CN107266863A - 非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料及其制备方法，所述复合绝缘材料由包括经烧结的非线性电导率无机颗粒、环氧树脂基体和固化剂制备而得，所述经烧结的非线性电导率无机颗粒与所述环氧树脂基体的质量比为3～7：10；所述固化剂与环氧树脂基体的质量比为1:3～4。本发明的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料是将一定含量的具有非线性电导率的经过烧结的碳化硅和氧化锌等无机颗粒加入环氧树脂基体中而得到的，其电导率在电场强度较低的时候非常小，但是当场强增加到一定程度的时候，其电导率将急剧增大；本发明的非线性电导率的环氧树脂复合绝缘材料在特殊场合具有较大的应用价值，比如可以均匀电场分布，减少局部放电等等。
Description
技术领域
本发明属于绝缘材料技术领域，更具体地，本发明涉及一种非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料及其制备方法。
背景技术
在高压设备的绝缘环节，电场的不均匀分布经常会引起局部放电或者沿面闪络的发生。具有非线性电导率的绝缘材料可以起到均匀电场的作用，有利于减少故障的发生。
国内外学者将具有非线性电导率的无机颗粒(如ZnO和SiC)加入绝缘材料，获得具有非线性电导率的复合绝缘材料。并且通过一系列仿真来验证，非线性电导复合绝缘材料应用于直流高压设备具有均匀内部电场的作用。ABB开发的非线性电导EPDM已经成功应用于直流电缆附件。
GIS内的盆式绝缘子由环氧浇注而成，长期以来沿面闪络是盆式绝缘子亟待解决的重要问题。如果环氧树脂具有非线性电导率并且应用于盆式绝缘子，将起到均匀电场并且抑制沿面闪络的功能。
发明内容
基于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：
一种非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料，所述复合绝缘材料由包括经烧结的非线性电导率无机颗粒、环氧树脂基体和固化剂制备而得，所述经烧结的非线性电导率无机颗粒与所述环氧树脂基体的质量比为3～7：10，所述固化剂与环氧树脂基体的质量比为1:3～4。
在其中一些实施例中，所述经烧结的非线性电导率无机颗粒与所述环氧树脂基体的质量比为5：10。
在其中一些实施例中，所述固化剂与环氧树脂基体的质量比为1:3。
在其中一些实施例中，所述非线性电导率无机颗粒为粒径为10～50μm的SiC或ZnO；所述环氧树脂基体为缩水甘油醚类的双酚A环氧树脂；所述固化剂为聚酰胺树脂。
本发明还提供了上述非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)、将经烧结的非线性电导率无机颗粒充分研磨后烘干，加入至纯净的环氧树脂基体中，真空环境下，搅拌和超声处理，使其均匀混合；所述经烧结的非线性电导率无机颗粒与所述环氧树脂基体的质量比为3～7：10；
(2)、真空环境下，在加入固化剂，搅拌使其均匀混合；所述固化剂与环氧树脂基体的质量比为1:3～4；
(3)、真空环境下，加热至110±20℃，使其流动性达到最强，倒模成型，室温静置20～28小时，拆除模具，即得。
在其中一些实施例中，步骤(1)中所述烘干条件为：100℃的烘箱中烘烤12小时，以去除颗粒中的残留水分。
在其中一些实施例中，步骤(1)中所述搅拌时间为2±0.5小时，所述超声处理时间为1±0.5小时。
在其中一些实施例中，步骤(3)中所述加热温度为100℃，此时流动性达到最强。
纯净的环氧树脂基体虽然电导率很小，但是没有非线性特征，即电导率随着场强的增加只有微弱的增长，本发明将非线性电导率无机填料添加至环氧树脂，并制作出具有非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料是将一定含量的具有非线性电导率的经过烧结的碳化硅和氧化锌等无机颗粒加入环氧树脂基体中而得到的，其电导率在电场强度较低的时候非常小，但是当场强增加到一定程度的时候，其电导率将急剧增大；
2、本发明的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料的制备方法工艺简单，适合大规模生产，这种具有非线性电导率的环氧树脂复合绝缘材料在特殊场合具有较大的应用价值，比如可以均匀电场分布，减少局部放电等等。
附图说明
图1是试验例里实施例1～3的不同SiC添加量的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料的电导率测量结果。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步叙述本发明，本发明未述及之处适用于现有技术。下面给出本发明的具体实施例，但实施例仅是为了进一步详细叙述本说明，并不限制本发明的权利要求。以下实施例中所使用的试剂或原料，如无特殊说明，均来源于市售。
实施例1
本实施例的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料，由以下重量份的原料制备而得：
经烧结的非线性电导率无机颗粒 30份
环氧树脂基体 100份
固化剂 30份
其中，经烧结的非线性电导率无机颗粒为微米SiC，尺寸为20微米，环氧树脂基体为缩水甘油醚类的双酚A环氧树脂，固化剂为聚酰胺树脂。
本实施例的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、取经过烧结的非线性电导率无机颗粒，充分研磨后在100℃的烘箱中烘干12小时，备用；
(2)、称取30份经过干燥处理的非线性电导率无机颗粒，加入100份纯净的环氧树脂基体中；
(3)、在真空环境下，将混合液机械搅拌2小时，然后超声处理1小时，使其混合均匀；
(4)、真空环境下，取30份的固化剂加入混合液，搅拌半小时，使其均匀混合；
(5)、真空环境下，加热混合液至100℃，使其流动性达到最强，倒入洁净模具中成型；
(6)、室温静置24小时，待其完全固化，拆除模具，即可得到本实施例的掺杂量为30wt％的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料。
实施例2
本实施例的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料，由以下重量份的原料制备而得：
经烧结的非线性电导率无机颗粒 50份
环氧树脂基体 100份
固化剂 30份
其中，经烧结的非线性电导率无机颗粒为微米SiC，尺寸为20微米，环氧树脂基体为缩水甘油醚类的双酚A环氧树脂，固化剂为聚酰胺树脂。
本实施例的掺杂量为50wt％的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料，由以下重量份的原料制备而得：
经烧结的非线性电导率无机颗粒 70份
环氧树脂基体 100份
固化剂 30份
其中，经烧结的非线性电导率无机颗粒为微米SiC，尺寸为20微米，环氧树脂基体为缩水甘油醚类的双酚A环氧树脂，固化剂为聚酰胺树脂。
本实施例的掺杂量为70wt％的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料的制备方法同实施例1。
试验例实施例1～3的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料的电导率测量
图1是实施例1～3的不同SiC添加量的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料的电导率测量结果。
由图1可以看出纯净的环氧树脂电导率没有非线性特征，添加量为30wt％、50wt％和70wt％的环氧树脂/SiC复合绝缘材料具有明显的非线性特征，当外加电场强度增加到某个阈值的时候，电导率就会随着电急剧增大。随着SiC添加量的增加，电导率的非线性特征增强，非线性场强阈值降低。
值得注意的是，环氧树脂/SiC复合绝缘材料的非线性电导率是以电导率的增加为代价的，这会导致绝缘材料在运行过程中的漏电流增大，击穿场强降低等负面问题。因此，在实际应用的时候，应当权衡利弊，选择合适的SiC添加量，使效益达到最优。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料，其特征在于，所述复合绝缘材料由包括经烧结的非线性电导率无机颗粒、环氧树脂基体和固化剂制备而得，所述经烧结的非线性电导率无机颗粒与所述环氧树脂基体的质量比为3～7：10，所述固化剂与环氧树脂基体的质量比为1:3～4。
2.根据权利要求1所述的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料，其特征在于，所述经烧结的非线性电导率无机颗粒与所述环氧树脂基体的质量比为5：10。
3.根据权利要求1所述的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料，其特征在于，所述固化剂与环氧树脂基体的质量比为1:3。
4.根据权利要求1～3任一项所述的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料，其特征在于，所述非线性电导率无机颗粒为粒径10～50μm的ZnO或SiC。
5.根据权利要求1～3任一项所述的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料，其特征在于，所述环氧树脂基体为双酚A环氧树脂。
6.根据权利要求1～3任一项所述的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料，其特征在于，所述固化剂为聚酰胺树脂。
7.权利要求1～6任一项所述的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、将经烧结的非线性电导率无机颗粒充分研磨后烘干，加入至纯净的环氧树脂基体中，真空环境下，搅拌和超声处理，使其均匀混合；所述经烧结的非线性电导率无机颗粒与所述环氧树脂基体的质量比为3～7:10；
(2)、真空环境下，在加入固化剂，搅拌使其均匀混合；所述固化剂与环氧树脂基体的质量比为1:3～4；
(3)、真空环境下，加热至110±20℃，倒模成型，室温静置20～28小时，拆除模具，即得。
8.根据权利要求7所述的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述烘干条件为：100℃的烘箱中烘烤12小时。
9.根据权利要求7所述的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌时间为2±0.5小时，所述超声处理时间为1±0.5小时。
10.根据权利要求7所述的非线性电导率环氧树脂复合绝缘材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述加热温度为100℃。
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