CN110713696A - 一种憎水耐电痕绝缘材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种憎水耐电痕绝缘材料及其制备方法，憎水耐电痕绝缘材料包括环氧树脂、填充料、色浆、固化剂、添加剂，其中各组份的重量比为：100:200~380:0.1~0.2:80~100:1~5；本发明憎水耐电痕绝缘材料制备方法简单，制备条件温和，对设备要求低，通过该方法制得的材料具有良好的机械性能、憎水性和耐电痕的优点，在电气绝缘领域具有广泛的应用价值，适用于产业化应用生产。
Description
技术领域
本发明属于绝缘保护材料领域，特别涉及一种憎水耐电痕绝缘材料及其制备方法。
背景技术
环氧树脂是电气绝缘材料中的重要一员，通常由液态双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂和脂肪族环氧树脂与酸酐类固化剂，以硅微粉或氧化铝为填充物，经过交联聚合而成。环氧树脂材料的特点为硬度高、固化方便、收缩率低、化学稳定，有优良的电绝缘性能，广泛应用到电气行业的各个方面。
随着科技发展的水平越来越高，对环氧树脂绝缘材料的综合性能要求也越来越高，提高绝缘材料的电绝缘性能、耐电痕性能及憎水性成为研究的重点。高电压开关设备中绝缘件的耐电痕是考察绝缘材料是否适用的重要指标。电痕劣化引起绝缘破坏是有机绝缘材料在电场中由放电形成的碳化导电发生的，是绝缘材料破坏的主要形式。耐漏电起痕指数越高，环氧树脂绝缘材料在高湿、污秽的环境下电绝缘性能越好，反之性能越差。同时，提高表面憎水性能够有效减少高湿环境对绝缘材料的破坏，进而提高环氧树脂绝缘材料的耐电痕性能。然而目前，市场上常用的环氧树脂不能满足上述性能。因此，研发一种同时具有耐电痕、电气性能好和憎水性高的绝缘材料对本领域具有十分重要的意义。
发明内容
为克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，本发明提供了一种具有憎水性（表面接触角≥105°）耐电痕（斜板耐电痕指数达到1A2.5级）的绝缘材料及其制备方法，该制备工艺具有操作简单，所制备出的绝缘件性能稳定，使其在电气设备各种领域具有广泛的应用价值。
为解决上述技术问题，本发明一种憎水耐电痕绝缘材料及其制备方法，主要技术方案为：
本发明憎水耐电痕绝缘材料包括环氧树脂、填充物、色浆、固化剂、添加剂，其中各组分重量比为环氧树脂：填充料：色浆：固化剂：添加剂=100:200~380:0.1~0.2:80~100:1~5。
进一步的，所述环氧树脂为液态双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、液态脂肪族环氧树脂的一种或者多种。
进一步的，所述填充物为硅微粉、氧化铝的一种或两种。
进一步的，所述色浆选为红色浆、白色浆、棕色浆、黑色浆中的一种或多种。
进一步的，所述固化剂为酸酐类固化剂，添加剂为有机硅类添加剂。
本发明另一目的是提供上述憎水耐电痕绝缘材料的制备方法，步骤如下：
将环氧树脂、色浆、添加剂混合，加热至60℃~70℃，在转速为50转/min~1000转/min下搅拌30min~60min，制得均匀混合物；
（2）保持温度60℃~70℃，将填充物少量多次投入到步骤（1）混合物中，在转速为100转/min~300转/min下高速搅拌40 min ~60 min，制成均匀的混合物；
（3）将固化剂投入步骤（2）混合物中，并将混合物温度降至50℃以下，搅拌10min~30min，转速为300转/分钟~1000转/分钟，制得完全均匀的混合物；
（4）将步骤（3）制得的混合物通过真空搅拌装置脱泡90分钟~120分钟，真空度梯度升高至真空度为100%，搅拌速率为500转/min~1000转/min，制得完全均匀的混合物；
（5）将步骤（4）制得的混合物通过注塑机进行反应成型，经后固化处理，即得憎水耐电痕绝缘材料。
本发明具有如下有益效果：
（1）本发明憎水耐电痕绝缘材料具有优良的耐电痕性能（斜板耐电痕指数达到1A2.5级）、表面憎水性好（接触角大于105°）的特点，在电气绝缘领域具有广泛的应用价值；
（2）本发明的制备方法简单，对设备要求低，成本低廉，适用于产业化应用生产。
具体实施方法
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明所述的范围仅限于以下的实施项。
除非另有定义，下文中所使用的技术术语与本领域技术人员通常理解含义相同。文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施的目的，并不是限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中使用的各种原材料、试剂、仪器和设备均可通过市场购买得到。
实施例1：本实施例憎水耐电痕绝缘材料由以下组分制成：E-51环氧树脂100g、硅微粉300g、红色浆0.2g、酸酐类固化剂85g、有机硅添加剂5g。
上述憎水耐电痕绝缘材料的制备方法如下：
（1）称取E-51环氧树脂、红色浆、有机硅添加剂并混合，加热至60℃，在转速为150转/min下搅拌60min，制得均匀混合物；
（2）保持温度60℃，将硅微粉少量多次投入到步骤（1）混合物中，在转速为300转/min下高速搅拌40 min，制成均匀的混合物；
（3）将酸酐类固化剂投入步骤（2）混合物中，并将混合物温度降至50℃以下，搅拌30min，转速为300转/分钟，制得完全均匀的混合物；
（4）将步骤（3）制得的混合物通过真空搅拌装置脱泡120min，真空度逐渐增加至真空度为100%，搅拌速率为500转/min，制得完全均匀的混合物；
（5）将步骤（4）制得的混合物通过注塑机进行反应成型，注塑压力0.15MPa，模具温度150℃，保压时间10min，经150℃后固化处理8h，即得憎水耐电痕绝缘材料。
实施例2：
本实施例憎水耐电痕绝缘材料由以下组分制成：双酚F环氧树脂100g、硅微粉350g、红色浆0.15g、酸酐类固化剂100g、有机硅添加剂3g。
上述憎水耐电痕绝缘材料的制备方法如下：
（1）称取双酚F环氧树脂、红色浆、有机硅添加剂并混合，加热至65℃，在转速为400转/min下搅拌50min，制得均匀混合物；
（2）保持温度65℃，将硅微粉少量多次投入到步骤（1）混合物中，在转速为200转/min下高速搅拌50 min，制成均匀的混合物；
（3）将酸酐类固化剂投入步骤（2）混合物中，并将混合物温度降至50℃以下，搅拌20min，转速为500转/分钟，制得完全均匀的混合物；
（4）将步骤（3）制得的混合物通过真空搅拌装置脱泡100min，真空度逐渐增加至真空度为100%，搅拌速率为700转/min，制得完全均匀的混合物；
（5）将步骤（4）制得的混合物通过注塑机进行反应成型，注塑压力0.2MPa，模具温度160℃，保压时间8min，经145℃后固化处理8h，即得憎水耐电痕绝缘材料。
实施例3：
本实施例憎水耐电痕绝缘材料由以下组分制成：液态脂肪族环氧树脂100g、氧化铝250g、红色浆0.1g+白色浆0.05g、酸酐类固化剂80g、有机硅添加剂1g。
上述憎水耐电痕绝缘材料的制备方法如下：
（1）称取液态脂肪族环氧树脂、红色浆+白色浆、有机硅添加剂并混合，加热至70℃，在转速为900转/min下搅拌30min，制得均匀混合物；
（2）保持温度70℃，将氧化铝少量多次投入到步骤（1）混合物中，在转速为100转/min下高速搅拌60min，制成均匀的混合物；
（3）将酸酐类固化剂投入步骤（2）混合物中，并将混合物温度降至50℃以下，搅拌10min，转速为900转/分钟，制得完全均匀的混合物；
（4）将步骤（3）制得的混合物通过真空搅拌装置脱泡90min，真空度逐渐增加至真空度为100%，搅拌速率为1000转/min，制得完全均匀的混合物；
（5）将步骤（4）制得的混合物通过注塑机进行反应成型，注塑压力0.1MPa，模具温度150℃，保压时间8min，经145℃后固化处理10h，即得憎水耐电痕绝缘材料。
对比实施例：
本实施例材料由以下组分制成：E-51环氧树脂100g、硅微粉280g、黑色浆0.15g、酸酐类固化剂80g。
上述材料制备工艺如下：
（1）称取脂肪族环氧树脂、黑色浆混合，搅拌均匀；
（2）少量多次投入硅微粉，搅拌50min，得到均匀混合物；
（3）投入酸酐类固化剂，高速搅拌20min，至原材料分散均匀；
（4）真空搅拌脱泡100min，制得完全均匀的混合物；
（5）将混合物通过注塑机进行反应成型，注塑压力0.15MPa，模具温度150℃，保压时间8min，经145℃后固化处理8h，即得电气绝缘用耐电痕材料。
实施例1-3与对比实施例制备得到的环氧树脂绝缘材料经测试，其电气强度（kV/mm）、表面接触角和耐电痕指数如表1所示：
表1：实施例1-3与对比例制备得到环氧树脂绝缘材料的性能比较
通过相关参数对比，可明显看出实施例1-3制备得到的环氧树脂绝缘材料具有电气强度高、表面憎水性强、耐电痕参数好的特点，在电气绝缘领域具有广泛的应用价值。
Claims (6)
1.一种憎水耐电痕绝缘材料，其特征在于：包括环氧树脂、填充料、色浆、固化剂、添加剂，各组分的重量比为环氧树脂:填充料:色浆:固化剂:添加剂=100:200~380:0.1~0.2:80~100:1~5。
2.根据权利要求1所述的憎水耐电痕绝缘材料，其特征在于：环氧树脂为液态双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、液态脂肪族环氧树脂的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的憎水耐电痕绝缘材料，其特征在于：填充物为硅微粉和/或氧化铝。
4.根据权利要求1所述的憎水耐电痕绝缘材料，其特征在于：色浆为红色浆、白色浆、棕色浆、黑色浆中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的憎水耐电痕绝缘材料，其特征在于：固化剂为酸酐类固化剂；添加剂为有机硅类添加剂。
6.权利要求1-5中任一项所述的憎水耐电痕绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将环氧树脂、色浆、添加剂混合，加热至60℃~70℃，在转速为50转/min~1000转/min下搅拌30min~60min，制得均匀混合物；
（2）保持温度60℃~70℃，将填充物少量多次投入到步骤（1）混合物中，在转速为100转/min~300转/min下高速搅拌40 min ~60 min，制成均匀的混合物；
（3）将固化剂投入步骤（2）混合物中，并将混合物温度降至50℃以下，搅拌10min~30min，转速为300转/min~1000转/min，制得完全均匀的混合物；
（4）将步骤（3）制得的混合物通过真空搅拌装置脱泡90min~120min，真空度逐渐增加至真空度为100%，搅拌速率为500转/min~1000转/min，制得完全均匀的混合物；
（5）将步骤（4）制得的混合物通过注塑机进行反应成型，经后固化处理，即得憎水耐电痕绝缘材料。
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