一種提高真空沿面閃絡(luò)電壓的絕緣介質(zhì)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高壓絕緣材料領(lǐng)域，具體設(shè)及一種提高真空沿面閃絡(luò)電壓的絕緣介質(zhì) 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 真空作為一種特殊的絕緣介質(zhì)，憑借其優(yōu)良的介電特性而廣泛應(yīng)用于高壓電氣設(shè) 備和真空器件中。然而，基于絕緣支撐的需要而引入到高壓電氣設(shè)備中的固體絕緣體，其沿 面閃絡(luò)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于相同尺寸的真空間隙或者絕緣材料的體擊穿電壓，嚴(yán)重制約著真空電 氣系統(tǒng)的絕緣性能和高壓電氣設(shè)備的小型化發(fā)展。因此，研究真空沿面閃絡(luò)現(xiàn)象及其形成 機(jī)理，探索提高絕緣介質(zhì)材料真空沿面閃絡(luò)性能的方法，對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用具有十分重要的 意義。
[0003] 目前，學(xué)者們的研究集中在對(duì)絕緣介質(zhì)材料表面特性的表征及其與沿面閃絡(luò)電壓 之間的關(guān)系上，主要通過對(duì)絕緣介質(zhì)材料進(jìn)行表面處理來提高其閃絡(luò)電壓，基本是從W下 幾個(gè)方面來考慮：1.降低材料表面的二次電子發(fā)射系數(shù);2 .降低材料表面介電常數(shù);3 .降低 材料的表面電阻率;4.提高材料表面的介電均勻性;5.減少表面吸附氣體量或提高氣體吸 附能;6.表面層空間電荷的退陷阱化等。
[0004] 然而，材料的體特性對(duì)材料的宏觀性能有著重要的影響。因此，可W通過改變或控 制材料的體特性來改變其表面特性，從而影響材料的沿面閃絡(luò)特性。W廣泛應(yīng)用于高壓絕 緣材料領(lǐng)域的聚乙締為例，研究表明，聚乙締中加入酪獻(xiàn)后，其晶粒尺寸顯著減小，晶粒分 布更加均勻，晶體斂集更緊密，完善程度更高，使材料的結(jié)晶度增大，并具有較均勻的聚集 態(tài)結(jié)構(gòu)。然而，W往的研究?jī)H簡(jiǎn)單停留在酪獻(xiàn)對(duì)聚乙締聚集態(tài)結(jié)構(gòu)變化的影響，將酪獻(xiàn)滲雜 方法用于改善聚乙締等半結(jié)晶聚合物材料的陷阱參數(shù)和真空沿面閃絡(luò)性能的研究尚無人 設(shè)及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種提高真空沿面閃絡(luò)電壓 的絕緣介質(zhì)及其制備方法，工藝難度低，可操作性強(qiáng)，可靠性高，能廣泛運(yùn)用于高壓絕緣材 料領(lǐng)域。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的絕緣介質(zhì)包括酪獻(xiàn)與半結(jié)晶聚合物材料;假設(shè)酪獻(xiàn) 的量為曰，半結(jié)晶聚合物材料的量為b，則按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，0<a含5% ,95%含b<100%。
[0007] 所述的半結(jié)晶聚合物材料為低密度聚乙締。
[000引所述的酪獻(xiàn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %，低密度聚乙締質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99%。
[0009] 本發(fā)明的絕緣介質(zhì)制備方法，包括W下步驟：
[0010] 1)、將酪獻(xiàn)與半結(jié)晶聚合物材料在50°C~80°C下烘干；
[0011] 2)、將烘干后的半結(jié)晶聚合物材料加熱至烙融態(tài)；
[0012] 3)、向烙融態(tài)的半結(jié)晶聚合物材料中加入酪獻(xiàn)，兩者烙融共混30~50min，得到復(fù) 合材料；
[001引4)、將復(fù)合材料擠出，并自然冷卻至室溫；
[0014] 5)、將冷卻后的復(fù)合材料熱壓成型，得到絕緣介質(zhì)試樣。
[001引所述的步驟1)中烘干時(shí)間為10~12小時(shí)。
[0016] 所述的步驟2)中將烘干后的半結(jié)晶聚合物材料放入轉(zhuǎn)矩流變儀中加熱攬拌至烙 融態(tài)，轉(zhuǎn)矩流變儀的溫度設(shè)置為125°C~145°C，轉(zhuǎn)速為40~60轉(zhuǎn)/分鐘。
[0017] 所述的步驟5)中將復(fù)合材料在平板硫化機(jī)中熱壓成型，壓片溫度為130°C~150 °C〇
[0018] 所述的步驟5)中熱壓成型的復(fù)合材料經(jīng)過經(jīng)機(jī)械加工形成規(guī)定形狀的絕緣介質(zhì) 試樣。
[0019] 所述的半結(jié)晶聚合物材料為低密度聚乙締。
[0020] 所述的酪獻(xiàn)與低密度聚乙締的添加量，假設(shè)酪獻(xiàn)的量為a,半結(jié)晶聚合物材料的量 為b，則按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，0<曰含5%，95%^<100%。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過滲雜酪獻(xiàn)對(duì)絕緣介質(zhì)材料進(jìn)行改性，制備出的復(fù)合 絕緣介質(zhì)材料的結(jié)晶行為(結(jié)晶度和球晶尺寸及陷阱參數(shù)發(fā)生了較大的變化，結(jié)晶度有 所提高，球晶尺寸明顯減小，陷阱能級(jí)增大，運(yùn)些變化有助于提高材料的真空沿面閃絡(luò)性 能。
[0022] 進(jìn)一步的，本發(fā)明向低密度聚乙締中滲雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的酪獻(xiàn)時(shí)，將真空條件下 低密度聚乙締復(fù)合試樣的沿面閃絡(luò)電壓與純低密度聚乙締試樣進(jìn)行比較，結(jié)果顯示:脈沖 電壓下試樣的首次閃絡(luò)電壓、老練電壓和耐受電壓分別提高了 28.4 %、30.8 %和18.4 %，直 流電壓下試樣的首次閃絡(luò)電壓提高了54.1 %。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的方法能夠顯著的提高絕緣介質(zhì)材料的脈沖、直流 真空沿面閃絡(luò)電壓，且工藝難度低、可操作性強(qiáng)、可靠性高，能夠廣泛運(yùn)用于高壓絕緣材料 領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0025] -種提高真空沿面閃絡(luò)電壓的絕緣介質(zhì)制備方法，包括下述步驟；
[0026] 1)分別使用天平稱量相應(yīng)質(zhì)量比例的低密度聚乙締原材料和酪獻(xiàn)粉末(酪獻(xiàn)和低 密度聚乙締的總質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為100% )，得到五組不同型號(hào)試樣的原料配比。
[0027] 表1不同型號(hào)試樣的原料配比中的酪獻(xiàn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)
[002引
[0029] 2)制備低密度聚乙締復(fù)合試樣，各型號(hào)試樣的制備流程基本相同。
[0030] 實(shí)施例1:首先，將稱量好的原料(低密度聚乙締和酪獻(xiàn)粉末)放入烘箱中烘干，溫 度設(shè)置為60°C，時(shí)間為12小時(shí);烘干后，將低密度聚乙締放入轉(zhuǎn)矩流變儀中加熱攬拌至烙融 態(tài)，溫度設(shè)置為135°C，轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分鐘；低密度聚乙締烙融后，加入酪獻(xiàn)粉末，烙融共混 30min后，將低密度聚乙締復(fù)合材料擠出，自然冷卻至室溫;材料冷卻后，將低密度聚乙締復(fù) 合材料在平板硫化機(jī)中熱壓成型，壓片溫度為130°C，形成厚度為5mm的試樣板;試樣板經(jīng)機(jī) 械加工，制備出直徑為25mm的圓形試樣。
[0031] 實(shí)施例2:首先，將稱量好的原料(低密度聚乙締和酪獻(xiàn)粉末)放入烘箱中烘干，溫 度設(shè)置為50°C，時(shí)間為12小時(shí);烘干后，將低密度聚乙締放入轉(zhuǎn)矩流變儀中加熱攬拌至烙融 態(tài)，溫度設(shè)置為125°C，轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分鐘；低密度聚乙締烙融后，加入酪獻(xiàn)粉末，烙融共混 50min后，將低密度聚乙締復(fù)合材料擠出，自然冷卻至室溫;材料冷卻后，將低密度聚乙締復(fù) 合材料在平板硫化機(jī)中熱壓成型，壓片溫度為150°C，形成厚度為5mm的試樣板;試樣板經(jīng)機(jī) 械加工，制備出直徑為25mm的圓形試樣。
[0032] 實(shí)施例