本發(fā)明屬于絕緣材料技術(shù)領域，更具體地，本發(fā)明涉及一種非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

在高壓設備的絕緣環(huán)節(jié)，電場的不均勻分布經(jīng)常會引起局部放電或者沿面閃絡的發(fā)生。具有非線性電導率的絕緣材料可以起到均勻電場的作用，有利于減少故障的發(fā)生。

國內(nèi)外學者將具有非線性電導率的無機顆粒(如zno和sic)加入絕緣材料，獲得具有非線性電導率的復合絕緣材料。并且通過一系列仿真來驗證，非線性電導復合絕緣材料應用于直流高壓設備具有均勻內(nèi)部電場的作用。abb開發(fā)的非線性電導epdm已經(jīng)成功應用于直流電纜附件。

gis內(nèi)的盆式絕緣子由環(huán)氧澆注而成，長期以來沿面閃絡是盆式絕緣子亟待解決的重要問題。如果環(huán)氧樹脂具有非線性電導率并且應用于盆式絕緣子，將起到均勻電場并且抑制沿面閃絡的功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料及其制備方法。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：

一種非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料，所述復合絕緣材料由包括經(jīng)燒結(jié)的非線性電導率無機顆粒、環(huán)氧樹脂基體和固化劑制備而得，所述經(jīng)燒結(jié)的非線性電導率無機顆粒與所述環(huán)氧樹脂基體的質(zhì)量比為3～7：10，所述固化劑與環(huán)氧樹脂基體的質(zhì)量比為1:3～4。

在其中一些實施例中，所述經(jīng)燒結(jié)的非線性電導率無機顆粒與所述環(huán)氧樹脂基體的質(zhì)量比為5：10。

在其中一些實施例中，所述固化劑與環(huán)氧樹脂基體的質(zhì)量比為1:3。

在其中一些實施例中，所述非線性電導率無機顆粒為粒徑為10～50μm的sic或zno；所述環(huán)氧樹脂基體為縮水甘油醚類的雙酚a環(huán)氧樹脂；所述固化劑為聚酰胺樹脂。

本發(fā)明還提供了上述非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)、將經(jīng)燒結(jié)的非線性電導率無機顆粒充分研磨后烘干，加入至純凈的環(huán)氧樹脂基體中，真空環(huán)境下，攪拌和超聲處理，使其均勻混合；所述經(jīng)燒結(jié)的非線性電導率無機顆粒與所述環(huán)氧樹脂基體的質(zhì)量比為3～7：10；

(2)、真空環(huán)境下，在加入固化劑，攪拌使其均勻混合；所述固化劑與環(huán)氧樹脂基體的質(zhì)量比為1:3～4；

(3)、真空環(huán)境下，加熱至110±20℃，使其流動性達到最強，倒模成型，室溫靜置20～28小時，拆除模具，即得。

在其中一些實施例中，步驟(1)中所述烘干條件為：100℃的烘箱中烘烤12小時，以去除顆粒中的殘留水分。

在其中一些實施例中，步驟(1)中所述攪拌時間為2±0.5小時，所述超聲處理時間為1±0.5小時。

在其中一些實施例中，步驟(3)中所述加熱溫度為100℃，此時流動性達到最強。

純凈的環(huán)氧樹脂基體雖然電導率很小，但是沒有非線性特征，即電導率隨著場強的增加只有微弱的增長，本發(fā)明將非線性電導率無機填料添加至環(huán)氧樹脂，并制作出具有非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明的非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料是將一定含量的具有非線性電導率的經(jīng)過燒結(jié)的碳化硅和氧化鋅等無機顆粒加入環(huán)氧樹脂基體中而得到的，其電導率在電場強度較低的時候非常小，但是當場強增加到一定程度的時候，其電導率將急劇增大；

2、本發(fā)明的非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料的制備方法工藝簡單，適合大規(guī)模生產(chǎn)，這種具有非線性電導率的環(huán)氧樹脂復合絕緣材料在特殊場合具有較大的應用價值，比如可以均勻電場分布，減少局部放電等等。

附圖說明

圖1是試驗例里實施例1～3的不同sic添加量的非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料的電導率測量結(jié)果。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步敘述本發(fā)明，本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。下面給出本發(fā)明的具體實施例，但實施例僅是為了進一步詳細敘述本說明，并不限制本發(fā)明的權(quán)利要求。以下實施例中所使用的試劑或原料，如無特殊說明，均來源于市售。

實施例1

本實施例的非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料，由以下重量份的原料制備而得：

經(jīng)燒結(jié)的非線性電導率無機顆粒30份

環(huán)氧樹脂基體100份

固化劑30份

其中，經(jīng)燒結(jié)的非線性電導率無機顆粒為微米sic，尺寸為20微米，環(huán)氧樹脂基體為縮水甘油醚類的雙酚a環(huán)氧樹脂，固化劑為聚酰胺樹脂。

本實施例的非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)、取經(jīng)過燒結(jié)的非線性電導率無機顆粒，充分研磨后在100℃的烘箱中烘干12小時，備用；

(2)、稱取30份經(jīng)過干燥處理的非線性電導率無機顆粒，加入100份純凈的環(huán)氧樹脂基體中；

(3)、在真空環(huán)境下，將混合液機械攪拌2小時，然后超聲處理1小時，使其混合均勻；

(4)、真空環(huán)境下，取30份的固化劑加入混合液，攪拌半小時，使其均勻混合；

(5)、真空環(huán)境下，加熱混合液至100℃，使其流動性達到最強，倒入潔凈模具中成型；

(6)、室溫靜置24小時，待其完全固化，拆除模具，即可得到本實施例的摻雜量為30wt％的非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料。

實施例2

本實施例的非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料，由以下重量份的原料制備而得：

經(jīng)燒結(jié)的非線性電導率無機顆粒50份

環(huán)氧樹脂基體100份

固化劑30份

其中，經(jīng)燒結(jié)的非線性電導率無機顆粒為微米sic，尺寸為20微米，環(huán)氧樹脂基體為縮水甘油醚類的雙酚a環(huán)氧樹脂，固化劑為聚酰胺樹脂。

本實施例的摻雜量為50wt％的非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料的制備方法同實施例1。

實施例3

本實施例的非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料，由以下重量份的原料制備而得：

經(jīng)燒結(jié)的非線性電導率無機顆粒70份

環(huán)氧樹脂基體100份

固化劑30份

其中，經(jīng)燒結(jié)的非線性電導率無機顆粒為微米sic，尺寸為20微米，環(huán)氧樹脂基體為縮水甘油醚類的雙酚a環(huán)氧樹脂，固化劑為聚酰胺樹脂。

本實施例的摻雜量為70wt％的非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料的制備方法同實施例1。

試驗例實施例1～3的非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料的電導率測量

圖1是實施例1～3的不同sic添加量的非線性電導率環(huán)氧樹脂復合絕緣材料的電導率測量結(jié)果。

由圖1可以看出純凈的環(huán)氧樹脂電導率沒有非線性特征，添加量為30wt％、50wt％和70wt％的環(huán)氧樹脂/sic復合絕緣材料具有明顯的非線性特征，當外加電場強度增加到某個閾值的時候，電導率就會隨著電急劇增大。隨著sic添加量的增加，電導率的非線性特征增強，非線性場強閾值降低。

值得注意的是，環(huán)氧樹脂/sic復合絕緣材料的非線性電導率是以電導率的增加為代價的，這會導致絕緣材料在運行過程中的漏電流增大，擊穿場強降低等負面問題。因此，在實際應用的時候，應當權(quán)衡利弊，選擇合適的sic添加量，使效益達到最優(yōu)。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。