CN116144243A - 电流互感器用光固化耐热环氧树脂涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

电流互感器用光固化耐热环氧树脂涂料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及互感器绝缘材料领域，公开了一种电流互感器用光固化耐热环氧树脂涂料及其制备方法与应用。该光固化耐热环氧树脂涂料包括环氧树脂、复合填料、活性稀释剂和光引发剂，且复合填料包括硅烷偶联剂改性球型二氧化硅和聚倍半硅氧烷；以所述光固化耐热环氧树脂涂料的总重量为基准，所述环氧树脂的含量为65‑85wt％，所述复合填料的含量为6‑15wt％，所述活性稀释剂的含量为5‑10wt％，所述光引发剂的含量为4‑10wt％。该制备电流互感器的方法包括：将涂料涂覆在电流互感器的绝缘表面上，在光照条件下进行固化，形成涂层。本发明提供的涂料可以提高表面涂覆该环氧树脂涂料的电流互感器和/或电压互感器的耐热性能。

Description

电流互感器用光固化耐热环氧树脂涂料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及互感器绝缘材料领域，公开了一种电流互感器用光固化耐热环氧树脂涂料及其制备方法与应用。
背景技术
电流互感器是对电力设备运行情况进行监视和测量，保护电力系统安全经济运行的关键设备。正常工作时电流互感器二次侧回路始终是闭合的，其工作状态处于接近短路，工作时电流互感器将一次侧大电流转换为二次侧小电流测量，二次侧不可开路，然而在电流互感器实际使用时一次侧绕组出现的异常电流(谐振过电流、雷电流等)都会在二次侧产生极高的电压并产生大量的热量，长此以往电流互感器的绝缘难免会出现劣化的现象，进而对电力系统的安全运行产生威胁。
电流互感器的绝缘通常采用环氧树脂，制作工艺通常为浇注成型即使用热固性树脂，这意味着固化时需要较高的温度，因此传统的热固性树脂难以对出现劣化的电流互感器绝缘进行现场修复，紫外光固化环氧涂料以其固化快无需高温、不产生气泡等优点而受到关注，但其自身耐热性能难以满足电流互感器的应用，因此设计一种能用于电流互感器现场修复的光固化耐热环氧树脂涂料是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的制备互感器的绝缘处理过程中，涂料耐热性能差且劣化后难修复的问题，提供电流互感器用光固化耐热环氧树脂涂料及其制备方法与应用，该光固化耐热环氧树脂涂料具有提高耐热性能的优点。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种电流互感器用光固化耐热环氧树脂涂料，其特征在于，所述光固化耐热环氧树脂涂料包括环氧树脂、复合填料、活性稀释剂和光引发剂；所述复合填料包括硅烷偶联剂改性球型二氧化硅和聚倍半硅氧烷；
以所述光固化耐热环氧树脂涂料的总重量为基准，所述环氧树脂的含量为65-85wt％，所述复合填料的含量为6-15wt％，所述活性稀释剂的含量为5-10wt％，所述光引发剂的含量为4-10wt％。
本发明第二方面提供上述光固化耐热环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将硅烷偶联剂改性球型二氧化硅和聚倍半硅氧烷混合得到复合填料，将所述复合填料与环氧树脂共混后，加入活性稀释剂和光引发剂，搅拌，得到光固化耐热环氧树脂涂料。
本发明第三方面提供上述光固化耐热环氧树脂涂料在制备电流互感器和/或电压互感器中的应用。
本发明第四方面提供一种电流互感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将光固化耐热环氧树脂涂料涂覆在电流互感器的绝缘表面上，在光照条件下进行固化，形成涂层，得到电流互感器；
所述光固化耐热环氧树脂涂料为上述光固化耐热环氧树脂涂料。
本发明第五方面提供上述制备方法制得的电流互感器。
通过上述技术方案，本发明提供的电流互感器用光固化耐热环氧树脂涂料及其制备方法与应用具有如下有益效果：
本发明提供的光固化耐热环氧树脂涂料，包括环氧树脂、复合填料、活性稀释剂和光引发剂，复合填料包括硅烷偶联剂改性球型二氧化硅和聚倍半硅氧烷，由于复合填料的加入，从而提高了表面涂覆该环氧树脂涂料的电流互感器和/或电压互感器的耐热性能。
本发明在制备光固化耐热环氧树脂涂料的方法中，硅烷偶联剂改性球型二氧化硅和聚倍半硅氧烷，能协同提升耐热性能和绝缘性能，所述制备方法中制备工艺流程简单、能耗较低，具有较为广阔的工业应用前景。
复合填料影响光固化耐热环氧树脂涂料的耐热性能的原理是复合填料中的球型二氧化硅使用硅烷偶联剂改性后提升了复合填料与环氧树脂基体的界面结合，使得环氧树脂交联增强，进而提升耐热性能，此外聚倍半硅氧烷与其复配能协同提升耐热性能和绝缘性能，主要原因：1、聚倍半硅氧烷内部含有环氧基，与环氧树脂基体兼容性好，其内部柔性链段能降低环氧树脂的内应力，能够增韧环氧树脂。2、聚倍半硅氧烷中的分子轨道能极差构成了电荷陷阱，能在环氧绝缘材料中捕获运动的载流子，能抑制电流传导引起的介电损耗，在一定程度上提升其绝缘性能。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供一种电流互感器用光固化耐热环氧树脂涂料，其特征在于，所述光固化耐热环氧树脂涂料包括环氧树脂、复合填料、活性稀释剂和光引发剂；所述复合填料包括硅烷偶联剂改性球型二氧化硅和聚倍半硅氧烷；
以所述光固化耐热环氧树脂涂料的总重量为基准，所述环氧树脂的含量为65-85wt％，所述复合填料的含量为6-15wt％，所述活性稀释剂的含量为5-10wt％，所述光引发剂的含量为4-10wt％。
本发明中，当所述复合填料包括硅烷偶联剂改性球型二氧化硅和聚倍半硅氧烷和所述光固化耐热环氧树脂涂料中各组分的用量满足上述范围时，将其用于制备电流互感器和/或电压互感器时，由于加入复合填料，复合填料中硅烷偶联剂改性球型二氧化硅提升了复合填料与环氧树脂基体的界面结合，使得环氧树脂交联增强，进而提升耐热性能；聚倍半硅氧烷与其复配能进一步提升耐热性能，从而提高了表面涂覆该环氧树脂涂料的电流互感器和/或电压互感器的耐热性能。
本发明中，当所述复合填料用量不满足上述范围时，复合填料低于6wt％，无法形成有效的交联增强网络，耐热性能提升不明显。复合填料高于15wt％，聚倍半硅氧烷自身的八个长侧链都是以C-C单键作为主链，这种主链容易发生内旋转，从而增加光固化耐热环氧树脂涂料分子链段的运动能力，降低光固化耐热环氧树脂涂料的玻璃化转变温度，进而影响耐热性能的提升。
进一步地，以所述光固化耐热环氧树脂涂料的总重量为基准，所述环氧树脂的含量为70-79wt％，所述复合填料的含量为9-13wt％，所述活性稀释剂的含量为8-9wt％，所述光引发剂的含量为4-8wt％。
根据本发明，以所述复合填料的总重量为基准，所述硅烷偶联剂改性球型二氧化硅的含量为87-89wt％，优选为87-88wt％；所述聚倍半硅氧烷的含量为11-13wt％，优选为12-13wt％。
优选地，硅烷偶联剂改性球型二氧化硅中硅烷偶联剂与二氧化硅的质量比为1:40-100，优选为1:60-80。
根据本发明，所述硅烷偶联剂选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷和/或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
根据本发明，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂和/或脂环族环氧树脂，优选地，所述脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环已基甲酸酯和/或4,5-环氧己烷-1,2-二缩水甘油酯。
根据本发明，所述活性稀释剂选自烯丙基缩水甘油醚和/或乙二醇二缩水甘油醚。
根据本发明，所述活光引发剂选自三芳基硫鎓盐和/或二芳基碘鎓盐。
本发明第二方面提供上述光固化耐热环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将硅烷偶联剂改性球型二氧化硅和聚倍半硅氧烷混合得到复合填料，将所述复合填料与环氧树脂共混后，加入活性稀释剂和光引发剂，搅拌，得到光固化耐热环氧树脂涂料。
根据本发明，所述搅拌的条件包括：在室温下搅拌的时间为20-40min。
本发明第三方面提供上述光固化耐热环氧树脂涂料在制备电流互感器和/或电压互感器中的应用。
本发明第四方面提供一种电流互感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将光固化耐热环氧树脂涂料涂覆在电流互感器的绝缘表面上，在光照条件下进行固化，形成涂层，得到电流互感器；
所述光固化耐热环氧树脂涂料为上述的光固化耐热环氧树脂涂料。
根据本发明，所述光照的条件包括：光照功率为20-40W，光照时间为20-50s。
进一步地，所述光照的条件包括：光照功率为25-35W，光照时间为30-40s。
根据本发明，所述涂层的厚度为15-35μm，优选为20-30μm。
本发明第五方面提供上述制备方法制得的电流互感器。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，
涂层的初始热分解温度采用热重分析仪测得；
实施例以及对比例所用原料均为市售品。
实施例1
将硅烷偶联剂改性球型二氧化硅和聚倍半硅氧烷混合得到复合填料，将所述复合填料与环氧树脂共混后，加入活性稀释剂和光引发剂，搅拌，得到光固化耐热环氧树脂涂料；
将光固化耐热环氧树脂涂料涂覆在电流互感器的绝缘表面上，在光照条件下进行固化，形成涂层，得到电流互感器；
其中，光固化耐热环氧树脂涂料包括79wt％的双酚A型环氧树脂，9wt％的复合填料，8wt％的烯丙基缩水甘油醚，4wt％的三芳基硫鎓盐，87wt％的硅烷偶联剂改性球型二氧化硅，13wt％的聚倍半硅氧烷，硅烷偶联剂改性球型二氧化硅中硅烷偶联剂的质量为0.1g，二氧化硅的质量为10g；在室温下搅拌的时间为30min，用20瓦的灯照射35s，形成20μm的涂层，制得电流互感器A1。其中硅烷偶联剂改性球型二氧化硅中硅烷偶联剂与二氧化硅的质量比为1:100，硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
实施例2-4
按照实施例1的方法制备光固化耐热环氧树脂涂料以及电流互感器，不同的是：光固化耐热环氧树脂涂料中各原料的种类和用量与实施例1不同，具体如表1所示；搅拌以及光照条件与实施例1不同，形成的涂层厚度与实施例1不同，硅烷偶联剂改性球型二氧化硅中硅烷偶联剂与二氧化硅的质量比不同，具体如表1所示。分别制得电流互感器A2-A4。
对比例1-4
按照实施例1的方法制备光固化耐热环氧树脂涂料以及电流互感器，不同的是：光固化耐热环氧树脂涂料中各原料的种类和用量与实施例1不同，具体如表1所示；搅拌以及光照条件与实施例1不同，形成的涂层厚度与实施例1不同，具体如表1所示。分别制得电流互感器D1-D4。
对实施例以及对比例制得电流互感器的耐热性能进行测试，结果如表2所示。
表1
Figure BDA0003996643660000071
表1(续)
Figure BDA0003996643660000072
/>
Figure BDA0003996643660000081
表2
5％热分解温度/℃
实施例1 383.44
实施例2 377.63
实施例3 374.72
实施例4 365.87
对比例1 327.43
对比例2 356.43
对比例3 349.98
对比例4 342.54
通过表1和表2的结果可以看出，与对比例相比，采用本发明的配方提高了表面涂覆该环氧树脂涂料的电流互感器的耐热性能，从对比例2、3，可以看出，本发明中，硅烷偶联剂改性球型二氧化硅和聚倍半硅氧烷协同作用，对电流互感器的耐热性能进一步地协同提升；从对比例4，可以看出，本发明中，硅烷偶联剂改性球型二氧化硅和聚倍半硅氧烷制得的复合填料的含量为18％时，制得表面涂覆该环氧树脂涂料的电流互感器的耐热性能明显低于实施例1-4中的耐热性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电流互感器用光固化耐热环氧树脂涂料，其特征在于，所述光固化耐热环氧树脂涂料包括环氧树脂、复合填料、活性稀释剂和光引发剂；所述复合填料包括硅烷偶联剂改性球型二氧化硅和聚倍半硅氧烷；
以所述光固化耐热环氧树脂涂料的总重量为基准，所述环氧树脂的含量为65-85wt％，所述复合填料的含量为6-15wt％，所述活性稀释剂的含量为5-10wt％，所述光引发剂的含量为4-10wt％。
2.根据权利要求1所述的光固化耐热环氧树脂涂料，其特征在于，以所述光固化耐热环氧树脂涂料的总重量为基准，所述环氧树脂的含量为70-79wt％，所述复合填料的含量为9-13wt％，所述活性稀释剂的含量为8-9wt％，所述光引发剂的含量为4-8wt％。
3.根据权利要求1或2所述的光固化耐热环氧树脂涂料，其特征在于，以所述复合填料的总重量为基准，所述硅烷偶联剂改性球型二氧化硅的含量为87-89wt％，优选为87-88wt％；所述聚倍半硅氧烷的含量为11-13wt％，优选为12-13wt％；
优选地，硅烷偶联剂改性球型二氧化硅中硅烷偶联剂与二氧化硅的质量比为1:40-100，优选为1:60-80；
优选地，所述硅烷偶联剂选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷和/或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的光固化耐热环氧树脂涂料，其特征在于，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂和/或脂环族环氧树脂；优选地，所述脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环已基甲酸酯和/或4,5-环氧己烷-1,2-二缩水甘油酯；
优选地，所述活性稀释剂选自烯丙基缩水甘油醚和/或乙二醇二缩水甘油醚；
优选地，所述光引发剂选自三芳基硫鎓盐和/或二芳基碘鎓盐。
5.一种权利要求1-4中任意一项所述的光固化耐热环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将硅烷偶联剂改性球型二氧化硅和聚倍半硅氧烷混合得到复合填料，将所述复合填料与环氧树脂共混后，加入活性稀释剂和光引发剂，搅拌，得到光固化耐热环氧树脂涂料。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述搅拌的条件包括：在室温下搅拌的时间为20-40min。
7.一种权利要求1-4中任意一项所述的光固化耐热环氧树脂涂料在电流互感器和/或电压互感器中的应用。
8.一种电流互感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将光固化耐热环氧树脂涂料涂覆在电流互感器的绝缘表面上，在光照条件下进行固化，形成涂层，得到电流互感器；
所述光固化耐热环氧树脂涂料为权利要求1-4中任意一项所述的光固化耐热环氧树脂涂料。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述光照的条件包括：光照功率为20-40W，光照时间为20-50s；
优选地，所述光照的条件包括：光照功率为25-35W，光照时间为30-40s；
优选地，所述涂层的厚度为15-35μm，优选为20-30μm。
10.由权利要求8-9中任意一项所述的制备方法制得的电流互感器。
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