CN106517889A - 一种适用于变电站的绝缘地坪材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于变电站的绝缘地坪材料及其制备方法，由以下组分按重量份数配比组成：环氧树脂19～38份、丙烯酸树脂12～28份、异氰酸酯11～25份、消泡剂2～5份、润湿分散剂1～3份、吸水剂2～5份、催化剂1～4份、石墨7～12份、二氧化硅7～13份、氧化铝7～13份、氧化镁6～12份、氧化钙2～11份、氧化铁6～17份、碳酸钠3～12份、盐酸3～17份、硼砂8～19份。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明所述适用于变电站的绝缘地坪材料能够不受温度、湿度等环境因素的影响，电阻率值保持稳定；(2)本发明所述适用于变电站的绝缘地坪材料具有良好的力学性能和化学性能。

Description

一种适用于变电站的绝缘地坪材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料化学领域，涉及一种地坪材料，尤其涉及一种适用于变电站的绝缘地坪材料及其制备方法。
背景技术
随着我国电力行业的发展，电力系统对接地的要求也更加严格。变电站接地系统不仅关系到变电站的正常、可靠运行，而且对运行人员和设备本身的安全也起着至关重要的作用。然而，目前越来越多的变电站选择建设在高土壤电阻率地区，同时伴随高电压等级变电站中采用HGIS和GIS设备日趋增多、变电站占地面积不断减小、电力系统建设规模不断扩大等诸多不利因素的叠加，多数变电站接地网建成后，其接触电势不能满足规程的要求。而且，因地形、地质条件的限制，扩大接地网的面积有困难，全面增设均压带或采取降阻措施又不经济时，经常使用的办法是在经常维护的通道、操作机构的四周、保护网附近铺设绝缘地坪，而绝缘地坪的电阻率值是校验接触电势是否满足要求的关键。
接触电位差是指接地(故障)电流流过接地装置时，大地表面形成分布电位，在地面上离设备水平距离为0.8m处与设备、构架或墙壁离地面垂直距离1.8m处2点之间的电位差。由于地网网孔的存在形成的网孔内各点对接地网的电位差，将网孔中心对地网接地极的最大电位差称为最大接触电位差。为了防止接地故障发生时运行人员操作外壳接地的带电设备所造成的触点危险，接地设计时应将接触电势限制在规范要求的安全值范围内。
目前国内变电站设计中，操作绝缘地坪的材质采用各不相同，主要有铺设碎石、卵石、地砖和沥青地面等。在全面推广的“两型一化”变电站设计导则中明确规定：户外变电站不应采用人工绿化草坪，配电装置场地可采用碎石、卵石或灰土封闭等地坪处理方式，当采用碎石、卵石时不设操作地坪。
国内的接地规范仅对部分土、砂、岩石和混凝土、矿等材料的电阻率值做了粗略的交代，而变电站中由单独或不同材料混合组成的操作绝缘地坪的电阻率值没有交代完整或根本没有提及。当设计人员在校核增设操作绝缘地坪后变电站内的接触电势时，仅能依据部分接地规范附表中部分数值并辅助设计经验估算在最恶劣情况下变电站绝缘地坪的电阻率值，这样不但给变电站运行人员带来极大的安全隐患，而且也无法正确判断变电站的接地网是否能够满足安全运行的要求。因此，操作绝缘地坪材料的绝缘性能研究势在必行。
现有技术中采用如下几种方案作为核电站的绝缘地坪：(1)碎石垫层组成的操作绝缘地坪，碎石的粒径为30～50mm；(2)卵石垫层组成的操作绝缘地坪，卵石的粒径为30～50mm；(3)混凝土垫层组成的操作绝缘地坪；(4)沥青拌碎石垫层组成的操作绝缘地坪；(5)由上层采用广场砖铺设，中间采用碎石拌沥青垫层，下层采用混凝土垫层共同组成的复合型操作绝缘地坪。
然而，由于温度和和湿度都不同程度地对材料的电阻率值产生一定的影响。因此，上述5中材质的操作绝缘地坪的电阻率值随着温度和湿度的变化产生不稳定因素，在生产实践过程中影响了工作进程。
发明内容
本发明的目的是：为了克服现有技术的缺陷，获得一种对温度、湿度等环境因素的变化不敏感，电阻率值稳定的绝缘地坪，本发明提供了一种适用于变电站的绝缘地坪材料及其制备方法。
技术方案：一种适用于变电站的绝缘地坪材料，由以下组分按重量份数配比组成：环氧树脂19～38份、丙烯酸树脂12～28份、异氰酸酯11～25份、消泡剂2～5份、润湿分散剂1～3份、吸水剂2～5份、催化剂1～4份、石墨7～12份、二氧化硅7～13份、氧化铝7～13份、氧化镁6～12份、氧化钙2～11份、氧化铁6～17份、碳酸钠3～12份、盐酸3～17份、硼砂8～19份。
优选的，所述适用于变电站的绝缘地坪材料由以下组分按重量份数配比组成：环氧树脂32份、丙烯酸树脂25份、异氰酸酯21份、消泡剂3份、润湿分散剂2份、吸水剂3份、催化剂2份、石墨9份、二氧化硅10份、氧化铝11份、氧化镁9份、氧化钙8份、氧化铁13份、碳酸钠9份、盐酸14份、硼砂16份。
一种适用于变电站的绝缘地坪材料的制备方法，包含以下步骤：
(1)地坪材料基体制备：将环氧树脂和丙烯酸树脂加入密炼机中，共混温度为92～116℃，共混时间为1～3.5小时，降温至65～80℃后向其中滴加乙醇，搅拌混匀后加入消泡剂和润湿分散剂，并在58～70℃条件下保温8～13小时；
(2)第一改性剂制备：将石墨和二氧化硅混合，向其中加入氢氧化钠，置于磁力搅拌器上，温度为56～68℃、转速为200～300转/分钟，搅拌至体系为分散均匀的胶体状，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将异氰酸酯、氧化铁和碳酸钠混合，置于电炉中，在65～78℃条件下加热32～50分钟；向其中滴加质量分数为7～12％的盐酸，搅拌成糊状，即得第二改性剂；
(4)第一次改性：将第一改性剂加入步骤(1)制得的基体中，将密炼机内的温度控制为98～125℃，反应6～17分钟，反应结束后降至79℃，保温1～4小时；
(5)第二次改性：将第二改性剂加入第一次改性后的产物中，密炼机内温度控制为65～82℃，反应10～22分钟，反应结束后降至56℃，保温1～3小时；
(6)性能增强：将氧化铝、氧化镁和氧化钙加入经第二次改性后的产物中，将密炼机温度升高为68～72℃，搅拌反应9～15分钟；
(7)收料：将吸水剂、催化剂和硼砂同时加入步骤(6)获得的产物中，将温度控制为56～65℃，反应时间为35～55分钟，即可制得。
优选的，步骤(1)地坪材料基体制备：将环氧树脂和丙烯酸树脂加入密炼机中，共混温度为108℃，共混时间为2.5小时，降温至72℃后向其中滴加乙醇，搅拌混匀后加入消泡剂和润湿分散剂，并在66℃条件下保温9小时。
优选的，步骤(2)第一改性剂制备：将石墨和二氧化硅混合，向其中加入氢氧化钠，置于磁力搅拌器上，温度为62℃、转速为260转/分钟，搅拌至体系为分散均匀的胶体状，即得第一改性剂。
优选的，步骤(3)第二改性剂制备：将异氰酸酯、氧化铁和碳酸钠混合，置于电炉中，在72℃条件下加热46分钟；向其中滴加质量分数为9％的盐酸，搅拌成糊状，即得第二改性剂。
优选的，步骤(4)第一次改性：将第一改性剂加入步骤(1)制得的基体中，将密炼机内的温度控制为116℃，反应13分钟，反应结束后降至79℃，保温2.5小时。
优选的，步骤(5)第二次改性：将第二改性剂加入第一次改性后的产物中，密炼机内温度控制为75℃，反应18分钟，反应结束后降至56℃，保温2小时。
优选的，步骤(6)性能增强：将氧化铝、氧化镁和氧化钙加入经第二次改性后的产物中，将密炼机温度升高为70℃，搅拌反应13分钟。
优选的，步骤(7)收料：将吸水剂、催化剂和硼砂同时加入步骤(6)获得的产物中，将温度控制为62℃，反应时间为46分钟，即可制得。
有益效果：(1)本发明所述适用于变电站的绝缘地坪材料能够不受温度、湿度等环境因素的影响，电阻率值保持稳定；(2)本发明所述适用于变电站的绝缘地坪材料具有良好的力学性能和化学性能。
具体实施方式
实施例1
一种适用于变电站的绝缘地坪材料，由以下组分按重量份数配比组成：环氧树脂19份、丙烯酸树脂12份、异氰酸酯11份、消泡剂2份、润湿分散剂1份、吸水剂2份、催化剂1份、石墨7份、二氧化硅7份、氧化铝7份、氧化镁6份、氧化钙2份、氧化铁6份、碳酸钠3份、盐酸3份、硼砂8份。
一种适用于变电站的绝缘地坪材料的制备方法，包含以下步骤：
(1)地坪材料基体制备：将环氧树脂和丙烯酸树脂加入密炼机中，共混温度为92℃，共混时间为1小时，降温至65℃后向其中滴加乙醇，搅拌混匀后加入消泡剂和润湿分散剂，并在58℃条件下保温8小时；
(2)第一改性剂制备：将石墨和二氧化硅混合，向其中加入氢氧化钠，置于磁力搅拌器上，温度为56℃、转速为200转/分钟，搅拌至体系为分散均匀的胶体状，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将异氰酸酯、氧化铁和碳酸钠混合，置于电炉中，在65℃条件下加热32分钟；向其中滴加质量分数为7％的盐酸，搅拌成糊状，即得第二改性剂；
(4)第一次改性：将第一改性剂加入步骤(1)制得的基体中，将密炼机内的温度控制为98℃，反应6分钟，反应结束后降至79℃，保温1小时；
(5)第二次改性：将第二改性剂加入第一次改性后的产物中，密炼机内温度控制为65℃，反应10分钟，反应结束后降至56℃，保温1小时；
(6)性能增强：将氧化铝、氧化镁和氧化钙加入经第二次改性后的产物中，将密炼机温度升高为68℃，搅拌反应9分钟；
(7)收料：将吸水剂、催化剂和硼砂同时加入步骤(6)获得的产物中，将温度控制为56℃，反应时间为35分钟，即可制得。
实施例2
一种适用于变电站的绝缘地坪材料，由以下组分按重量份数配比组成：环氧树脂32份、丙烯酸树脂25份、异氰酸酯21份、消泡剂3份、润湿分散剂2份、吸水剂3份、催化剂2份、石墨9份、二氧化硅10份、氧化铝11份、氧化镁9份、氧化钙8份、氧化铁13份、碳酸钠9份、盐酸14份、硼砂16份。
一种适用于变电站的绝缘地坪材料的制备方法，包含以下步骤：
(1)地坪材料基体制备：将环氧树脂和丙烯酸树脂加入密炼机中，共混温度为108℃，共混时间为2.5小时，降温至72℃后向其中滴加乙醇，搅拌混匀后加入消泡剂和润湿分散剂，并在66℃条件下保温9小时；
(2)第一改性剂制备：将石墨和二氧化硅混合，向其中加入氢氧化钠，置于磁力搅拌器上，温度为62℃、转速为260转/分钟，搅拌至体系为分散均匀的胶体状，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将异氰酸酯、氧化铁和碳酸钠混合，置于电炉中，在72℃条件下加热46分钟；向其中滴加质量分数为9％的盐酸，搅拌成糊状，即得第二改性剂；
(4)第一次改性：将第一改性剂加入步骤(1)制得的基体中，将密炼机内的温度控制为116℃，反应13分钟，反应结束后降至79℃，保温2.5小时；
(5)第二次改性：将第二改性剂加入第一次改性后的产物中，密炼机内温度控制为75℃，反应18分钟，反应结束后降至56℃，保温2小时；
(6)性能增强：将氧化铝、氧化镁和氧化钙加入经第二次改性后的产物中，将密炼机温度升高为70℃，搅拌反应13分钟；
(7)收料：将吸水剂、催化剂和硼砂同时加入步骤(6)获得的产物中，将温度控制为62℃，反应时间为46分钟，即可制得。
实施例3
一种适用于变电站的绝缘地坪材料，由以下组分按重量份数配比组成：环氧树脂38份、丙烯酸树脂28份、异氰酸酯25份、消泡剂5份、润湿分散剂3份、吸水剂5份、催化剂4份、石墨12份、二氧化硅13份、氧化铝13份、氧化镁12份、氧化钙11份、氧化铁17份、碳酸钠12份、盐酸17份、硼砂19份。
一种适用于变电站的绝缘地坪材料的制备方法，包含以下步骤：
(1)地坪材料基体制备：将环氧树脂和丙烯酸树脂加入密炼机中，共混温度为116℃，共混时间为3.5小时，降温至80℃后向其中滴加乙醇，搅拌混匀后加入消泡剂和润湿分散剂，并在70℃条件下保温13小时；
(2)第一改性剂制备：将石墨和二氧化硅混合，向其中加入氢氧化钠，置于磁力搅拌器上，温度为68℃、转速为300转/分钟，搅拌至体系为分散均匀的胶体状，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将异氰酸酯、氧化铁和碳酸钠混合，置于电炉中，在78℃条件下加热50分钟；向其中滴加质量分数为12％的盐酸，搅拌成糊状，即得第二改性剂；
(4)第一次改性：将第一改性剂加入步骤(1)制得的基体中，将密炼机内的温度控制为125℃，反应17分钟，反应结束后降至79℃，保温4小时；
(5)第二次改性：将第二改性剂加入第一次改性后的产物中，密炼机内温度控制为82℃，反应22分钟，反应结束后降至56℃，保温3小时；
(6)性能增强：将氧化铝、氧化镁和氧化钙加入经第二次改性后的产物中，将密炼机温度升高为72℃，搅拌反应15分钟；
(7)收料：将吸水剂、催化剂和硼砂同时加入步骤(6)获得的产物中，将温度控制为65℃，反应时间为55分钟，即可制得。
对照例1
与实施例2的区别在于，为进行第一次改性，具体如下：
一种适用于变电站的绝缘地坪材料，由以下组分按重量份数配比组成：环氧树脂32份、丙烯酸树脂25份、异氰酸酯21份、消泡剂3份、润湿分散剂2份、吸水剂3份、催化剂2份、氧化铝11份、氧化镁9份、氧化钙8份、氧化铁13份、碳酸钠9份、盐酸14份、硼砂16份。
一种适用于变电站的绝缘地坪材料的制备方法，包含以下步骤：
(1)地坪材料基体制备：将环氧树脂和丙烯酸树脂加入密炼机中，共混温度为108℃，共混时间为2.5小时，降温至72℃后向其中滴加乙醇，搅拌混匀后加入消泡剂和润湿分散剂，并在66℃条件下保温9小时；
(2)改性剂制备：将异氰酸酯、氧化铁和碳酸钠混合，置于电炉中，在72℃条件下加热46分钟；向其中滴加质量分数为9％的盐酸，搅拌成糊状，即得改性剂；
(3)改性：将改性剂加入地坪材料基体中，密炼机内温度控制为75℃，反应18分钟，反应结束后降至56℃，保温2小时；
(4)性能增强：将氧化铝、氧化镁和氧化钙加入经改性后的产物中，将密炼机温度升高为70℃，搅拌反应13分钟；
(5)收料：将吸水剂、催化剂和硼砂同时加入步骤(4)获得的产物中，将温度控制为62℃，反应时间为46分钟，即可制得。
对实施例1～3和对照例1制备获得的适用于变电站的绝缘地坪材料进行检测，结果如下表所示：

Claims (10)

1.一种适用于变电站的绝缘地坪材料，其特征在于，由以下组分按重量份数配比组成：环氧树脂19～38份、丙烯酸树脂12～28份、异氰酸酯11～25份、消泡剂2～5份、润湿分散剂1～3份、吸水剂2～5份、催化剂1～4份、石墨7～12份、二氧化硅7～13份、氧化铝7～13份、氧化镁6～12份、氧化钙2～11份、氧化铁6～17份、碳酸钠3～12份、盐酸3～17份、硼砂8～19份。
2.根据权利要求1所述的一种适用于变电站的绝缘地坪材料，其特征在于，由以下组分按重量份数配比组成：环氧树脂32份、丙烯酸树脂25份、异氰酸酯21份、消泡剂3份、润湿分散剂2份、吸水剂3份、催化剂2份、石墨9份、二氧化硅10份、氧化铝11份、氧化镁9份、氧化钙8份、氧化铁13份、碳酸钠9份、盐酸14份、硼砂16份。
3.权利要求1所述的一种适用于变电站的绝缘地坪材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)地坪材料基体制备：将环氧树脂和丙烯酸树脂加入密炼机中，共混温度为92～116℃，共混时间为1～3.5小时，降温至65～80℃后向其中滴加乙醇，搅拌混匀后加入消泡剂和润湿分散剂，并在58～70℃条件下保温8～13小时；
(2)第一改性剂制备：将石墨和二氧化硅混合，向其中加入氢氧化钠，置于磁力搅拌器上，温度为56～68℃、转速为200～300转/分钟，搅拌至体系为分散均匀的胶体状，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将异氰酸酯、氧化铁和碳酸钠混合，置于电炉中，在65～78℃条件下加热32～50分钟；向其中滴加质量分数为7～12％的盐酸，搅拌成糊状，即得第二改性剂；
(4)第一次改性：将第一改性剂加入步骤(1)制得的基体中，将密炼机内的温度控制为98～125℃，反应6～17分钟，反应结束后降至79℃，保温1～4小时；
(5)第二次改性：将第二改性剂加入第一次改性后的产物中，密炼机内温度控制为65～82℃，反应10～22分钟，反应结束后降至56℃，保温1～3小时；
(6)性能增强：将氧化铝、氧化镁和氧化钙加入经第二次改性后的产物中，将密炼机温度升高为68～72℃，搅拌反应9～15分钟；
(7)收料：将吸水剂、催化剂和硼砂同时加入步骤(6)获得的产物中，将温度控制为56～65℃，反应时间为35～55分钟，即可制得。
4.根据权利要求3所述的一种适用于变电站的绝缘地坪材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)地坪材料基体制备：将环氧树脂和丙烯酸树脂加入密炼机中，共混温度为108℃，共混时间为2.5小时，降温至72℃后向其中滴加乙醇，搅拌混匀后加入消泡剂和润湿分散剂，并在66℃条件下保温9小时。
5.根据权利要求3所述的一种适用于变电站的绝缘地坪材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)第一改性剂制备：将石墨和二氧化硅混合，向其中加入氢氧化钠，置于磁力搅拌器上，温度为62℃、转速为260转/分钟，搅拌至体系为分散均匀的胶体状，即得第一改性剂。
6.根据权利要求3所述的一种适用于变电站的绝缘地坪材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)第二改性剂制备：将异氰酸酯、氧化铁和碳酸钠混合，置于电炉中，在72℃条件下加热46分钟；向其中滴加质量分数为9％的盐酸，搅拌成糊状，即得第二改性剂。
7.根据权利要求3所述的一种适用于变电站的绝缘地坪材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)第一次改性：将第一改性剂加入步骤(1)制得的基体中，将密炼机内的温度控制为116℃，反应13分钟，反应结束后降至79℃，保温2.5小时。
8.根据权利要求3所述的一种适用于变电站的绝缘地坪材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)第二次改性：将第二改性剂加入第一次改性后的产物中，密炼机内温度控制为75℃，反应18分钟，反应结束后降至56℃，保温2小时。
9.根据权利要求3所述的一种适用于变电站的绝缘地坪材料的制备方法，其特征在于，步骤(6)性能增强：将氧化铝、氧化镁和氧化钙加入经第二次改性后的产物中，将密炼机温度升高为70℃，搅拌反应13分钟。
10.根据权利要求3所述的一种适用于变电站的绝缘地坪材料的制备方法，其特征在于，步骤(7)收料：将吸水剂、催化剂和硼砂同时加入步骤(6)获得的产物中，将温度控制为62℃，反应时间为46分钟，即可制得。
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