CN105504685A - 一种高耐电弧性环氧绝缘材料及其制备方法，绝缘子 - Google Patents
一种高耐电弧性环氧绝缘材料及其制备方法，绝缘子 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105504685A CN105504685A CN201511027659.7A CN201511027659A CN105504685A CN 105504685 A CN105504685 A CN 105504685A CN 201511027659 A CN201511027659 A CN 201511027659A CN 105504685 A CN105504685 A CN 105504685A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- epoxy resin
- arc resistance
- modified bisphenol
- type epoxy
- composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 239000012212 insulator Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 title abstract description 7
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 84
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 84
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical class C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- -1 phenolic aldehyde modified bisphenol A Chemical class 0.000 claims abstract description 20
- MWSKJDNQKGCKPA-UHFFFAOYSA-N 6-methyl-3a,4,5,7a-tetrahydro-2-benzofuran-1,3-dione Chemical compound C1CC(C)=CC2C(=O)OC(=O)C12 MWSKJDNQKGCKPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 22
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 16
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 15
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 13
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 6
- 239000004841 bisphenol A epoxy resin Substances 0.000 abstract 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 abstract 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 abstract 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 abstract 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012675 alcoholic extract Substances 0.000 description 1
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 239000011353 cycloaliphatic epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000004334 fluoridation Methods 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000010181 polygamy Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
- H01B3/10—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances metallic oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
- H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
- H01B3/40—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Insulating Materials (AREA)
- Insulators (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高耐电弧性环氧绝缘材料及其制备方法，绝缘子。该环氧绝缘材料由以下质量份的原料制成：复合环氧树脂1份，固化剂甲基四氢苯酐0.51～0.55份，氧化铝3.25～3.45份；所述复合环氧树脂为酚醛改性双酚A型环氧树脂、聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂、双酚酸改性双酚A型环氧树脂组成的混合物。该环氧绝缘材料在玻璃化转变温度、拉伸强度、电气强度与传统材料相当的同时，耐电弧性达到237s，252kV断路器在带压开断大于3243次后方出现闪络，具有优异的耐电弧性，大幅增加了高压断路器带压操作次数，提升内部环氧绝缘部件的寿命和可靠性，降低了电站维护和大修成本。
Description
技术领域
本发明属于电气绝缘材料技术领域，具体涉及一种高耐电弧性环氧绝缘材料及其制备方法，绝缘子。
背景技术
交流高压断路器中环氧浇注绝缘部件一般使用在灭弧室以外，断路器以内的位置，一般用作灭弧室与断路器筒体两端的隔离部件，主要起到绝缘、支撑的重要作用。由于断路器灭弧室在开断过程中，少量电弧溢出至灭弧室以外，断路器以内的区域，导致多次开断后，长期暴露在溢出电弧中的环氧浇注部件绝缘性能迅速下降，再加上SF6分解产物的腐蚀作用，环氧绝缘部件出现闪络的机率大大增加，缩短了断路器内部环氧绝缘部件的使用寿命，降低了其可靠性。
国内外高压断路器制造企业均能满足GB/T1984-2004中4.110规定的2000次操作试验要求(M1级)或10000次操作试验要求(M2级)，但大都不在高压下操作，与实际使用时的开断寿命并不匹配。随着高压断路器可靠性的研究越来越深入，带压操作试验的开展也越来越多。
国内外对交流高压断路器中环氧浇注绝缘部件沿面闪络的研究较多，在闪络发生的原因方面理解是趋同的，都认为溢出电弧的冲刷、SF6分解产物的腐蚀作用是导致环氧浇注绝缘部件闪络的主因，提高绝缘的耐电弧性能成为解决此问题考虑的重点，传统交流环氧浇注绝缘材料的耐电弧性一般为180～190s，通过表面处理提升耐电弧性，并提高断路器交流高压断路器带压开断次数亦有报道，如阿尔斯通通过绝缘子表面氟化处理，实现绝缘子表面惰性，耐电弧性为201s，252kV断路器在带压开断大于2520次后方出现闪络；山东泰开通过表面激光处理同样实现了绝缘子表面惰性，耐电弧性198s，126kV断路器在带压开断大于2870次后方出现闪络；平高通过表面涂覆环氧树脂材料的方法来提升绝缘子耐闪能力，在高压开关设备的其他部位应用达到了良好效果(闪络电压提升21％)，但在断路器内部应用时效果并不明显(耐电弧性为204s，252kV断路器在带压开断大于2630次后方出现闪络)，主要原因可能仍与溢出电弧的冲刷作用有关。
CN104774429A公开了一种电气绝缘环氧树脂复合材料及其制备方法，其主要由环氧树脂0.85～1.05份，固化剂1～1.1份，填料3.05～3.3份组成；其中环氧树脂为复合液态环氧树脂，由多官能团环氧树脂与脂环族环氧树脂的混合而成。该发明得到电气绝缘环氧树脂复合材料在作为断路器内绝缘子使用时，具有较好的耐热性、韧性和机械强度，但其耐电弧性和带压操作次数仍需进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种高耐电弧性环氧绝缘材料，从而解决现有技术中，断路器内部环氧浇注绝缘部件耐电弧性能和带压操作次数低，容易出现闪络的问题。
本发明的第二个目的提供上述高耐电弧性环氧绝缘材料的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种使用上述高耐电弧性环氧绝缘材料的绝缘子。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种高耐电弧性环氧绝缘材料，由以下质量份的原料制成：复合环氧树脂1份，固化剂甲基四氢苯酐0.51～0.55份，氧化铝3.25～3.45份；所述复合环氧树脂为酚醛改性双酚A型环氧树脂、聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂、双酚酸改性双酚A型环氧树脂组成的混合物。
所述混合物中，酚醛改性双酚A型环氧树脂、聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂、双酚酸改性双酚A型环氧树脂的质量比为3.5～4.5:3.5～5:1.5～2。
所述酚醛改性双酚A型环氧树脂的软化点为55～70℃，环氧值为0.65～0.82eq/100g，室温粘度4100～5700mPa·s，室温密度1.45～1.53g/cm3。该树脂在主链中引入部分酚羟基，支链中引入部分直链烷基，具有良好的耐电弧性和耐热性。
所述聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂的软化点为35～50℃，环氧值为0.45～0.67eq/100g，室温粘度10700～11500mPa·s，室温密度1.15～1.25g/cm3。该树脂在主链中引入部分酚羟基和羰基，具有良好的机械性能。
所述双酚酸改性双酚A型环氧树脂的软化点为66～82℃，环氧值为0.30～0.53eq/100g，室温粘度9800～11000mPa·s，室温密度1.12～1.20g/cm3。该树脂在主链中引入部分直链烷基和醇羟基，具有良好的电气性能。
本发明所提供的高耐电弧性环氧绝缘材料，通过合理选择环氧树脂、固化剂和氧化铝的种类和配比，使固化后的物质在拉伸强度、电气强度与传统材料相当的同时，具有更高的耐电弧性，大幅提高高压断路器带压操作次数。复合环氧树脂中，酚醛改性双酚A型环氧树脂在增加材料耐电弧性的同时，保证其具有优良的耐热性，聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂能够增加材料的机械强度，双酚酸改性双酚A型环氧树脂保证材料具有优异的电气强度。复合环氧树脂为固态，室温粘度不大于13000mPa·s；固化剂选择甲基四氢苯酐，其为脂环族液态酸酐固化剂，粘度不大于500mPa·s；复合环氧树脂和固化剂的合理选择，使固化速率平缓，利于形成分子结构致密的固化物。
所述氧化铝为10～18μm和200～400nm两种粒径α-Al2O3组成的混合物。所述混合物中，10～18μm的α-Al2O3和200～400nm的α-Al2O3的质量比为1.6～2:1。采用两种粒径α-Al2O3作为复合填料，可以实现填料的多配伍，使得填料在环氧树脂中出现不同粒径大小的梯度堆积填充效应，发挥与复合环氧树脂、固化剂的协同作用，从而使得环氧绝缘材料更加密实，使机械强度和耐电弧性得到进一步提升。
所述酚醛改性双酚A型环氧树脂为上海雄润树脂有限公司的HE-4776型双酚A环氧树脂；所述聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂树脂为美国陶氏化学公司的ER104型双酚A环氧树脂；所述双酚酸改性双酚A型环氧树脂为长濑精细化工(无锡)有限公司的CT200M型双酚A环氧树脂。
上述高耐电弧性环氧绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将复合环氧树脂和氧化铝混合后脱气，与固化剂甲基四氢苯酐混料后进行浇注，得到浇注料；
2)将步骤1)所得浇注料在115℃～125℃一次固化6.5～7.5h；后在145℃～155℃二次固化4.5～5.5h，即得。
步骤1)混料前，复合环氧树脂和固化剂甲基四氢苯酐还经过预热步骤，包括，将复合环氧树脂在135℃～145℃下预热0.5～1.5h；固化剂甲基四氢苯酐在真空度2～5mbar、70℃～80℃下预热0.5h。还可进一步将模具预热，预热温度为135℃～145℃，预热时间为1.5～2.5h。复合环氧树脂、模具、固化剂经过预热后，可使粘度和理化性质更趋稳定，为环氧绝缘材料的真空浇注做好准备。
所述混合的温度为140℃～150℃，时间为0.5h。
步骤1)中，所述脱气是在真空度4～7mbar、140℃～150℃下处理1.5～2.5h，控制体系粘度不大于7000mPa·s。所述浇注的温度为135～145℃，真空度为2～5mbar，浇注体系粘度不大于5000mPa·s。可采用静态混料技术进行浇注，使材料性能更加稳定。
浇注后，可选择在真空度2～5mbar下继续保持10min，从而进一步脱除浇注过程中产生的气泡，并留有足够的共混时间，使浇注料的性质更加均一、稳定。
二次固化后，可进一步采用去应力处理，减少固化物的内应力。去应力处理为不施加外力下的恒温处理。去应力处理的温度为140℃～150℃，时间为1.5～2.5h。
本发明所提供的高耐电弧性环氧绝缘材料的制备方法，固化过程分两次进行，一次固化为凝胶过程，使混合物成为凝胶并形成半固态组织；二次固化为交联互穿过程，半固态组织进一步交联互穿成为网状大分子体型结构，采用两次固化工艺具有固化时间短，固化度适中的优点。该方法通过复合环氧树脂、固化剂、填料的合理配比，选择适宜的温度、真空度、时间等参数，采用真空浇注工艺制备了拉伸强度、电气强度与耐电弧性优异的环氧绝缘材料，具有工艺简单、适应性好的特点。
一种使用上述高耐电弧性环氧绝缘材料的绝缘子。可通过上述原料和制备方法制备断路器用绝缘子，其玻璃化转变温度达到135℃，拉伸强度达到81MPa，电气强度达到33kV/mm，耐电弧性为237s。252kV断路器在带压开断大于3243次后方出现闪络。
本发明提供的绝缘子，玻璃化转变温度、拉伸强度、电气强度与传统材料相当的同时，具有更高的耐电弧性，大幅增加高压断路器带压操作次数，提升内部环氧绝缘部件的寿命，在延长高压断路器服役时间，降低电站维护和大修成本方面具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
以下实施例中，所述酚醛改性双酚A型环氧树脂为上海雄润树脂有限公司的HE-4776型双酚A环氧树脂；所述聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂树脂为美国陶氏化学公司的ER104型双酚A环氧树脂；所述双酚酸改性双酚A型环氧树脂为长濑精细化工(无锡)有限公司的CT200M型双酚A环氧树脂。
固化剂甲基四氢苯酐(912型)，购自南通福来特化工有限公司；10～18μm电工α-Al2O3(A-F-3型)购自中国铝业郑州轻金属研究院，200～400nm电工α-Al2O3(XC-3型)购自宣城晶瑞新材料有限公司。浇注设备选择德国旭百世公司生产的真空浇注系统。
实施例1
本实施例的高耐电弧性环氧绝缘材料，由以下质量份的原料制成：复合环氧树脂1份，固化剂甲基四氢苯酐0.51份，氧化铝3.25份；复合环氧树脂为HE-4776型双酚A环氧树脂、ER104型双酚A环氧树脂、CT200M型双酚A环氧树脂按质量比3.5:3.5:1.5组成的混合物；氧化铝为10～18μm电工α-Al2O3(A-F-3型)和200～400nm电工α-Al2O3(XC-3型)按质量比1.6:1组成的混合物。
本实施例的高耐电弧性环氧绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将复合环氧树脂在135℃下预热0.5h，模具在135℃下预热1.5h，固化剂在真空度2mbar、70℃下预热0.5h；预热后，将复合环氧树脂和氧化铝在140℃下混合0.5h，混合后在真空度4mbar、140℃下脱气1.5h，控制体系粘度不大于7000mPa·s；
2)将脱气后的复合环氧树脂和氧化铝、固化剂采用静态混料工艺进行浇注，控制浇注温度为135℃、真空度为2mbar，控制浇注体系粘度不大于5000mPa·s；浇注后，保持真空度为2mbar，在设备浇注罐中停留10min，得到浇注料；
3)将步骤2)所得浇注料运往固化炉进行固化，一次固化的温度为115℃，时间为6.5h；一次固化后进行二次固化，二次固化的温度为145℃，时间为4.5h；固化后关闭固化炉加热和鼓风系统，炉冷，脱模、修整，得到半成品；
4)将所得半成品进行去应力处理，即得绝缘子；去应力处理为不施加外力下的恒温处理，去应力处理的温度为140℃，时间为1.5h。
实施例2
本实施例的高耐电弧性环氧绝缘材料，由以下质量份的原料制成：复合环氧树脂1份，固化剂甲基四氢苯酐0.53份，氧化铝3.35份；复合环氧树脂为HE-4776型双酚A环氧树脂、ER104型双酚A环氧树脂、CT200M型双酚A环氧树脂按质量比4:4:1.8组成的混合物；氧化铝为10～18μm电工α-Al2O3(A-F-3型)和200～400nm电工α-Al2O3(XC-3型)按质量比1.8:1组成的混合物。
本实施例的高耐电弧性环氧绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将复合环氧树脂在145℃下预热1.5h，模具在145℃下预热2.5h，固化剂在真空度5mbar、80℃下预热0.5h；预热后，将复合环氧树脂和氧化铝在150℃下混合0.5h，混合后在真空度7mbar、150℃下脱气2.5h，控制体系粘度不大于7000mPa·s；
2)将脱气后的复合环氧树脂和氧化铝、固化剂采用静态混料工艺进行浇注，控制浇注温度为145℃、真空度为5mbar，控制浇注体系粘度不大于5000mPa·s；浇注后，保持真空度为5mbar，在设备浇注罐中停留10min，得到浇注料；
3)将步骤2)所得浇注料运往固化炉进行固化，一次固化的温度为125℃，时间为7.5h；一次固化后进行二次固化，二次固化的温度为155℃，时间为5.5h；固化后关闭固化炉加热和鼓风系统，炉冷，脱模、修整，得到半成品；
4)将所得半成品进行去应力处理，即得绝缘子；去应力处理为不施加外力下的恒温处理，去应力处理的温度为150℃，时间为2.5h。
实施例3
本实施例的高耐电弧性环氧绝缘材料，由以下质量份的原料制成：复合环氧树脂1份，固化剂甲基四氢苯酐0.55份，氧化铝3.45份；复合环氧树脂为HE-4776型双酚A环氧树脂、ER104型双酚A环氧树脂、CT200M型双酚A环氧树脂按质量比4.5:5:2组成的混合物；氧化铝为10～18μm电工α-Al2O3(A-F-3型)和200～400nm电工α-Al2O3(XC-3型)按质量比2:1组成的混合物。
本实施例的高耐电弧性环氧绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将复合环氧树脂在140℃下预热1h，模具在140℃下预热2h，固化剂在真空度3mbar、75℃下预热0.5h；预热后，将复合环氧树脂和氧化铝在145℃下混合0.5h，混合后在真空度5mbar、145℃下脱气2h，控制体系粘度不大于7000mPa·s；
2)将脱气后的复合环氧树脂和氧化铝、固化剂采用静态混料工艺进行浇注，控制浇注温度为140℃、真空度为3mbar，控制浇注体系粘度不大于5000mPa·s；浇注后，保持真空度为3mbar，在设备浇注罐中停留10min，得到浇注料；
3)将步骤2)所得浇注料运往固化炉进行固化，一次固化的温度为120℃，时间为7h；一次固化后进行二次固化，二次固化的温度为150℃，时间为5h；固化后关闭固化炉加热和鼓风系统，炉冷，脱模、修整，得到半成品；
4)将所得半成品进行去应力处理，即得绝缘子；去应力处理为不施加外力下的恒温处理，去应力处理的温度为145℃，时间为2h。
对比例
本对比例的绝缘子，以美国亨斯迈B41CI型环氧树脂、美国亨斯迈HT903CI固化剂、中国铝业公司郑州轻金属研究院A-F-3型电工填料氧化铝为原料(质量比为1:0.4:3.2)，在80℃下一次固化4h，后在140℃下二次固化10h；固化后进行去应力处理，去应力处理的温度为135℃，时间为2h。
试验例
将实施例1～3和对比例所得绝缘子进行玻璃化转变温度、拉伸强度、电气强度、耐电弧性，记录252kV断路器在带压开断下出现闪络的次数，结果如表1所示。其中玻璃化转变温度按照GB/T22567-2008第5条进行测试，温度范围100～170℃，升温速率10℃/min，测试5个试样，取平均值；拉伸强度按照GB/T2567-2008中第5.1条进行测试，测试温度23±2℃，拉伸速率5mm/min，测试5个试样，取平均值；电气强度按照GB/T1408-2006中10.1描述的方法进行试验，试样直径100mm，厚度1mm，测试温度23±2℃，在0.4MPaSF6气体中进行，升压速率500V/s，使用两对称平板电极，测试5个试样，取平均值；耐电弧性按照GB/T2567-2008中第5.3条进行测试，测试温度23±2℃，弯曲速率10mm/min，测试5个试样，取平均值。
表1实施例1～3所得绝缘子的性能检测结果
| 项目 | 对比例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 玻璃化转变温度，℃ | 121 | 141 | 139 | 135 |
| 拉伸强度，MPa | 75 | 89 | 85 | 81 |
| 电气强度，kV/mm | 31 | 30 | 35 | 33 |
| 耐电弧性，s | 185 | 230 | 235 | 237 |
| 带压开断次数(252kV)，次 | 2340 | 3238 | 3240 | 3243 |
由表1的试验结果可知，本发明所得绝缘子的玻璃化转变温度、拉伸强度、电气强度与传统材料相当的同时，具有更高的耐电弧性，大幅增加了高压断路器带压操作次数，提升内部环氧绝缘部件的寿命，在延长高压断路器服役时间，降低电站维护和大修成本方面具备良好的应用前景。
Claims (10)
1.一种高耐电弧性环氧绝缘材料，其特征在于，由以下质量份的原料制成：复合环氧树脂1份，固化剂甲基四氢苯酐0.51～0.55份，氧化铝3.25～3.45份；所述复合环氧树脂为酚醛改性双酚A型环氧树脂、聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂、双酚酸改性双酚A型环氧树脂组成的混合物。
2.如权利要求1所述的高耐电弧性环氧绝缘材料，其特征在于，所述混合物中，酚醛改性双酚A型环氧树脂、聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂、双酚酸改性双酚A型环氧树脂的质量比为3.5～4.5:3.5～5:1.5～2。
3.如权利要求1所述的高耐电弧性环氧绝缘材料，其特征在于，所述氧化铝为10～18μm和200～400nm两种粒径α-Al2O3组成的混合物。
4.如权利要求3所述的高耐电弧性环氧绝缘材料，其特征在于，所述混合物中，10～18μm的α-Al2O3和200～400nm的α-Al2O3的质量比为1.6～2:1。
5.如权利要求1～4任一项所述的高耐电弧性环氧绝缘材料，其特征在于，所述酚醛改性双酚A型环氧树脂的软化点为55～70℃，环氧值为0.65～0.82eq/100g，室温粘度4100～5700mPa·s，室温密度1.45～1.53g/cm3；所述聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂的软化点为35～50℃，环氧值为0.45～0.67eq/100g，室温粘度10700～11500mPa·s，室温密度1.15～1.25g/cm3；所述双酚酸改性双酚A型环氧树脂的软化点为66～82℃，环氧值为0.30～0.53eq/100g，室温粘度9800～11000mPa·s，室温密度1.12～1.20g/cm3。
6.一种如权利要求1所述的高耐电弧性环氧绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将复合环氧树脂和氧化铝混合后脱气，与固化剂甲基四氢苯酐混料后进行浇注，得到浇注料；
2)将步骤1)所得浇注料在115℃～125℃一次固化6.5～7.5h；后在145℃～155℃二次固化4.5～5.5h，即得。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤1)混料前，复合环氧树脂和固化剂甲基四氢苯酐还经过预热步骤，包括，将复合环氧树脂在135℃～145℃下预热0.5～1.5h；固化剂甲基四氢苯酐在真空度2～5mbar、70℃～80℃下预热0.5h。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述脱气是在真空度4～7mbar、140℃～150℃下处理1.5～2.5h，控制体系粘度不大于7000mPa·s。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述浇注的温度为135～145℃，真空度为2～5mbar，浇注体系粘度不大于5000mPa·s。
10.一种使用如权利要求1所述高耐电弧性环氧绝缘材料的绝缘子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201511027659.7A CN105504685B (zh) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | 一种高耐电弧性环氧绝缘材料及其制备方法，绝缘子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201511027659.7A CN105504685B (zh) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | 一种高耐电弧性环氧绝缘材料及其制备方法，绝缘子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105504685A true CN105504685A (zh) | 2016-04-20 |
| CN105504685B CN105504685B (zh) | 2018-08-28 |
Family
ID=55713010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201511027659.7A Expired - Fee Related CN105504685B (zh) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | 一种高耐电弧性环氧绝缘材料及其制备方法，绝缘子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105504685B (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107346687A (zh) * | 2016-05-06 | 2017-11-14 | 泰科电子(上海)有限公司 | 复合空心绝缘子及其制备方法 |
| CN108305723A (zh) * | 2018-02-01 | 2018-07-20 | 清华大学 | 基于非线性材料掺杂的盆式及支柱绝缘子 |
| CN108320874A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-07-24 | 天津大学 | 基于线性梯度处理的抑制gis绝缘子表面电荷积聚的方法 |
| CN110669257A (zh) * | 2019-08-29 | 2020-01-10 | 平高集团有限公司 | 一种包覆改性氧化铝及其制备方法和环氧复合绝缘材料 |
| CN110845823A (zh) * | 2018-08-21 | 2020-02-28 | 平高集团有限公司 | 一种苯并噁嗪改性环氧树脂绝缘材料、环氧浇注绝缘部件及其制备方法 |
| CN112852102A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-28 | 江苏泰特尔新材料科技股份有限公司 | 一种户外复合绝缘子用柔性环氧组合物的制备方法 |
| CN113773612A (zh) * | 2021-10-26 | 2021-12-10 | 株洲电力机车广缘科技有限责任公司 | 一种阻燃环氧树脂绝缘材料及其制备方法和应用 |
| CN113773608A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-12-10 | 深圳市迈思迈科技有限公司 | 绝缘件及其制备方法 |
| CN115521577A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-27 | 国网重庆市电力公司电力科学研究院 | 一种生物基环氧绝缘垫片的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5661452A (en) * | 1979-10-24 | 1981-05-26 | Toshiba Corp | Insulating composition for sf6 gas-insulated apparatus |
| CN104177780A (zh) * | 2014-08-20 | 2014-12-03 | 国家电网公司 | 一种户外型电气绝缘改性环氧树脂组合物 |
| CN104479294A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-04-01 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种电气绝缘环氧树脂组合物及其制备方法 |
| CN104774429A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-07-15 | 平高集团有限公司 | 一种电气绝缘环氧树脂复合材料及其制备方法 |
-
2015
- 2015-12-31 CN CN201511027659.7A patent/CN105504685B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5661452A (en) * | 1979-10-24 | 1981-05-26 | Toshiba Corp | Insulating composition for sf6 gas-insulated apparatus |
| CN104177780A (zh) * | 2014-08-20 | 2014-12-03 | 国家电网公司 | 一种户外型电气绝缘改性环氧树脂组合物 |
| CN104774429A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-07-15 | 平高集团有限公司 | 一种电气绝缘环氧树脂复合材料及其制备方法 |
| CN104479294A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-04-01 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种电气绝缘环氧树脂组合物及其制备方法 |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107346687B (zh) * | 2016-05-06 | 2024-04-02 | 泰科电子(上海)有限公司 | 复合空心绝缘子及其制备方法 |
| CN107346687A (zh) * | 2016-05-06 | 2017-11-14 | 泰科电子(上海)有限公司 | 复合空心绝缘子及其制备方法 |
| CN108305723A (zh) * | 2018-02-01 | 2018-07-20 | 清华大学 | 基于非线性材料掺杂的盆式及支柱绝缘子 |
| CN108320874A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-07-24 | 天津大学 | 基于线性梯度处理的抑制gis绝缘子表面电荷积聚的方法 |
| CN108320874B (zh) * | 2018-03-16 | 2020-01-07 | 天津大学 | 基于线性梯度处理的抑制gis绝缘子表面电荷积聚的方法 |
| CN110845823B (zh) * | 2018-08-21 | 2022-06-14 | 平高集团有限公司 | 一种苯并噁嗪改性环氧树脂绝缘材料、环氧浇注绝缘部件及其制备方法 |
| CN110845823A (zh) * | 2018-08-21 | 2020-02-28 | 平高集团有限公司 | 一种苯并噁嗪改性环氧树脂绝缘材料、环氧浇注绝缘部件及其制备方法 |
| CN110669257B (zh) * | 2019-08-29 | 2021-04-30 | 平高集团有限公司 | 一种包覆改性氧化铝及其制备方法和环氧复合绝缘材料 |
| CN110669257A (zh) * | 2019-08-29 | 2020-01-10 | 平高集团有限公司 | 一种包覆改性氧化铝及其制备方法和环氧复合绝缘材料 |
| CN112852102A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-28 | 江苏泰特尔新材料科技股份有限公司 | 一种户外复合绝缘子用柔性环氧组合物的制备方法 |
| CN113773608A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-12-10 | 深圳市迈思迈科技有限公司 | 绝缘件及其制备方法 |
| CN113773612A (zh) * | 2021-10-26 | 2021-12-10 | 株洲电力机车广缘科技有限责任公司 | 一种阻燃环氧树脂绝缘材料及其制备方法和应用 |
| CN115521577A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-27 | 国网重庆市电力公司电力科学研究院 | 一种生物基环氧绝缘垫片的制备方法 |
| CN115521577B (zh) * | 2022-09-28 | 2024-05-10 | 国网重庆市电力公司电力科学研究院 | 一种生物基环氧绝缘垫片的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105504685B (zh) | 2018-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105504685A (zh) | 一种高耐电弧性环氧绝缘材料及其制备方法，绝缘子 | |
| CN101840757A (zh) | 一种环保型绝缘子壳体的制作方法 | |
| CN108428523B (zh) | 具有二维介电常数线性梯度分布的gis绝缘子设计方法 | |
| CN104774429B (zh) | 一种电气绝缘环氧树脂复合材料及其制备方法 | |
| CN108320874B (zh) | 基于线性梯度处理的抑制gis绝缘子表面电荷积聚的方法 | |
| CN102054578A (zh) | 一种全树脂变压器线圈的浇注方法 | |
| CN102241868A (zh) | 用于高压电力绝缘的环氧树脂组合物 | |
| CN104559063A (zh) | 一种高韧性、低收缩环氧树脂组合物、绝缘件及制备方法 | |
| CN105331045A (zh) | 固封极柱用环氧树脂组合物及其制备方法 | |
| CN108447630A (zh) | 具有表面电导二维线性梯度分布的gil绝缘子设计方法 | |
| CA3016634A1 (en) | A process for the preparation of insulation systems for electrical engineering, the articles obtained therefrom and the use thereof | |
| CN113871113B (zh) | 一种涂层非线性电导盆式绝缘子成型方法 | |
| CN105513723A (zh) | 盆式绝缘子及其制造工艺 | |
| CN105462434A (zh) | 环氧浇注绝缘部件用表面涂覆材料及表面改性方法 | |
| CN109427451B (zh) | 一种用于绝缘操纵杆的复合管材及其制备方法 | |
| CN108461234A (zh) | 具有表面电导二维∧型梯度分布的gil绝缘子设计方法 | |
| KR20190064787A (ko) | 에폭시 수지 조성물 및 이를 포함하는 변압기 | |
| CN101800100A (zh) | 中压固体绝缘套管的制作工艺 | |
| CN105261442A (zh) | 一种大结构户外电压互感器及其浇铸工艺 | |
| CN108484954A (zh) | 具有表面电导二维u型梯度分布的gil绝缘子设计方法 | |
| CN108597699B (zh) | 具有二维介电常数∧型梯度分布的gis绝缘子设计方法 | |
| CN111585063B (zh) | 一种整体预制式中间接头的制备方法 | |
| CN102030969B (zh) | 用于现场浇注低压母线的合成树脂组合物 | |
| EP2831172B1 (en) | Curable compositions | |
| KR102224020B1 (ko) | 저수축, 저점도 중전기기용 에폭시 소재 조성물 및 이의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180828 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |