CN115838613A - 一种电力复合脂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电力复合脂及其制备方法和应用，以重量份计，所述电力复合脂包括95～105份基础油、5～10份导电填料和40～60份增稠剂。本发明中，所述电力复合脂的制备方法包括：(1)将基础油与导电填料混合分散，得到物料A；(2)将步骤(1)得到的物料A与增稠剂混合分散，得到所述电力复合脂。本发明提供的电力复合脂，通过特定含量的基础油、导电填料和增稠剂复配，使得所述电力复合脂不仅导电性能好，且耐高温，有利于提高电力复合脂的使用寿命，能够在大电流工况下使用。
Description
技术领域
本发明属于电力复合脂材料技术领域，具体涉及一种电力复合脂及其制备方法和应用。
背景技术
电力复合脂又被称为导电膏，是一种由基础油、增稠剂以及导电填料等物质混合并且均匀分散的导电膏体，主要用于电气设备的连接部位，起到减小接触电阻的作用。其中基础油和导电填料的种类对电力复合脂本身性能的优劣影响最大。
电接触是指电流流过两个互相接触的导体的一种物理化学现象，广泛存在于电力系统中各种电气设备之间。但是在实际运行过程中发现，有些电气连接部位的电力复合脂出现提前老化，使用寿命达不到预期的问题，通过大电流温升试验发现，当铜排中流过额定电流比较大时，由于电流的热效应会使铜排搭接部位温升达到50℃以上，考虑到环境温度后，我们可以发现在南方的环境中，电气连接部位的温度有可能达到75℃以上，因此长期处于运行状态的电力复合脂将长期面临高温的作用，因此，在保证优异的导电性能的前提下，提高电力复合脂的耐热性，能够从根本上提高电力复合脂的使用寿命。
例如，CN108456428A公开了一种具有耐辐照性能的高效电力复合脂及其制备方法，所述电力复合脂包括特制电力脂专用油、导电金属粉、抗辐照剂和白炭黑。所述电力复合脂具有滴点温度高、附着性好、理化性质稳定及优良的耐辐照性能。但是其电阻率较高，导电性欠佳。
CN1356699A公开一种导电膏及降低室内强电接头电阻的方法，包括油状介质凡士林和导电性能良好的金属粉末，其优点是它填充金属连接的空隙中，增大接触面，扩大了载流量，可有效防止电路发热、起火燃烧和断路现象，减少线损。但是所述电力复合脂采用凡士林作为基础油，耐热性差且在高温条件下使用性差。
因此，开发一种耐高温、导电性好，使用时间长的电力复合脂，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电力复合脂及其制备方法和应用。所述电力复合脂通过特定含量的基础油、导电填料和增稠剂复配，使得所述电力复合脂不仅导电性能好，且耐高温，有利于提高电力复合脂的使用寿命，适用于大电流工况下使用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种电力复合脂，以重量份计，所述电力复合脂包括95～105份基础油、5～10份导电填料和40～60份增稠剂。
本发明中，所述电力复合脂，通过基础油、导电填料和增稠剂以特定含量复配，使得所述电力复合脂耐高温性能好，能够长时间在高温条件下使用，且导电性能优异，润滑性好，在低温下也可以使用。
优选地，以重量份计，所述电力复合脂包括95～105份基础油，例如可以为96份、97份、98份、99份、100份、101份、102份、103份、104份等。
优选地，以重量份计，所述电力复合脂包括5～10份导电填料，例如可以为5.2份、5.5份、5.8份、6份、6.2份、6.5份、6.8份、7份、7.2份、7.5份、7.8份、8份、8.2份、8.5份、8.8份、9份、9.2份、9.5份、9.8份等。
优选地，以重量份计，所述电力复合脂包括40～60份增稠剂，例如可以为41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份、51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份等。
优选地，所述基础油包括硅油。
优选地，所述硅油包括甲基硅油和/或苯基硅油。
优选地，所述导电填料包括导电炭黑、导电石墨、导电金属粉、碳纳米管或碳纤维中至少一种。
优选地，所述导电填料的粒径为20～60nm，例如可以为22nm、25nm、28nm、30nm、32nm、35nm、38nm、40nm、42nm、45nm、48nm、50nm、52nm、55nm、58nm等。
优选地，所述增稠剂包括聚四氟乙烯、白炭黑或膨润土中至少一种。
优选地，所述聚四氟乙烯包括聚四氟乙烯微粉。
本发明中，聚四氟乙烯微粉的热稳定性好，微粉的使用温度与高分子量聚四氟乙烯相同，约260℃；微粉的熔点为320℃～335℃，高压、高温下仍具有较好的润滑性。即使基础油流失，聚四氟乙烯微粉也能够起到干润滑剂的作用，大大提升了电力复合脂的综合性能。
优选地，所述聚四氟乙烯微粉的粒径为120～180nm，例如可以为122nm、125nm、128nm、130nm、132nm、135nm、138nm、140nm、142nm、145nm、148nm、150nm、152nm、155nm、158nm、160nm、162nm、165nm、168nm、170nm、172nm、175nm、178nm等。
本发明中，采用聚四氟乙烯微粉，与基础油和导电填料更容易分散，并且所述聚四氟乙烯在特定粒径范围内，体系分散性更好，润滑性更优且导电性更好；粒径太小，体系粘度大，使用性差；粒径太大，分散不均匀且导电性差。
作为本发明优选的技术方案，以重量份计，所述电力复合脂包括95～100份硅油、5～10份导电炭黑和40～60份聚四氟乙烯。
本发明中，以硅油作为基础油，既能够在异常低的温度下保持良好的弹性，同时在高温下又具有高的耐热性和热氧稳定性；同时，聚四氟乙烯具有良好的机械性能、电性能、优异的耐化学性、耐候性、以及良好的不粘性、润滑性，使用温度范围宽。选择聚四氟乙烯作为增稠剂，热稳定性良好的导电炭黑作为导电填料，与硅油复配，使得所述电力复合脂耐高温、耐老化性能和导电性能好，尤其适用于大电流工况下应用。
第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的电力复合脂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将基础油与导电填料混合分散，得到物料A；
(2)将步骤(1)得到的物料A与增稠剂混合分散，得到所述电力复合脂。
本发明中，所述制备方法通过先将导电填料与基础油混合分散后，再加入增稠剂进行分散，使得体系的分散性更好，且有利于提高电力复合脂的导电性能。
优选地，步骤(1)所述混合分散前还包括将基础油进行加热的步骤，
优选地，所述加热在真空条件下进行，
优选地，所述加热的温度为80～180℃，例如可以为90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃等。
优选地，所述加热的时间为30～60min，例如可以为35min、40min、45min、50min、55min等。
本发明中，所述基础油在与导电填料混合前先在真空条件下，在特定温度下加热，减压脱去低聚物，以减少电力复合脂在应用中发生电气接触失效，有利于提升电力复合脂的整体性能，并且与其它组分分散性更好。
优选地，步骤(1)所述混合分散的温度为60～100℃，例如可以为65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃等。
优选地，步骤(1)所述混合分散的时间为30～90min，例如可以为35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min、80min、85min等。
优选地，步骤(2)所述混合分散包括将增稠剂分次加入与物料A混合分散。
优选地，所述增稠剂分3～6次(例如可以为3次、4次、5次、6次等)加入与物料A混合分散。
本发明中，增稠剂分次加入，并且次数在3～6次范围内，分散效果更优，电力复合脂性能更好；每次增稠剂的加入量占增稠剂总质量的10～30％，例如可以为15％、20％、25％等。
本发明中，所述增稠剂分次加入，分散更均匀，得到的电力复合脂导电性和耐高温性能更优；分次加入的次数小于3次，会影响到增稠剂的分散效果，分散不均，导致电力复合脂导电性和耐高温性差。
优选地，步骤(2)所述混合分散的方法包括超声分散。
优选地，步骤(2)所述混合分散的时间为30～60min，例如可以为35min、40min、45min、50min、55min等。
优选地，步骤(2)所述混合分散后还包括研磨和/或真空脱泡的步骤。
优选地，所述研磨的次数≥3，例如可以为3、4、5、6、7等。
作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
(1)在真空条件下，将基础油在80～180℃下加热30～60min后，与导电填料在60～100℃下混合分散30～90min，得到物料A；
(2)将增稠剂分3～6次加入至步骤(1)得到的物料A中，混合分散30～60min，得到所述电力复合脂。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的电力复合脂在大电流工况条件下的应用。
本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的电力复合脂，通过特定含量的基础油、导电填料和增稠剂复配，使得所述电力复合脂不仅导电性能好，且耐高温，有利于提高电力复合脂的使用寿命，适用于大电流工况下使用。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种电力复合脂，以重量份计，所述电力复合脂包括100份甲基硅油、8份导电炭黑和50份聚四氟乙烯微粉(160nm，)。
本实施例提供一种电力复合脂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将甲基硅油置于烧杯中，然后放入真空烘箱内，在80℃下加热1h，取出后，向其中加入导电炭黑，然后通过水浴加热至80℃，并进行机械搅拌1h，得到物料A；
(2)向步骤(1)得到的物料A中加入聚四氟乙烯微粉，在80℃下，边搅拌边进行超声分散40min，采用三辊研磨机研磨3次，真空除去体系气泡，得到所述电力复合脂；所述聚四氟乙烯微粉分4次加入，每次加入量为聚四氟乙烯微粉总量的25％。
实施例2
本实施例提供一种电力复合脂，以重量份计，所述电力复合脂包括100份甲基硅油、6份导电炭黑和58份聚四氟乙烯微粉(120nm)。
本实施例提供一种电力复合脂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将甲基硅油置于烧杯中，然后放入真空烘箱内，在100℃下加热40min，取出后，向其中加入导电炭黑，然后通过水浴加热至100℃，并进行机械搅拌40min，得到物料A；
(2)向步骤(1)得到的物料A中加入聚四氟乙烯微粉，在80℃下，边搅拌边进行超声分散40min，采用三辊研磨机研磨4次，真空除去体系气泡，得到所述电力复合脂；所述聚四氟乙烯微粉分5次加入，每次加入量为聚四氟乙烯微粉总量的20％。
实施例3
本实施例提供一种电力复合脂，以重量份计，所述电力复合脂包括100份甲基硅油、10份导电炭黑和45份聚四氟乙烯微粉(160nm)。
本实施例提供一种电力复合脂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将甲基硅油置于烧杯中，然后放入真空烘箱内，在120℃下加热30min，取出后，向其中加入导电炭黑，然后通过水浴加热至80℃，并进行机械搅拌40min，得到物料A；
(2)向步骤(1)得到的物料A中加入聚四氟乙烯微粉，在80℃下，边搅拌边进行超声分散40min，采用三辊研磨机研磨3次，真空除去体系气泡，得到所述电力复合脂；所述聚四氟乙烯微粉分3次加入，每次加入量为聚四氟乙烯微粉总量的33.3％。
实施例4
本实施例提供一种电力复合脂，其与实施例1的区别仅在于，将甲基硅油替换为等量的苯基硅油，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种电力复合脂，其与实施例1的区别仅在于，将导电炭黑替换为等量的导电石墨，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种电力复合脂，其与实施例1的区别仅在于，将聚四氟乙烯微粉替换为等量的气相白炭黑，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种电力复合脂，其与实施例1的区别仅在于，所述聚四氟乙烯微粉的粒径为100nm(SF1000)，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供一种电力复合脂，其与实施例1的区别仅在于，所述聚四氟乙烯微粉的粒径为5μm(德国merck)，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供一种电力复合脂，其与实施例1的区别仅在于，所述制备方法中，没有预先将甲基硅油放入真空烘箱中减压脱去低聚物，而是直接与导电炭黑混合分散，其它组分、用量及步骤参数均与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供一种电力复合脂，其与实施例1的区别仅在于，所述制备方法中导电炭黑与聚四氟乙烯微粉同时加入基础油中，具体方法包括：将甲基硅油置于烧杯中，然后放入真空烘箱内，在80℃下加热1h，取出后，向其中加入导电炭黑和聚四氟乙烯微粉，然后通过水浴加热至80℃，并进行机械搅拌100min，采用三辊研磨机研磨3次，真空除去体系气泡，得到所述电力复合脂。
对比例1
本对比例提供一种电力复合脂，其与实施例1的区别仅在于，所述甲基硅油的份数为70份，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种电力复合脂，其与实施例1的区别仅在于，所述导电炭黑的份数为3份，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种电力复合脂，其与实施例1的区别仅在于，所述导电炭黑的份数为15份，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供一种电力复合脂，其与实施例1的区别仅在于，所述聚四氟乙烯微粉的份数为35份，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例5
本对比例提供一种电力复合脂，其与实施例1的区别仅在于，所述聚四氟乙烯微粉的份数为65份，其它组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
性能测试
对实施例1～10、对比例1～5提供的电力复合脂按照DL/T 373-2019规定的方法进行测试。
具体测试结果如表1所示：
表1
由上表可知，本发明提供的电力复合脂，通过特定含量的基础油、导电填料和增稠剂复配，使得所述电力复合脂不仅导电性能好，且耐高温，有利于提高电力复合脂的使用寿命，适用于大电流工况下使用。由实施例1～3可知，所述电力复合脂外观符合要求，滴点达到214～220℃，冷态接触电阻变化系数为0.84～0.86，体积电阻率为(5.1～6)×108Ω·cm，热蒸发损失为1～1.09％。
由实施例1与实施例4～6可知，并非甲基硅油、导电炭黑和聚四氟乙烯微粉的组合时，电力复合脂综合性能变差。
由实施例1与实施例7～8可知，聚四氟乙烯微粉的粒径不在特定范围内，电力复合脂综合性能变差。
由实施例1与实施例9～10可知，并非特定的制备方法，所述电力复合脂外观不符合要求，且耐高温性、热稳定性和电性能变差。
由实施例1与对比例可知，所述基础油、导电填料或增稠剂并非以特定含量复配，电力复合脂综合性能变差。
综上所述，本发明提供的电力复合脂，通过特定种类和含量的基础油、导电填料和增稠剂复配，有利于提高电力复合脂的耐热性能，并且导电性优异，能够很好地应用于大电流工况下的电气连接部位，具有长寿命的特点，很好地解决了因电流热效应而导致的电力复合脂加速老化的问题。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电力复合脂，其特征在于，以重量份计，所述电力复合脂包括95～105份基础油、5～10份导电填料和40～60份增稠剂。
2.根据权利要求1所述的电力复合脂，其特征在于，所述基础油包括硅油；
优选地，所述硅油包括甲基硅油和/或苯基硅油。
3.根据权利要求1或2所述的电力复合脂，其特征在于，所述导电填料包括导电炭黑、导电石墨、导电金属粉、碳纳米管或碳纤维中至少一种；
优选地，所述导电填料的粒径为20～60nm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的电力复合脂，其特征在于，所述增稠剂包括聚四氟乙烯、白炭黑或膨润土中至少一种；
优选地，所述聚四氟乙烯包括聚四氟乙烯微粉；
优选地，所述聚四氟乙烯微粉的粒径为120～180nm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的电力复合脂，其特征在于，以重量份计，所述电力复合脂包括95～100份硅油、5～10份导电炭黑和40～60份聚四氟乙烯。
6.一种根据权利要求1～5任一项所述的电力复合脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将基础油与导电填料混合分散，得到物料A；
(2)将步骤(1)得到的物料A与增稠剂混合分散，得到所述电力复合脂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合分散前还包括将基础油进行加热的步骤；
优选地，所述加热在真空条件下进行；
优选地，所述加热的温度为80～180℃；
优选地，所述加热的时间为30～60min；
优选地，步骤(1)所述混合分散的温度为60～100℃；
优选地，步骤(1)所述混合分散的时间为30～90min。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合分散包括将增稠剂分次加入与物料A混合分散；
优选地，所述增稠剂分3～6次加入与物料A混合分散；
优选地，步骤(2)所述混合分散的方法包括超声分散；
优选地，步骤(2)所述混合分散的时间为30～60min；
优选地，步骤(2)所述混合分散后还包括研磨和/或真空脱泡的步骤；
优选地，所述研磨的次数≥3。
9.根据权利要求6～8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)在真空条件下，将基础油在80～180℃下加热30～60min后，与导电填料在60～100℃下混合分散30～90min，得到物料A；
(2)将增稠剂分3～6次加入至步骤(1)得到的物料A中，混合分散30～60min，得到所述电力复合脂。
10.一种如权利要求1～5任一项所述的电力复合脂在大电流工况条件下的应用。
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