性更好，增加了纳米无机粉末在有机体中的分散性。

在步骤2）中，所述改性环氧树脂，可以有效提高材料的综合性能。

下面通过具体实施例，使本领域技术人员可以实施。

实施例1

一种电力设备专用绝缘材料，包含的组分及其含量为：环氧树脂90重量份，甲基乙烯基硅橡胶15重量份，氟硅树脂20重量份，粒径为0.8~3.5μm的聚四氟乙烯15重量份，长度为2~3mm的玻璃纤维10重量份，纳米无机粉末15重量份，钛酸丁酯0.2重量份，蒸馏水20重量份，马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯按照重量比为7:3的比例混合而成的相容剂1重量份，氢氧化铝1重量份，抗氧剂300为0.3重量份，过氧化二苯甲酰1重量份；

其中，纳米无机粉末是粒径为15~30nm纳米的Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的混合物，纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的重量比为3:2.5:1.5:1:2。

一种上述电力设备专用绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将0.2重量份钛酸丁酯加入20重量份蒸馏水中，置于磁力搅拌器中，在25℃条件下搅拌30min，然后加入15重量份纳米无机粉末，超声波处理，超声频率25kHz，功率300W，超声时间35min，过滤，然后在70℃下干燥，得到表面改性的纳米无机粉末；

2）将步骤1）得到的表面改性的纳米无机粉末与90重量份环氧树脂依次加入到转矩流变仪中，在150℃下混合15min，得到改性环氧树脂；

3）将步骤2）得到的改性环氧树脂、15重量份甲基乙烯基硅橡胶、20重量份氟硅树脂、15重量份聚四氟乙烯、10重量份玻璃纤维、1重量份氢氧化铝、1重量份相容剂放入密炼机中混炼15min，混炼温度为150℃，得到混合物料；

4）在步骤3）得到的混合物料中依次加入0.3重量份抗氧剂、1重量份交联剂，在密炼机中混炼15min，混炼温度为150℃，得到混炼物；

5）将步骤4）得到的混炼物熔融挤出造粒，温度为220℃，得到所述电力设备专用绝缘材料。

实施例2

一种电力设备专用绝缘材料，包含的组分及其含量为：环氧树脂91重量份，甲基乙烯基硅橡胶16重量份，氟硅树脂21重量份，粒径为0.8~3.5μm的聚四氟乙烯16重量份，长度为2~3mm的玻璃纤维11重量份，纳米无机粉末16重量份，钛酸丁酯0.3重量份，蒸馏水22重量份，马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯按照重量比为7:3的比例混合而成的相容剂2重量份，氢氧化铝1.5重量份，抗氧剂1076为0.4重量份，过氧化二异丙苯2重量份；

其中，纳米无机粉末是粒径为15~30nm纳米的Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的混合物，纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的重量比为3:2.5:1.5:1:2。

一种上述电力设备专用绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将0.3重量份钛酸丁酯加入22重量份蒸馏水中，置于磁力搅拌器中，在26℃条件下搅拌32min，然后加入17重量份纳米无机粉末，超声波处理，超声频率26kHz，功率350W，超声时间36min，过滤，然后在71℃下干燥，得到表面改性的纳米无机粉末；

2）将步骤1）得到的表面改性的纳米无机粉末与91重量份环氧树脂依次加入到转矩流变仪中，在155℃下混合18min，得到改性环氧树脂；

3）将步骤2）得到的改性环氧树脂、16重量份甲基乙烯基硅橡胶、21重量份氟硅树脂、16重量份聚四氟乙烯、11重量份玻璃纤维、1.5重量份氢氧化铝、2重量份相容剂放入密炼机中混炼16min，混炼温度为155℃，得到混合物料；

4）在步骤3）得到的混合物料中依次加入0.4重量份抗氧剂1076、2重量份过氧化二异丙苯，在密炼机中混炼17min，混炼温度为153℃，得到混炼物；

5）将步骤4）得到的混炼物熔融挤出造粒，温度为225℃，得到所述电力设备专用绝缘材料。

实施例3

一种电力设备专用绝缘材料，包含的组分及其含量为：环氧树脂92重量份，甲基乙烯基硅橡胶18重量份，氟硅树脂22重量份，粒径为0.8~3.5μm的聚四氟乙烯17重量份，长度为2~3mm的玻璃纤维12重量份，纳米无机粉末17重量份，钛酸丁酯0.4重量份，蒸馏水25重量份，马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯按照重量比为7:3的比例混合而成的相容剂3重量份，氢氧化铝2重量份，抗氧剂264为0.5重量份，二亚乙基三胺3重量份；

其中，纳米无机粉末是粒径为15~30nm纳米的Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的混合物，纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的重量比为3:2.5:1.5:1:2。

一种上述电力设备专用绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将0.4重量份钛酸丁酯加入25重量份蒸馏水中，置于磁力搅拌器中，在27℃条件下搅拌35min，然后加入17重量份纳米无机粉末，超声波处理，超声频率27kHz，功率400W，超声时间37min，过滤，然后在72℃下干燥，得到表面改性的纳米无机粉末；

2）将步骤1）得到的表面改性的纳米无机粉末与92重量份环氧树脂依次加入到转矩流变仪中，在160℃下混合17min，得到改性环氧树脂；

3）将步骤2）得到的改性环氧树脂、18重量份甲基乙烯基硅橡胶、22重量份氟硅树脂、17重量份聚四氟乙烯、12重量份玻璃纤维、2重量份氢氧化铝、3重量份相容剂放入密炼机中混炼18min，混炼温度为160℃，得到混合物料；

4）在步骤3）得到的混合物料中依次加入0.5重量份抗氧剂264、3重量份二亚乙基三胺，在密炼机中混炼15~20min，混炼温度为160℃，得到混炼物；

5）将步骤4）得到的混炼物熔融挤出造粒，温度为230℃，得到所述电力设备专用绝缘材料。

实施例4

一种电力设备专用绝缘材料，包含的组分及其含量为：环氧树脂93重量份，甲基乙烯基硅橡胶20重量份，氟硅树脂23重量份，粒径为0.8~3.5μm的聚四氟乙烯18重量份，长度为2~3mm的玻璃纤维13重量份，纳米无机粉末18重量份，钛酸丁酯0.5重量份，蒸馏水28重量份，马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯按照重量比为7:3的比例混合而成的相容剂4重量份，氢氧化铝2.5重量份，抗氧剂1010为0.6重量份，过氧化二苯甲酰4重量份；

其中，纳米无机粉末是粒径为15~30nm纳米的Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的混合物，纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的重量比为3:2.5:1.5:1:2。

一种上述电力设备专用绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将0.5重量份钛酸丁酯加入28重量份蒸馏水中，置于磁力搅拌器中，在30℃条件下搅拌38min，然后加入18重量份纳米无机粉末，超声波处理，超声频率28kHz，功率450W，超声时间38min，过滤，然后在73℃下干燥，得到表面改性的纳米无机粉末；

2）将步骤1）得到的表面改性的纳米无机粉末与93重量份环氧树脂依次加入到转矩流变仪中，在162℃下混合20min，得到改性环氧树脂；

3）将步骤2）得到的改性环氧树脂、20重量份甲基乙烯基硅橡胶、23重量份氟硅树脂、18重量份聚四氟乙烯、13重量份玻璃纤维、2.5重量份氢氧化铝、4重量份相容剂放入密炼机中混炼19min，混炼温度为163℃，得到混合物料；

4）在步骤3）得到的混合物料中依次加入0.6重量份抗氧剂1010、4重量份过氧化二苯甲酰，在密炼机中混炼18min，混炼温度为162℃，得到混炼物；

5）将步骤4）得到的混炼物熔融挤出造粒，温度为235℃，得到所述电力设备专用绝缘材料。

实施例5

一种电力设备专用绝缘材料，包含的组分及其含量为：环氧树脂95重量份，甲基乙烯基硅橡胶21重量份，氟硅树脂24重量份，粒径为0.8~3.5μm的聚四氟乙烯19重量份，长度为2~3mm的玻璃纤维14重量份，纳米无机粉末19重量份，钛酸丁酯0.6重量份，蒸馏水30重量份，马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯按照重量比为7:3的比例混合而成的相容剂5重量份，氢氧化铝3重量份，抗氧剂300为0.8重量份，过氧化二异丙苯5重量份；

其中，纳米无机粉末是粒径为15~30nm纳米的Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的混合物，纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的重量比为3:2.5:1.5:1:2。

一种上述电力设备专用绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将0.6重量份钛酸丁酯加入30重量份蒸馏水中，置于磁力搅拌器中，在32℃条件下搅拌40min，然后加入19重量份纳米无机粉末，超声波处理，超声频率29kHz，功率500W，超声时间39min，过滤，然后在74℃下干燥，得到表面改性的纳米无机粉末；

2）将步骤1）得到的表面改性的纳米无机粉末与95重量份环氧树脂依次加入到转矩流变仪中，在165℃下混合23min，得到改性环氧树脂；

3）将步骤2）得到的改性环氧树脂、21重量份甲基乙烯基硅橡胶、24重量份氟硅树脂、19重量份聚四氟乙烯、14重量份玻璃纤维、3重量份氢氧化铝、5重量份相容剂放入密炼机中混炼20min，混炼温度为165℃，得到混合物料；

4）在步骤3）得到的混合物料中依次加入0.8重量份抗氧剂300、5重量份过氧化二异丙苯，在密炼机中混炼19min，混炼温度为165℃，得到混炼物；

5）将步骤4）得到的混炼物熔融挤出造粒，温度为238℃，得到所述电力设备专用绝缘材料。

实施例6

一种电力设备专用绝缘材料，包含的组分及其含量为：环氧树脂96重量份，甲基乙烯基硅橡胶23重量份，氟硅树脂25重量份，粒径为0.8~3.5μm的聚四氟乙烯20重量份，长度为2~3mm的玻璃纤维15重量份，纳米无机粉末20重量份，钛酸丁酯0.7重量份，蒸馏水35重量份，马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯按照重量比为7:3的比例混合而成的相容剂3.5重量份，氢氧化铝4重量份，抗氧剂1076为1重量份，二亚乙基三胺6重量份；

其中，纳米无机粉末是粒径为15~30nm纳米的Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的混合物，纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的重量比为3:2.5:1.5:1:2。

一种上述电力设备专用绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将0.7重量份钛酸丁酯加入35重量份蒸馏水中，置于磁力搅拌器中，在33℃条件下搅拌42min，然后加入20重量份纳米无机粉末，超声波处理，超声频率30kHz，功率400W，超声时间40min，过滤，然后在75℃下干燥，得到表面改性的纳米无机粉末；

2）将步骤1）得到的表面改性的纳米无机粉末与96重量份环氧树脂依次加入到转矩流变仪中，在170℃下混合25min，得到改性环氧树脂；

3）将步骤2）得到的改性环氧树脂、23重量份甲基乙烯基硅橡胶、25重量份氟硅树脂、20重量份聚四氟乙烯、15重量份玻璃纤维、4重量份氢氧化铝、3.5重量份相容剂放入密炼机中混炼22min，混炼温度为170℃，得到混合物料；

4）在步骤3）得到的混合物料中依次加入1重量份抗氧剂1076、3.5重量份二亚乙基三胺，在密炼机中混炼20min，混炼温度为170℃，得到混炼物；

5）将步骤4）得到的混炼物熔融挤出造粒，温度为232℃，得到所述电力设备专用绝缘材料。

实施例7

一种电力设备专用绝缘材料，包含的组分及其含量为：环氧树脂98重量份，甲基乙烯基硅橡胶24重量份，氟硅树脂22重量份，粒径为0.8~3.5μm的聚四氟乙烯18重量份，长度为2~3mm的玻璃纤维12重量份，纳米无机粉末16重量份，钛酸丁酯0.8重量份，蒸馏水38重量份，马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯按照重量比为7:3的比例混合而成的相容剂5.5重量份，氢氧化铝4.5重量份，抗氧剂264为1.1重量份，二亚乙基三胺8重量份；

其中，纳米无机粉末是粒径为15~30nm纳米的Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的混合物，纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的重量比为3:2.5:1.5:1:2。

一种上述电力设备专用绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将0.8重量份钛酸丁酯加入38重量份蒸馏水中，置于磁力搅拌器中，在34℃条件下搅拌43min，然后加入16重量份纳米无机粉末，超声波处理，超声频率28kHz，功率450W，超声时间38min，过滤，然后在73℃下干燥，得到表面改性的纳米无机粉末；

2）将步骤1）得到的表面改性的纳米无机粉末与98重量份环氧树脂依次加入到转矩流变仪中，在172℃下混合28min，得到改性环氧树脂；

3）将步骤2）得到的改性环氧树脂、24重量份甲基乙烯基硅橡胶、22重量份氟硅树脂、18重量份聚四氟乙烯、12重量份玻璃纤维、4.5重量份氢氧化铝、5.5重量份相容剂放入密炼机中混炼23min，混炼温度为173℃，得到混合物料；

4）在步骤3）得到的混合物料中依次加入1.1重量份抗氧剂264、8重量份二亚乙基三胺，在密炼机中混炼17min，混炼温度为173℃，得到混炼物；

5）将步骤4）得到的混炼物熔融挤出造粒，温度为228℃，得到所述电力设备专用绝缘材料。

实施例8

一种电力设备专用绝缘材料，包含的组分及其含量为：环氧树脂100重量份，甲基乙烯基硅橡胶25重量份，氟硅树脂25重量份，粒径为0.8~3.5μm的聚四氟乙烯20重量份，长度为3mm的玻璃纤维15重量份，纳米无机粉末20重量份，钛酸丁酯1重量份，蒸馏水40重量份，马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯按照重量比为7:3的比例混合而成的相容剂6重量份，氢氧化铝5重量份，抗氧剂1010为1.2重量份，过氧化二异丙苯10重量份；

其中，纳米无机粉末是粒径为15~30nm纳米的Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的混合物，纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的重量比为3:2.5:1.5:1:2。

一种上述电力设备专用绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将1重量份钛酸丁酯加入40重量份蒸馏水中，置于磁力搅拌器中，在35℃条件下搅拌45min，然后加入20重量份纳米无机粉末，超声波处理，超声频率30kHz，功率500W，超声时间40min，过滤，然后在75℃下干燥，得到表面改性的纳米无机粉末；

2）将步骤1）得到的表面改性的纳米无机粉末与100重量份环氧树脂依次加入到转矩流变仪中，在175℃下混合30min，得到改性环氧树脂；

3）将步骤2）得到的改性环氧树脂、25重量份甲基乙烯基硅橡胶、25重量份氟硅树脂、20重量份聚四氟乙烯、15重量份玻璃纤维、5重量份氢氧化铝、6重量份相容剂放入密炼机中混炼25min，混炼温度为175℃，得到混合物料；

4）在步骤3）得到的混合物料中依次加入1.2重量份抗氧剂、10重量份交联剂，在密炼机中混炼20min，混炼温度为175℃，得到混炼物；

5）将步骤4）得到的混炼物熔融挤出造粒，温度为240℃，得到所述电力设备专用绝缘材料。

性能测试

1、试样的制备

分别取实施例1~8得到的颗粒状材料5g，在交联温度为145℃、油压机压强为12MPa的条件下，在平板硫化机上各制得厚度为4mm、长为3cm、宽为2.5cm的试样然后冷却至室温。

2、耐化学药品性

将实施例1~8得到的材料分别放入3%的H₂SO₄、NaOH、NaCl溶液浸泡96h，均未变性，说明该绝缘材料耐化学药品性能良好。

3、力学性能

力学性能详见表1。

表1 绝缘材料的力学性能

从表1可知，实施例1~8得到的材料理化性能指标均得到提高，说明本发明制备得到的电力设备专用绝缘材料，能够抑制电缆绝缘材料中的空间电荷积聚，提高材料抗老化性能、抗闪络性能和耐酸碱水性能，具有良好的机械性能、电气性能和热性能，综合性能优异。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种电力设备专用绝缘材料，其特征在于：包含的组分及其含量为：环氧树脂90~100重量份，甲基乙烯基硅橡胶15~25重量份，氟硅树脂20~25重量份，聚四氟乙烯15~20重量份，玻璃纤维10~15重量份，纳米无机粉末15~20重量份，钛酸丁酯0.2~1重量份，蒸馏水20~40重量份，相容剂1~6重量份，阻燃剂1~5重量份，抗氧剂0.3~1.2重量份，交联剂1~10重量份，

所述的电力设备专用绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将0.2~1重量份钛酸丁酯加入20~40重量份蒸馏水中，置于磁力搅拌器中，在25~35℃条件下搅拌30~45min，然后加入15~20重量份纳米无机粉末，超声波处理，超声频率25~30kHz，功率300~500W，超声时间35~40min，过滤，然后在70~75℃下干燥，得到表面改性的纳米无机粉末；

2）将步骤1）得到的表面改性的纳米无机粉末与90~100重量份环氧树脂依次加入到转矩流变仪中，在150~175℃下混合15~30min，得到改性环氧树脂；

3）将步骤2）得到的改性环氧树脂、15~25重量份甲基乙烯基硅橡胶、20~25重量份氟硅树脂、15~20重量份聚四氟乙烯、10~15重量份玻璃纤维、1~5重量份阻燃剂、1~6重量份相容剂放入密炼机中混炼15~25min，混炼温度为150~175℃，得到混合物料；

4）在步骤3）得到的混合物料中依次加入0.3~1.2重量份抗氧剂、1~10重量份交联剂，在密炼机中混炼15~20min，混炼温度为150~175℃，得到混炼物；

5）将步骤4）得到的混炼物熔融挤出造粒，温度为220~240℃，得到所述电力设备专用绝缘材料。

2.根据权利要求1所述的一种电力设备专用绝缘材料，其特征在于：所述聚四氟乙烯为聚四氟乙烯微粉，粒径为0.8~3.5μm。

3.根据权利要求1所述的一种电力设备专用绝缘材料，其特征在于：所述玻璃纤维的长度为2~3mm。

4.根据权利要求1所述的一种电力设备专用绝缘材料，其特征在于：所述纳米无机粉末为纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的混合物，所述纳米无机粉末的粒径为15~30nm。

5.根据权利要求4所述的一种电力设备专用绝缘材料，其特征在于：所述纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的重量比为3:2.5:1.5:1:2。

6.根据权利要求1所述的一种电力设备专用绝缘材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯按照重量比为7:3的比例混合而成。

7.根据权利要求1所述的一种电力设备专用绝缘材料，其特征在于：所述阻燃剂为氢氧化铝。

8.根据权利要求1所述的一种电力设备专用绝缘材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂300、抗氧剂1076、抗氧剂264或抗氧剂1010中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种电力设备专用绝缘材料，其特征在于：所述交联剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯或二亚乙基三胺中的一种。