一種高真空沿面閃絡(luò)電壓的納米/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)的制作方法
【專利摘要】一種高真空沿面閃絡(luò)電壓的納米/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)，所述電介質(zhì)制備方法為，（1）選用偶聯(lián)劑KH550對α相納米Al2O3進(jìn)行表面改性，甲苯為溶劑，與納米粒子制成懸濁液，在氮?dú)夥諊屡c偶聯(lián)劑KH550反應(yīng)；（2）利用超聲分散和高速剪切機(jī)將改性后的納米Al2O3和雙酚A型環(huán)氧樹脂混合均勻，再按照固化流程將環(huán)氧樹脂澆鑄。真空沿面閃絡(luò)測試表明，納米/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)的脈沖耐受電壓和直流電壓較純環(huán)氧樹脂分別提高了24.52%和23.65%。
【專利說明】
[0001] 一種高真空沿面閃絡(luò)電壓的納米/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種高真空沿面閃絡(luò)電壓的納米/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)，屬納米材料
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003] 目前在電力設(shè)備中如真空二極管、真空開關(guān)、脈沖功率開關(guān)、大功率微波管以及高 強(qiáng)度X射線管等，都會在真空下運(yùn)行。這主要是因?yàn)檎婵战橘|(zhì)，一方面，擊穿場強(qiáng)很高，其臨 界擊穿場強(qiáng)為1.3MV/cm，可以大大減小電力設(shè)備的體積;另一方面，真空也較液體、固體絕 緣體輕，可以大大減小電力設(shè)備的重量，方便運(yùn)輸。
[0004] 但是在電力設(shè)備中不可能全都是真空，其必然存在起著固定、支撐和保護(hù)作用的 固體絕緣件，如果這些絕緣件的閃絡(luò)、擊穿電壓不提高，就會引發(fā)木桶效應(yīng)，導(dǎo)致電力設(shè)備 失效，從而發(fā)生嚴(yán)重的事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。尤其是在電網(wǎng)向著高電壓、大電流和高 容量發(fā)展的今天，這個問題急需解決。一般而言，在保證設(shè)備運(yùn)行電壓不變的情況下，要么 重新設(shè)計絕緣結(jié)構(gòu)，要么提高原有固體絕緣件的閃絡(luò)電壓。
[0005] 納米技術(shù)主要是研究結(jié)構(gòu)尺寸在0.1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用，其主要 包括納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工技術(shù)和納米計量學(xué)等。由于 納米粒子具有量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)以及介電限域效應(yīng)，所以當(dāng)其作為填料 添加到聚合物中，會使得復(fù)合后的介質(zhì)具有不同于基體的電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等特性。
[0006] 到目前為止，已經(jīng)有很多納米電介質(zhì)方面的成功經(jīng)驗(yàn)，也都通過納米摻雜獲得在 很多方面不同于基體的復(fù)合電介質(zhì)，這些納米復(fù)合電介質(zhì)要么有著優(yōu)良的電氣性能，要么 在某方面有巨大用途。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有電解質(zhì)材料存在的問題和電力設(shè)備的需求，本發(fā)明提 出一種高真空沿面閃絡(luò)電壓的納米/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)，從而降低事故率，確保電網(wǎng)安全 運(yùn)行。
[0008] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種高真空沿面閃絡(luò)電壓的納米/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介 質(zhì)，其制備方法如下： (1)選擇偶聯(lián)劑KH550對湘納米Al2〇3進(jìn)行表面改性，采用甲苯為溶劑，與納米粒子制 成懸濁液，在氮?dú)夥諊屡c偶聯(lián)劑KH550反應(yīng)，之后洗滌干燥，得到改性后的納米粒子待用。
[0009] (2)利用超聲分散和高速剪切機(jī)將改性后的納米Al2〇3和液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂混 合均勻，再按照固化流程將環(huán)氧樹脂澆鑄。
[00?0] 所述納米粒子、偶聯(lián)劑KH550、甲苯按照lg: 6ml: 60ml的比例制成懸池液。
[0011]所述氮?dú)夥諊屡c偶聯(lián)劑KH550反應(yīng)溫度為110T;反應(yīng)時間48h。
[0012] 真空沿面閃絡(luò)測試表明納米/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)的脈沖耐受電壓和直流電壓較 純環(huán)氧樹脂分別提高了 24.52%和23.65%。
[0013] 本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明大大提高了環(huán)氧樹脂的真空沿面閃絡(luò)特性，復(fù)合 電介質(zhì)在真空下的脈沖閃絡(luò)耐受電壓和直流閃絡(luò)電壓較純環(huán)氧樹脂分別提高了24.52%和 23.65%。本發(fā)明提供的制備方法簡單有效，納米粒子在環(huán)氧樹脂中分散均勻。
【附圖說明】
[0014] 圖1為制備高真空沿面閃絡(luò)電壓的納米/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)流程框圖； 圖2為制備的純EP掃描電鏡(SEM)測試結(jié)果； 圖3為制備的納米Al2〇3/環(huán)氧樹脂掃描電鏡(SEM)測試結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明【具體實(shí)施方式】如圖1所示： (1)本發(fā)明實(shí)施例取液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂，型號為GH-9303的液態(tài)甲基四氫苯酐固化 劑;型號為DMP-30的促進(jìn)劑(二甲胺基甲基苯酚）； 以質(zhì)量計，環(huán)氧樹脂、固化劑和促進(jìn)劑的比例為1 〇〇: 80:0.3。
[0016] (2)本發(fā)明實(shí)施例選擇偶聯(lián)劑KH550對冰目納米Al2〇3進(jìn)行表面改性。
[0017]在本實(shí)施例中，納米粒子需放到烘箱中在120°C下烘干12h。
[0018]然后將納米粒子、偶聯(lián)劑KH550和甲苯按照lg: 6ml: 60ml的比例制成懸濁液，在氮 氣氛圍下110°c反應(yīng)48h，之后利用無水乙醇清洗納米Al2〇3數(shù)次，之后放入真空干燥箱在 60°C干燥24小時，即得到處理好的納米粒子。
[0019] (3)在固化前，將環(huán)氧樹脂在60°C下處理60min，納米粒子處理120min。
[0020] 本實(shí)施例納米/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)制備步驟如下： 1)稱取l〇〇g環(huán)氧，再稱量lg改性后的納米粒子，將其超聲攪拌30min。
[0021] 2)將在第一步中得到的混合液在高速剪切機(jī)下繼續(xù)超聲處理20min。
[0022] 3)處理完成后在其中加入80g固化劑，2滴促進(jìn)劑，真空攪拌除氣30min，得到復(fù)合 材料固化前的最后混合溶液。
[0023] 4)將該溶液澆注在用脫模劑處理過的模具里，按照階段升溫固化法(具體固化方 法為80 °C情況下保持2h，105 °C保持2h，120 °C保持2h)的要求進(jìn)行固化。
[0024] 5)固化結(jié)束后，待烘箱自然降溫到室溫，取出模具，得到試樣(沿面閃絡(luò)測試試樣 的尺寸為:直徑30mm，厚5mm)。
[0025] 6)使用1000目的砂紙對試樣進(jìn)行打磨處理，以使得電極與試樣之間結(jié)合緊密。
[0026] 7)將打磨好的試樣放在無水乙醇里超聲20min，去除表面雜質(zhì)，烘干待用。
[0027]掃描電鏡(SEM)測試表明采用本發(fā)明制備方法所得的納米Al2〇3在環(huán)氧樹脂中分散 均勻，如圖2和圖3所示。
[0028] 脈沖電壓下的真空沿面閃絡(luò)測試:從12kV開始，以2kV為單位逐級升壓，每一級電 壓加三次，每次間隔lmin。在三次實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)試樣出現(xiàn)一次閃絡(luò)時，記下即為試樣的初閃電 壓tt。接著升高電壓，當(dāng)在某一電壓等級下連續(xù)發(fā)生三次閃絡(luò)時，即得試樣的老練電壓ft。此 時可以開始降壓，同樣以2kV為一個單位，當(dāng)在某一等級下連續(xù)三次沒有發(fā)生閃絡(luò)時即得試 樣的耐受電壓tt。在整個試驗(yàn)過程中，每一次都通過數(shù)字示波器觀測到其閃絡(luò)波形與閃絡(luò) 電壓，記下數(shù)據(jù)?？傻媒Y(jié)果如表1所示： 表1納米Al2〇3/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)在脈沖電壓下的真空沿面閃絡(luò)電壓
' 與脈沖電壓下測試不同，直流下只需要測試初次閃絡(luò)電壓記為?/。結(jié)果如表2所示。'
[0029]表2納米Α1203/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)在直流電壓下的真空沿面閃絡(luò)電壓
從以上真空下沿面閃絡(luò)結(jié)果可以看出，本發(fā)明中制備的納米Al2〇3/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介 質(zhì)可以有效提高沿面閃絡(luò)電壓，其中脈沖電壓下的真空沿面閃絡(luò)耐受電壓較純環(huán)氧樹脂 (ΕΡ)提高了 24.52%，直流電壓下較純環(huán)氧樹脂分別提高了 23.65%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高真空沿面閃絡(luò)電壓的納米/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)，其特征在于，所述電介質(zhì)制 備方法如下： (1) 選擇偶聯(lián)劑KH550對湘納米Al2O3進(jìn)行表面改性，采用甲苯為溶劑，與納米粒子制成 懸濁液，在氮?dú)夥諊屡c偶聯(lián)劑KH550反應(yīng)，之后洗滌干燥，得到改性后的納米粒子； (2) 利用超聲分散和高速剪切機(jī)將改性后的納米Al2O3和液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂混合均 勻，再按照固化流程將環(huán)氧樹脂澆鑄。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高真空沿面閃絡(luò)電壓的納米/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)，其特征 在于，所述納米粒子、偶聯(lián)劑KH550和甲苯按照Ig: 6ml: 60ml的比例制成懸池液。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高真空沿面閃絡(luò)電壓的納米/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)，其特征 在于，所述氮?dú)夥諊屡c偶聯(lián)劑KH550反應(yīng)溫度為110°C;反應(yīng)時間48h。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高真空沿面閃絡(luò)電壓的納米/環(huán)氧樹脂復(fù)合電介質(zhì)，其特征 在于，所述電介質(zhì)的脈沖耐受電壓和直流電壓較純環(huán)氧樹脂分別提高了 24.52%和23.65%。
【文檔編號】C08K9/06GK105907044SQ201610250740
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】劉衍, 周求寬, 尹桂來, 趙晶軒, 趙純, 李建英
【申請人】國網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司