CN105778422A - 一种特高压绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种特高压绝缘材料及其制备方法，其由下列重量份的原料制成：环氧树脂70‑80份、氯化聚乙烯橡胶50‑60份、异戊橡胶30‑40份、聚酰胺树脂35‑45份、聚醋酸乙烯酯30‑40份、钛酸丁酯25‑35份、纳米氧化钴20‑25份、聚碳酸酯树脂10‑20份、聚乙二醇10‑15份、γ‑氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷5‑15份、偶联剂5‑10份、抗氧剂5‑10份，从而能够实现使得制备而成的绝缘材料具有优异的耐压性能，同时兼具耐潮湿的特点。同时，还公开了相应的制备方法。

Description

一种特高压绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种特高压绝缘材料及其制备方法。
背景技术
绝缘材料是用来使器件在电气上绝缘的材料，也就是能够阻止电流通过的材料。它的电阻率很高。通常是合成树脂，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成，通过添加不同的组分，从而制得不同性能的绝缘材料。具体到常用的电缆上，其不仅能起到绝缘的作用，还能起到隔热防静电的作用，一旦在金属线芯的外层的绝缘层出现破损则会极大地降低电缆的性能。
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。超高或特高压输电网络是国家电网正在全力打造的智能电网的骨架和核心，建设特高压输电网络能够大幅度提升我国电网的输送能力，降低长距离电力输送损耗，但是更高的电压等级及直流输电对广泛应用于电气设备的绝缘材料的安全可靠性提出了重大挑战。目前，国内一般用于输电网络的绝缘材料主体主要有氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯胶料等。然而上述成分并不具备耐受高电压的性能，目前现有的复合绝缘材料往往由于上述主体材料的局限性，达不到在特高压输电网络下长期使用的要求。因此，急需开发一种适用于特高压条件下的新型绝缘材料。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种特高压绝缘材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到了一种新型绝缘材料，其耐压性能优异，同时兼具耐潮湿的特点，具有良好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种特高压绝缘材料，由下列重量份的原料制成：环氧树脂70-80份、氯化聚乙烯橡胶50-60份、异戊橡胶30-40份、聚酰胺树脂35-45份、聚醋酸乙烯酯30-40份、钛酸丁酯25-35份、纳米氧化钴20-25份、聚碳酸酯树脂10-20份、聚乙二醇10-15份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷5-15份、偶联剂5-10份、抗氧剂5-10份。
优选地，所述的聚碳酸酯树脂在25℃下的相对密度为1.15。
优选地，所述的偶联剂选自钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂中的一种或几种。
优选地，所述的抗氧化剂选自对苯二胺、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、二氢喹啉中的一种或几种。
所述的特高压绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将氯化聚乙烯橡胶、异戊橡胶、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷混合，加入混炼机，在95-105℃下混炼5-10分钟；
（3）向混炼后的混合物中加入纳米氧化钴、偶联剂、抗氧剂，置于球磨机中球磨均匀，然后加入聚乙二醇继续混合，得到混合料；
（4）再向混合料中加入环氧树脂、聚酰胺树脂、聚醋酸乙烯酯、钛酸丁酯、聚碳酸酯树脂，于85-95℃下混合均匀，经双螺杆挤出机挤出、干燥、切粒，得到成品。
优选地，所述步骤（4）中双螺杆挤出机中各个区域的设定温度为：一区175~190℃，二区213~217℃，三区225~228℃，四区为205~215℃，五区185~205℃；挤出温度为155~165℃，挤出转速为185~230r/min。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明的绝缘材料以环氧树脂、氯化聚乙烯橡胶、异戊橡胶、聚酰胺树脂、聚醋酸乙烯酯、钛酸丁酯为主要成分，通过加入纳米氧化钴、聚碳酸酯树脂、聚乙二醇、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、偶联剂、抗氧剂，辅以混炼、球磨、挤出、干燥、造粒等工艺，使得制备而成的绝缘材料具有良好的耐压性能，同时兼具耐潮湿的特点，具有良好的应用前景。
（2）本发明的绝缘材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
（1）按照重量份称取环氧树脂70份、氯化聚乙烯橡胶50份、异戊橡胶30份、聚酰胺树脂35份、聚醋酸乙烯酯30份、钛酸丁酯25份、纳米氧化钴20份、聚碳酸酯树脂10份、聚乙二醇10份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷5份、钛酸酯偶联剂5份、对苯二胺5份。
（2）将氯化聚乙烯橡胶、异戊橡胶、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷混合，加入混炼机，在95℃下混炼5分钟。
（3）向混炼后的混合物中加入纳米氧化钴、钛酸酯偶联剂、对苯二胺，置于球磨机中球磨均匀，然后加入聚乙二醇继续混合，得到混合料。
（4）再向混合料中加入环氧树脂、聚酰胺树脂、聚醋酸乙烯酯、钛酸丁酯、聚碳酸酯树脂，于85℃下混合均匀。设定双螺杆挤出机中各个区域的温度为：一区175℃，二区213℃，三区225℃，四区为205℃，五区185℃；挤出温度为155℃，挤出转速为185r/min。然后经双螺杆挤出机挤出、干燥、切粒，得到成品。
制得的绝缘材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
（1）按照重量份称取环氧树脂75份、氯化聚乙烯橡胶55份、异戊橡胶35份、聚酰胺树脂40份、聚醋酸乙烯酯35份、钛酸丁酯30份、纳米氧化钴23份、聚碳酸酯树脂15份、聚乙二醇12份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷10份、铝酸酯偶联剂7份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚8份。
（2）将氯化聚乙烯橡胶、异戊橡胶、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷混合，加入混炼机，在100℃下混炼7分钟。
（3）向混炼后的混合物中加入纳米氧化钴、铝酸酯偶联剂、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，置于球磨机中球磨均匀，然后加入聚乙二醇继续混合，得到混合料。
（4）再向混合料中加入环氧树脂、聚酰胺树脂、聚醋酸乙烯酯、钛酸丁酯、聚碳酸酯树脂，于90℃下混合均匀。设定双螺杆挤出机中各个区域的温度为：一区185℃，二区215℃，三区227℃，四区为210℃，五区195℃；挤出温度为160℃，挤出转速为205r/min。然后经双螺杆挤出机挤出、干燥、切粒，得到成品。
制得的绝缘材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
（1）按照重量份称取环氧树脂80份、氯化聚乙烯橡胶60份、异戊橡胶40份、聚酰胺树脂45份、聚醋酸乙烯酯40份、钛酸丁酯35份、纳米氧化钴25份、聚碳酸酯树脂20份、聚乙二醇15份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷15份、双金属偶联剂10份、二氢喹啉10份。
（2）将氯化聚乙烯橡胶、异戊橡胶、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷混合，加入混炼机，在105℃下混炼10分钟。
（3）向混炼后的混合物中加入纳米氧化钴、双金属偶联剂、二氢喹啉，置于球磨机中球磨均匀，然后加入聚乙二醇继续混合，得到混合料。
（4）再向混合料中加入环氧树脂、聚酰胺树脂、聚醋酸乙烯酯、钛酸丁酯、聚碳酸酯树脂，于95℃下混合均匀。设定双螺杆挤出机中各个区域的温度为：一区190℃，二区217℃，三区228℃，四区为215℃，五区205℃；挤出温度为165℃，挤出转速为230r/min。然后经双螺杆挤出机挤出、干燥、切粒，得到成品。
制得的绝缘材料的性能测试结果如表1所示。
实施例4
（1）按照重量份称取环氧树脂70份、氯化聚乙烯橡胶60份、异戊橡胶30份、聚酰胺树脂45份、聚醋酸乙烯酯30份、钛酸丁酯35份、纳米氧化钴20份、聚碳酸酯树脂20份、聚乙二醇10份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷15份、铝酸酯偶联剂5份、对苯二胺10份。
（2）将氯化聚乙烯橡胶、异戊橡胶、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷混合，加入混炼机，在95℃下混炼10分钟。
（3）向混炼后的混合物中加入纳米氧化钴、铝酸酯偶联剂、对苯二胺，置于球磨机中球磨均匀，然后加入聚乙二醇继续混合，得到混合料。
（4）再向混合料中加入环氧树脂、聚酰胺树脂、聚醋酸乙烯酯、钛酸丁酯、聚碳酸酯树脂，于85℃下混合均匀。设定双螺杆挤出机中各个区域的温度为：一区190℃，二区213℃，三区228℃，四区为205℃，五区205℃；挤出温度为155℃，挤出转速为230r/min。然后经双螺杆挤出机挤出、干燥、切粒，得到成品。
制得的绝缘材料的性能测试结果如表1所示。
对比例1
（1）按照重量份称取环氧树脂70份、氯化聚乙烯橡胶50份、聚酰胺树脂35份、聚醋酸乙烯酯30份、钛酸丁酯25份、聚碳酸酯树脂10份、聚乙二醇10份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷5份、钛酸酯偶联剂5份、对苯二胺5份。
（2）将氯化聚乙烯橡胶、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷混合，加入混炼机，在95℃下混炼5分钟。
（3）向混炼后的混合物中加入钛酸酯偶联剂、对苯二胺，置于球磨机中球磨均匀，然后加入聚乙二醇继续混合，得到混合料。
（4）再向混合料中加入环氧树脂、聚酰胺树脂、聚醋酸乙烯酯、钛酸丁酯、聚碳酸酯树脂，于85℃下混合均匀。设定双螺杆挤出机中各个区域的温度为：一区175℃，二区213℃，三区225℃，四区为205℃，五区185℃；挤出温度为155℃，挤出转速为185r/min。然后经双螺杆挤出机挤出、干燥、切粒，得到成品。
制得的绝缘材料的性能测试结果如表1所示。
对比例2
（1）按照重量份称取环氧树脂80份、氯化聚乙烯橡胶60份、异戊橡胶40份、聚酰胺树脂45份、聚醋酸乙烯酯40份、纳米氧化钴25份、聚碳酸酯树脂20份、聚乙二醇15份、双金属偶联剂10份、二氢喹啉10份。
（2）将氯化聚乙烯橡胶、异戊橡胶混合，加入混炼机，在105℃下混炼10分钟。
（3）向混炼后的混合物中加入纳米氧化钴、双金属偶联剂、二氢喹啉，置于球磨机中球磨均匀，然后加入聚乙二醇继续混合，得到混合料。
（4）再向混合料中加入环氧树脂、聚酰胺树脂、聚醋酸乙烯酯、聚碳酸酯树脂，于95℃下混合均匀。设定双螺杆挤出机中各个区域的温度为：一区190℃，二区217℃，三区228℃，四区为215℃，五区205℃；挤出温度为165℃，挤出转速为230r/min。然后经双螺杆挤出机挤出、干燥、切粒，得到成品。
制得的绝缘材料的性能测试结果如表1所示。
将实施例1-4和对比例1-2的绝缘材料分别测试其耐压性能、体积电阻率以及在相对湿度95%、环境温度25℃下静置24h后的防潮效果。
表1
击穿电压（kV） 体积电阻率（Ω×cm） 绝缘电阻下降率
实施例1 2200 1.05×1019 8.6%
实施例2 2250 1.38×1019 7.9%
实施例3 2300 1.51×1019 6.2%
实施例4 2150 1.02×1019 9.0%
对比例1 550 1.77×1015 32.7%
对比例2 600 1.65×1015 35.2%
本发明以环氧树脂、氯化聚乙烯橡胶、异戊橡胶、聚酰胺树脂、聚醋酸乙烯酯、钛酸丁酯为主要成分，通过加入纳米氧化钴、聚碳酸酯树脂、聚乙二醇、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、偶联剂、抗氧剂，辅以混炼、球磨、挤出、干燥、造粒等工艺制备得到的绝缘材料经试验测定，具有优异的耐压特性，同时兼具耐潮湿的特点，具有良好的应用前景。
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 (6)

1.一种特高压绝缘材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：环氧树脂70-80份、氯化聚乙烯橡胶50-60份、异戊橡胶30-40份、聚酰胺树脂35-45份、聚醋酸乙烯酯30-40份、钛酸丁酯25-35份、纳米氧化钴20-25份、聚碳酸酯树脂10-20份、聚乙二醇10-15份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷5-15份、偶联剂5-10份、抗氧剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的特高压绝缘材料，其特征在于：所述的聚碳酸酯树脂在25℃下的相对密度为1.15。
3.根据权利要求1所述的特高压绝缘材料，其特征在于：所述的偶联剂选自钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的特高压绝缘材料，其特征在于：所述的抗氧化剂选自对苯二胺、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、二氢喹啉中的一种或几种。
5.根据权利要求1～4任一所述的特高压绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将氯化聚乙烯橡胶、异戊橡胶、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷混合，加入混炼机，在95-105℃下混炼5-10分钟；
（3）向混炼后的混合物中加入纳米氧化钴、偶联剂、抗氧剂，置于球磨机中球磨均匀，然后加入聚乙二醇继续混合，得到混合料；
（4）再向混合料中加入环氧树脂、聚酰胺树脂、聚醋酸乙烯酯、钛酸丁酯、聚碳酸酯树脂，于85-95℃下混合均匀，经双螺杆挤出机挤出、干燥、切粒，得到成品。
6.根据权利要求5所述的特高压绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中双螺杆挤出机中各个区域的设定温度为：一区175~190℃，二区213~217℃，三区225~228℃，四区为205~215℃，五区185~205℃；挤出温度为155~165℃，挤出转速为185~230r/min。
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