一種納米改性聚四氟乙烯復(fù)合材料，滅弧噴口及其制備方法，高壓斷路器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高壓斷路器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米改性聚四氟乙烯復(fù)合材料， 同時(shí)涉及一種滅弧噴口及其制備方法，及使用該滅弧噴口的高壓斷路器。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓SF6斷路器作為電力系統(tǒng)中重要的電力設(shè)備，目前正在朝著高電壓、大容量的 方向發(fā)展，在提供電力能源穩(wěn)定性和運(yùn)行可靠性方面的要求也越來(lái)越高。SF 6斷路器滅弧室 的噴口，對(duì)開(kāi)斷過(guò)程中吹弧氣體的流動(dòng)起著控制作用，其直接影響開(kāi)斷過(guò)程中噴口內(nèi)3?6氣 體介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)特性及滅弧能力。斷路器開(kāi)斷短路電流時(shí)，與動(dòng)觸頭一起作高速運(yùn)動(dòng)的 噴口，承受著4000K以上的高溫電弧的燒蝕以及壓縮缸中壓縮氣體的反作用力，極易發(fā)生 表面燒蝕和內(nèi)部分解，甚至?xí)l(fā)噴口的斷裂，因此，噴口材料的機(jī)械性能和耐燒蝕性能直 接影響著高壓斷路器的開(kāi)斷能力和使用壽命。
[0003] 目前，噴口材料多采用聚四氟乙烯材料。聚四氟乙烯（PTFE)具有極佳的電氣絕緣 性能和耐高溫、耐電弧性能，同時(shí)具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、較高的光反射性、突出的化學(xué)惰性、 卓越的物理機(jī)械性能及良好的耐氣候性，廣泛應(yīng)用于電器和高、中、低壓開(kāi)關(guān)中，用作絕緣 材料、斷路器噴口（噴嘴）、墊帶、制動(dòng)環(huán)、襯套等。但聚四氟乙烯材料在400°C以上即開(kāi)始 發(fā)生顯著分解，而高壓斷路器開(kāi)斷過(guò)程中電弧溫度可達(dá)4000K以上，將純PTFE材料用作滅 弧噴口時(shí)，由于對(duì)電弧能量的無(wú)規(guī)則吸收，純PTFE材料會(huì)發(fā)生顯著的表面分解和嚴(yán)重的內(nèi) 部破裂。因此，在噴口制作的過(guò)程中，通常在PTFE材料中添加一些無(wú)機(jī)粉體材料作為填料 制成復(fù)合型材料，使其成為能量吸收中心，從而規(guī)范電弧能量的吸收，減小噴口的無(wú)規(guī)則分 解和破裂，以期增強(qiáng)噴口的耐燒蝕性能，延長(zhǎng)噴口的使用壽命。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，采用無(wú)機(jī)填料填充的復(fù)合型材料主要有三氧化二鋁填充聚四氟乙 烯復(fù)合材料、二硫化鉬填充聚四氟乙烯復(fù)合材料和氮化硼填充聚四氟乙烯復(fù)合材料，二硫 化鉬和三氧化二鋁填充聚四氟乙烯復(fù)合材料具有較好的機(jī)械性能，但其耐電弧燒蝕性能稍 差；氮化硼（通常為微米氮化硼）填充聚四氟乙烯復(fù)合材料的機(jī)械性能，特別是拉伸強(qiáng)度則 要明顯低于二硫化鉬和三氧化二鋁配方。
[0005] 專(zhuān)利CN102731943B公開(kāi)了二硫化鉬-氮化硼-聚四氟乙烯三種材料復(fù)合制成的 耐高電壓、大電流電弧燒蝕的噴口，其質(zhì)量百分比組成為~1〇μπι)氮化硼1~8%， (1~10 μπι)二硫化鉬為0. 1~0. 4%，余量為聚四氟乙烯。在高壓斷路器朝高電壓、大容 量發(fā)展的今天，該復(fù)合材料噴口依然存在著韌性和抗開(kāi)裂能力差、耐電弧燒蝕性能不足的 問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種納米改性聚四氟乙烯復(fù)合材料，同時(shí)提供一種使用上述納米改性 聚四氟乙烯復(fù)合材料的滅弧噴口，解決現(xiàn)有復(fù)合材料噴口韌性和抗開(kāi)裂能力差，耐電弧燒 蝕性能不足的問(wèn)題。
[0007] 本發(fā)明另外提供一種上述滅弧噴口的制備方法。
[0008] 本發(fā)明還提供一種使用上述滅弧噴口的高壓斷路器。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種納米改性聚四氟乙烯復(fù)合 材料，由以下重量百分比的組分組成：納米氮化硼1~3%、微米氮化硼3~10%，余量為聚 四氟乙烯。
[0010] 作為優(yōu)選方案，上述納米改性聚四氟乙烯復(fù)合材料由以下重量百分比的組分組 成：納米氮化硼1~3%、微米氮化硼5~10%，余量為聚四氟乙烯。上述納米改性聚四氟乙 烯復(fù)合材料的重量百分比組成進(jìn)一步優(yōu)選為：納米氮化硼2~3%、微米氮化硼8~10%， 余量為聚四氟乙烯。
[0011] 本發(fā)明提供的滅弧噴口使用上述納米改性聚四氟乙烯復(fù)合材料。
[0012] 納米氮化硼為市售常規(guī)原料，六方晶型，晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)似石墨層狀結(jié)構(gòu)，具有極佳的 干潤(rùn)滑能力，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)低，且高溫下導(dǎo)熱性能優(yōu)異。
[0013] 采用本發(fā)明納米改性聚四氟乙烯復(fù)合材料的滅弧噴口，一方面納米氮化硼和微米 氮化硼在復(fù)合材料中容易混合分散，使復(fù)合材料具有良好的均一性，另一方面兩者通過(guò)合 理調(diào)配填充比例，納米氮化硼組分對(duì)聚四氟乙烯材料的機(jī)械性能起到補(bǔ)強(qiáng)作用，可以提升 復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率；納米氮化硼和微米氮化硼在復(fù)合材料中可發(fā)生協(xié)同作 用，進(jìn)一步改善噴口材料的熱導(dǎo)率，從而在斷路器開(kāi)斷過(guò)程中快速傳遞電弧的能量，減少電 弧對(duì)噴口的燒蝕作用。
[0014] 本發(fā)明提供的上述滅弧噴口的制備方法，包括取配方量的聚四氟乙烯樹(shù)脂粉、納 米氮化硼粉、微米氮化硼粉混合后，進(jìn)行模壓、燒結(jié)，即得。
[0015] 所述納米氮化硼粉的粒徑為200~300nm。
[0016] 所述聚四氟乙烯樹(shù)脂粉的粒徑為45~80 μ m。微米氮化硼粉的粒徑為5~10 μ m。
[0017] 所述混合是指在高速攪拌機(jī)中以400~600r/min轉(zhuǎn)速攪拌10~30min。
[0018] 所述模壓的壓力為20~30MPa，保壓時(shí)間為20~35min。
[0019] 所述燒結(jié)的溫度為330~370 °C，燒結(jié)時(shí)間為48~60h。
[0020] 本發(fā)明提供一種使用上述滅弧噴口的高壓斷路器。高壓斷路器，諸如敞開(kāi)斷路器、 罐式斷路器、全金屬封閉組合電器的斷路器等，滅弧室的噴口采用本發(fā)明提供的納米改性 聚四氟乙烯復(fù)合材料，高壓斷路器的其他部件如操動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、觸頭等可采用公知技 術(shù)。由于本發(fā)明提供的滅弧噴口熱導(dǎo)率高，耐電弧燒蝕性能得到了極大改善，提升了斷路器 的開(kāi)斷性能，從而提高了高壓斷路器的運(yùn)行穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ] 圖1為實(shí)施例1滅弧噴口的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為使用實(shí)施例1滅弧噴口的高壓斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合【具體