TWI512024B - 具有非線性電流－電壓特性之組合物 - Google Patents
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Description
本發明係關於具有非線性電流-電壓特性之組合物及由其製得之物件。
變阻器，即壓敏電阻器，顯示取決於流經裝置的電流或其電壓之可變阻抗。變阻器材料之性質有利於其在諸如電應力控制裝置及電湧放電器(即電湧保護)裝置中之應用。
電應力控制裝置用於裝載及管理電應力，例如，於電力電纜端接或連接時。當絕緣屏蔽從電纜移開時，電場集中在回截點，導致高電應力。對於終端或連接電纜之應用，需電應力控制。
電湧保護裝置避免電磁效應產生之電湧，諸如由各種效應引起的雷電或靜電放電。如此，可將電湧保護應用於電源輸入處以對抗對操作設備外之主電源的干擾或內部產生之過電壓。電湧保護器可藉由過濾衰減瞬態或轉向瞬態以預防對負載的損壞。
本發明之一態樣提供一種包括聚合材料及煅燒鈦酸鈣銅填料材料之組合物，其中該組合物具有可逆非線性電流-電壓特性。該組合物可製成適用於電應力控制裝置及電湧放電器裝置的材料。
本發明之另一態樣提供一種方法，該方法包括提供在約1100℃或以上溫度下煅燒的鈦酸鈣銅顆粒，將該等顆粒與聚合材料結合形成組合物，及將該組合物製成物件。
如在本發明中所用：
「可逆非線性電流-電壓特性」表示組合物在低於不可逆擊穿電場之電場中之電流-電壓(I-V)行為。電流-電壓行為有時亦稱為導電率對電場行為。
本發明之至少一實施例之一優勢在於其提供一種具高介電常數及非線性電流-電壓特性之聚合組合物及材料。
本發明之至少一實施例之另一優勢在於變阻器組合物之高非線性係數使變動極大的電流在比現已知變阻器組合物窄很多的電壓範圍下通過。
本發明之至少一實施例之又另一優勢在於變阻器組合物具折射(高介電常數)及電阻(高非線性IV特性)電場應力控制。
本發明之上述總結無意敘述本發明之各揭示的實施例或各實施。下列圖示及詳細敘述更具體地例證說明性實施例。
在下列敘述中，參考構成敘述一部份且藉由說明若干具體實施例所示之附加圖組。應理解在不脫離本發明範圍或主旨下可涵蓋且製得其他實施例。因此，下列詳細敘述不視為具有限制性意義。
除非另有說明，說明及請求項中所用之表示特徵大小、數量及物理性質的所有數值應理解為在所有情形下由術語「約」修飾。因此，除非另有說明，在此前說明及所附請求項中闡明之數值參數為近似值，其可隨企圖由擅長該項技術者利用文中揭示之教示獲得之所需性質變化。端點間之數值範圍之使用包括在該範圍內的所有數值(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4及5)及該範圍內的任何範圍。
在一些態樣中，本發明係關於電應力控制，特定言之用於實施電應力控制的物質組合物。該組合物可用於輸電線之終端及連接器中。在其他態樣中，本發明係關於電湧制動，及特定言之用於實施電湧制動之物質組合物。
可使在中壓或高壓(諸如約10 kV及以上)下操作之電力設備(包括電力電纜)經受未受實質上僅電絕緣之材料充分地控制之電應力。已知特別地針對於該類應用採用應力控制材料。該類材料可分為「線性」或「非線性」。線性應力控制材料遵循Ohm定律：
I=kV
其中
I=電流
V=電壓，及
K為常數。
非線性材料遵循下列通式
I=kVγ
其中γ(伽馬)為大於1的常數，其值取決於材料。
發明者發現呈壓片形式之本發明CCT顆粒不僅展現固有非線性I-V特性(文中亦稱為「變阻器效應」)，且進一步發現聚合物基質中含有此等CCT顆粒賦予所得組合物非線性電流-電壓(I-V)特性。因此，對於本發明之組合物，電流可變化數個數量級，電壓僅少許改變。在本發明之前，尚不知具有非線性I-V特性之CCT顆粒之併入是否將賦予混合有該等顆粒之聚合基質相似特性。
本發明之總組合物之非線性係數較佳大於約100，更佳大於約150，及最佳大於約200。當前已知的變阻器材料(諸如摻雜ZnO及SiC)具有約20-90之非線性係數，當其用於製備組合物時，會產生具有約10至約15之非線性係數之組合物。與包含當前已知變阻器材料的組合物相比較，本發明組合物之甚高非線性係數容許在甚窄的電壓範圍內通過變動極大的電流。
文中使用之煅燒表示在重力下在無任何壓縮下的高溫加熱。所得材料僅需微力即可破裂，例如經由輕度研磨。這最大程度地減小了具有不規則形狀而非光滑大致球形顆粒的百分比，後者為製造商最初供應的常見CCT粉末形狀。煅燒區別於燒結之處在於：燒結一般包括加熱，選擇性地施加壓力，及隨後淬冷且一般導致顆粒融合成材料塊。已經顯示CCT顆粒在空氣中之煅燒加燒結或僅燒結可形成具有非線性電流-電壓性質之緻密小球，但尚不知CCT顆粒可僅因本發明者所進行的煅燒而被賦予非線性IV特性。
本發明之CCT微粒填料的煅燒係在約1100℃或更高溫度下進行。粉末較佳在煅燒溫度下維持足以確保所有顆粒具有均一電性質的時間。發明者發現在1000℃或更低溫度下之煅燒不會使CCT填料產生所需的非線性電流-電壓特性。
據信煅燒製程得到有效展現「變阻器效應」之個別顆粒。此意指該等顆粒就其D.C.電阻抗特性(對顆粒所施加的D.C.電壓與產生之流經其間的電流間的關係)之變化而言為非線性，但其亦展現行為的轉變，其中電壓對電流圖顯示線性與非線性行為間之轉變。
本發明之CCT較佳為未摻雜。已經顯示非線性電流-電壓性質可藉由煅燒摻雜氧化鋅來賦予，但尚不知未摻雜CCT顆粒可藉由煅燒而賦予非線性IV性質。其他變阻器材料(諸如氧化鋅)須摻雜諸如Bi2
O3
、Cr2
O3
、Sb2
O3
、CO2
O3
及MnO3
之物質以實現變阻器效應，其不同於不需任何摻雜即可達成變阻器效應之本發明之CCT。本發明之CCT可為n型及p型摻雜且仍保留其非線性I-V特性。
CCT粉末佔所得材料之約25體積%至約45體積%。在一些實施例中，較佳量為約30體積%。
聚合基質可包括彈性材料，例如胺基甲酸酯、聚矽氧、或EPDM；熱塑性聚合物，例如聚乙烯或聚丙烯；黏合劑，例如基於乙烯-乙酸乙烯酯或胺基甲酸酯之彼等物；熱塑性彈性體；凝膠；熱固性材料，例如環氧樹脂；或該等材料之組合，包括共聚物，例如聚異丁烯及非晶型聚丙烯之組合。
總組合物亦可包含彼等材料之其他熟知添加劑，例如用於改良其等之可加工性及/或對特定應用之適用性。在後一方面，例如，可能需要用作電力電纜附件之材料以經受室外環境條件。因此，適宜添加劑可包括處理劑、穩定劑、抗氧化劑及增塑劑，例如油。
總組合物之介電常數較佳係於約10至約40的範圍內，較佳約25。在1 kHz頻率下，於20-200℃之溫度範圍內，介電常數變化較佳不超過15%。
總組合物之損耗正切在1 kHz頻率下較佳為約0.02或更小，更佳為約0.0168或更小。
該組合物可經形成為可應用在設備周圍之應力控制層，諸如帶或管。該層亦可以共擠壓部件(例如內層)來提供。該層厚度可根據需要變化，例如取決於電場。
根據本發明之另一態樣，提供電力設備，例如用於輸電線之連接器或終端，其包括含有本發明組合物之材料層，該材料用作應力控制材料。
本發明之組合物及材料尤其適用於電應力控制應用，因為其具有可逆非線性電流-電壓特性。此例如闡述於圖5中，該圖顯示在電場中隨電壓增加(A)及隨電壓減少(B)的電流-電壓曲線圖。只要電壓不超過組合物或材料的不可逆擊穿範圍，則本發明之組合物可反覆地暴露於增加及降低的電壓且每次將顯示相似(但不一定相同)行為。當本發明之組合物用於終端時，可製得比常用終端更短的終端且仍提供相同性能水平。或者，可製得與常用終端相同的長度且提供更高性能水平。當本發明之組合物用於接頭時，可製得比常用接頭更薄的接頭且仍提供相同性能水平。或者，可製得與常用接頭相同的厚度並提供更高性能水平。
因為本發明組合物及材料之可逆非線性電流-電壓特性，故其亦特別適用於電壓調節器應用，諸如電湧放電器。電湧放電器為廣泛用於電線之過電壓保護系統。因為本發明組合物及材料之非線性I-V曲線比常用變阻器(例如摻雜ZnO、SiC等)更陡，其可在更窄電壓範圍下通過變動極大的電流。本發明組合物及材料可限制電壓對其之作用，因而保護平行連接之設備免遭電湧或不允許的高壓應力，因而充當電湧放電器。
提供以下實例及對照實例以助於理解本發明且不應視為限制其範圍。除非另有說明，所有份及百分比按體積計算。以下測試方法及規程用於評估下列說明及對照實例：
測試1：電流-電壓(I-V)特性及導電性
CCT粉末/聚合物基質組合物之電流-電壓(I-V)特性及導電性係利用配有Keithley 247高壓電源單元之Keithley 619可程式化靜電計測定。利用階段電壓斜坡進行測量，其中在每一電壓階段結束時測量電流。所有測量在室溫下進行。
測試2：介電常數及耗散因子對填料體積分率
所有測量係利用頻率在1 Hz與1 MHz之間之Novocontrol GMBH寬頻介電光譜儀在室溫下完成。
測試3：介電常數(Dk)及耗散因子(Df)之溫度相關性
所有測量係利用Novocontrol GMBH寬頻光譜儀在介於50℃與200℃的溫度下以1 KHz頻率進行。
製法1：鈦酸鈣銅，CaCu
3
Ti
4
O
12
(CCT)，粉末
使化學計量之高純度CuO(3莫耳當量)、CaCO3
(1莫耳當量)及TiO2
(4莫耳當量)粉末在置於缸式軋機(可購自Paul O Abbe Co.)中之500 ml Nalgene瓶中之蒸餾水中濕式球磨24小時以製備漿液，利用氧化釔穩定之氧化鋯作為研磨介質(可購自Inframat Advanced Materials,CT之5 mm小珠)。使該漿液在烘箱中於100℃下乾燥3小時，然後在熔爐中於表1所示的溫度下煅燒10小時。煅燒期間之加熱及冷卻速率恒定，為10℃/分鐘。然後，將所得CCT粉末篩選成約200 μm的顆粒直徑大小且利用研缽及研杵研磨以獲得最終粉末。最終粉末之相純度係藉由X-射線繞射(XRD)測定。
製法2：CCT環氧組合物
CCT環氧組合物係藉由利用Devcon 5-分鐘環氧樹脂作為基質聚合物來製備。將CCT粉末按表1所示的量加入環氧樹脂中且利用壓舌器充分手動混合。利用適宜隔片及釋放襯墊，在4噸壓力下將所得組合物壓製成1.00-2.00 mm厚度的圓盤。使該經壓制的組合物冷卻過夜。
製法3：CCT聚矽氧組合物
CCT聚矽氧組合物係藉由利用ELECTROSIL LR3003/30液體聚矽氧橡膠作為基質聚合物來製備。來自製法1之CCT粉末係利用購自SPEX Sample Prep LLC之800M Mixer/Mill球磨1小時。然後，藉由先利用刮勺手動混合然後在混合器(可購自FlackTech Inc.之DAC 150FVZ)中以3000 rpm自旋1分鐘而將粉末以表1所示之量分散在LSR中。所得組合物包含30體積% CCT。然後將該組合物轉移至圓形模具(高度：2.54 mm，直徑：3.175 cm)中並在160℃下壓制8分鐘。然後從模具中移除且於對流烘箱中在200℃下固化4小時。
製法4：BT環氧組合物
BT環氧組合物係藉由利用Devcon 5-分鐘環氧樹脂作為基質聚合物來製備。將高純度鈦酸鋇(99%純度，約1微米的標稱顆粒直徑，可購自Ferro Corporation)以表3所示之量添加至環氧樹脂中且利用壓舌器充分手動混合。所得組合物利用適宜隔片及釋放襯墊，在4噸壓力下壓製成1.00-2.00 mm厚度的圓盤。使該經壓制的組合物冷卻過夜。
比較實例A及B及實例1及2係按照製法1及2製得。實例3係按照製法1及3製得。
如圖1及2所示，在800及1000℃下煅燒之含有CCT之比較組合物僅具有線性I-V曲線。相比而言，如圖3及4-5所示，在1100℃下煅燒之含有CCT之本發明組合物具有(可逆)非線性I-V曲線。
實例4a-4d係按照製法1及2製得。用於此等實例之CCT及環氧樹脂之量及各組合物之介電常數顯示於下表2中。比較實例Ca-Cd係按照製法4製得。用於此等實例之BT及環氧樹脂之量及各組合物之介電常數顯示於下表3中。
經表2及3之對比可見，本發明之CCT組合物顯示比具有相同填料荷載水平之比較BT組合物更高之Dk
值。
實例5係按照製法1及3製得。
如圖6a及6b所示，本發明之CCT組合物之介電常數(Dk
)及損耗正切在約50℃至約200℃之溫度範圍內變化不超過15%。
儘管特定實施例出於敘述較佳實施例之目的於文中加以說明及敘述，但一般技術者應理解在不脫離本發明之範圍下可對所示的闡述之特定實施例進行多種其它及/或等效替代。該申請案意涵蓋任何對文中敘述之較佳實施例的任何調整或修改。因此，明顯期望本發明僅受請求項及其相當內容限制。
圖1描繪第一比較材料之線性電流-電壓特性。
圖2描繪第二比較材料之線性電流-電壓特性。
圖3描繪本發明之實施例之非線性電流-電壓特性。
圖4描繪本發明之實施例之可逆非線性電流-電壓特性。
圖5描繪本發明之實施例之可逆非線性電流-電壓特性。
圖6a描繪本發明之實施例於約50℃至約200℃之溫度範圍內之介電常數。
圖6b描繪本發明之實施例於約50℃至約200℃之溫度範圍內之損耗正切。
(無元件符號說明)
Claims (18)
- 一種組合物，其包括：聚合材料；及未燒結之煅燒鈦酸鈣銅填料材料；其中該組合物包括25體積%至45體積%之填料材料；其中該組合物具有可逆非線性電流-電壓特性。
- 如請求項1之組合物，其中該煅燒鈦酸鈣銅填料材料係未摻雜。
- 如請求項1之組合物，其具有10至40之介電常數。
- 如請求項1之組合物，其中該鈦酸鈣銅填料係在1100℃下煅燒。
- 如請求項3之組合物，其中該介電常數在1kHz頻率下於20℃至200℃之溫度範圍內變化小於15%。
- 如請求項1之組合物，其在1kHz頻率下室溫時之損耗正切為0.02或更小。
- 如請求項1之組合物，其具有大於100的非線性係數(α)。
- 如請求項1之組合物，其中該聚合材料係選自由聚矽氧、環氧樹脂、EPDM、胺基甲酸酯及其組合所組成之群。
- 一種包括如請求項1之組合物的物件。
- 如請求項9之物件，其中該物件為電湧放電器。
- 如請求項9之物件，其中該物件為電應力控制物件。
- 如請求項11之物件，其具有介於10與40之間的介電常數。
- 如請求項11之物件，其中該物件具有25之介電常數值。
- 如請求項9之物件，其中該物件為高壓電纜接頭。
- 如請求項9之物件，其中該物件為高壓終端。
- 一種方法，其包括：提供在1100℃或更高溫度下煅燒的鈦酸鈣銅顆粒，使該等顆粒與聚合材料組合以形成組合物，及將該組合物製成物件。
- 如請求項16之方法，其中該物件為電湧放電器。
- 如請求項16之方法，其中該物件為電應力控制物件。
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| DE2821017C3 (de) | 1978-05-12 | 1981-02-05 | Minnesota Mining And Manufacturing Co., Saint Paul, Minn. (V.St.A.) | Dielektrischer Werkstoff zur Beeinflussung elektrischer Felder, sowie seine Verwendung in Feldsteuerungselementen |
| SU899600A1 (ru) * | 1979-05-28 | 1982-01-23 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Полимерна композици дл заливки |
| US4363842A (en) | 1981-03-02 | 1982-12-14 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Elastomeric pre-stretched tubes for providing electrical stress control |
| SU1024476A1 (ru) * | 1981-08-17 | 1983-06-23 | Институт химии Уральского научного центра АН СССР | Полимерна композици |
| US4681717A (en) | 1986-02-19 | 1987-07-21 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Process for the chemical preparation of high-field ZnO varistors |
| GB9600819D0 (en) | 1996-01-16 | 1996-03-20 | Raychem Gmbh | Electrical stress control |
| CN100354383C (zh) * | 1998-12-24 | 2007-12-12 | 皮雷利&C.有限公司 | 发烟量低的自熄性电缆的制造工艺及所用的阻燃组合物 |
| CZ20023020A3 (cs) | 2000-02-09 | 2003-06-18 | Nkt Cables Gmbh | Kabelová koncovka |
| GB0103255D0 (en) | 2001-02-09 | 2001-03-28 | Tyco Electronics Raychem Gmbh | Insulator arrangement |
| EP1337022A1 (de) | 2002-02-18 | 2003-08-20 | ABB Schweiz AG | Hüllkörper für ein Hochspannungskabel und Kabelelement, welches mit einem solchen Hüllkörper versehen ist |
| DE10228103A1 (de) | 2002-06-24 | 2004-01-15 | Bayer Cropscience Ag | Fungizide Wirkstoffkombinationen |
| FR2867622B1 (fr) | 2004-03-09 | 2006-05-26 | Nexans | Materiau de controle de champ electrique |
| EP1585146B1 (en) | 2004-04-06 | 2008-08-06 | Abb Research Ltd. | Nonlinear electrical material for high and medium voltage applications |
| EP1603140A1 (de) * | 2004-06-04 | 2005-12-07 | ABB Technology AG | Aktivteil für einen gekapselten Überspannungsableiter |
| EP1769092A4 (en) | 2004-06-29 | 2008-08-06 | Europ Nickel Plc | IMPROVED LIXIVIATION OF BASE METALS |
| US7495887B2 (en) | 2004-12-21 | 2009-02-24 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Capacitive devices, organic dielectric laminates, and printed wiring boards incorporating such devices, and methods of making thereof |
| US7621041B2 (en) * | 2005-07-11 | 2009-11-24 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Methods for forming multilayer structures |
| CN1937174A (zh) * | 2005-07-11 | 2007-03-28 | E.I.内穆尔杜邦公司 | 电容器件、有机电介质叠层、含此类器件的多层结构及其制造方法 |
| US7741396B2 (en) | 2005-11-23 | 2010-06-22 | General Electric Company | Composites having tunable dielectric constants, methods of manufacture thereof, and articles comprising the same |
| US20070116976A1 (en) * | 2005-11-23 | 2007-05-24 | Qi Tan | Nanoparticle enhanced thermoplastic dielectrics, methods of manufacture thereof, and articles comprising the same |
| EP1790681A1 (en) | 2005-11-24 | 2007-05-30 | Martini S.p.A. | A process for manufacturing a packaged sponge and packaged sponge thereby obtained |
| JP5150111B2 (ja) * | 2007-03-05 | 2013-02-20 | 株式会社東芝 | ＺｎＯバリスター粉末 |
| US20090045544A1 (en) | 2007-08-14 | 2009-02-19 | General Electric Company | Method for manufacturing ultra-thin polymeric films |
| CN101234894A (zh) | 2008-02-26 | 2008-08-06 | 北京龙谷恒生科技发展有限公司 | 非线性高介电氧化物压敏陶瓷及其制备方法 |
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Non-Patent Citations (2)
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|---|
| B. Shri Prakash et al., "Dielectric behavior of CCTO/epoxy and Al-CCTO/epoxy composites." Composites Science and Technology, 2007, Vol.67, pages 2363-2368 * |
| V.P.B. Marques et al., "Evolution of CaCu3Ti4O12 varistor properties during heat treatment in vacuum." Ceramics International, 2006, Vol.33, pages 1187-1190 * |
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