一种高耐电弧性环氧绝缘材料及其制备方法，绝缘子技术

本发明专利技术公开了一种高耐电弧性环氧绝缘材料及其制备方法，绝缘子。该环氧绝缘材料由以下质量份的原料制成：复合环氧树脂1份，固化剂甲基四氢苯酐0.51～0.55份，氧化铝3.25～3.45份；所述复合环氧树脂为酚醛改性双酚A型环氧树脂、聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂、双酚酸改性双酚A型环氧树脂组成的混合物。该环氧绝缘材料在玻璃化转变温度、拉伸强度、电气强度与传统材料相当的同时，耐电弧性达到237s，252kV断路器在带压开断大于3243次后方出现闪络，具有优异的耐电弧性，大幅增加了高压断路器带压操作次数，提升内部环氧绝缘部件的寿命和可靠性，降低了电站维护和大修成本。

High arc resistance epoxy insulating material and preparation method thereof

The invention discloses a high arc resistance epoxy insulating material and a preparation method thereof. The epoxy insulation material is composed of the following parts by weight of raw materials: composite epoxy resin curing agent 1, MTHPA 0.51 ~ 0.55, 3.25 ~ 3.45 alumina; the composite epoxy resin modified phenolic mixture of bisphenol A type epoxy resin, polyethylene glycol modified bisphenol A epoxy resin, bisphenol acid modified bisphenol A type epoxy resin composition. The epoxy insulation material transition temperature, tensile strength and electrical strength at the same time with the traditional material is glass, arc resistance to 237s, 252kV circuit breaker flashover in breaking pressure is greater than 3243 times before, with excellent arc resistance, a substantial increase in the high voltage circuit breaker with pressure operation times, improve internal epoxy insulation parts life and reliability, reduce the cost of maintenance and overhaul of power plant.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电气绝缘材料
，具体涉及一种高耐电弧性环氧绝缘材料及其制备方法，绝缘子。
技术介绍
交流高压断路器中环氧浇注绝缘部件一般使用在灭弧室以外，断路器以内的位置，一般用作灭弧室与断路器筒体两端的隔离部件，主要起到绝缘、支撑的重要作用。由于断路器灭弧室在开断过程中，少量电弧溢出至灭弧室以外，断路器以内的区域，导致多次开断后，长期暴露在溢出电弧中的环氧浇注部件绝缘性能迅速下降，再加上SF6分解产物的腐蚀作用，环氧绝缘部件出现闪络的机率大大增加，缩短了断路器内部环氧绝缘部件的使用寿命，降低了其可靠性。国内外高压断路器制造企业均能满足GB/T1984-2004中4.110规定的2000次操作试验要求(M1级)或10000次操作试验要求(M2级)，但大都不在高压下操作，与实际使用时的开断寿命并不匹配。随着高压断路器可靠性的研究越来越深入，带压操作试验的开展也越来越多。国内外对交流高压断路器中环氧浇注绝缘部件沿面闪络的研究较多，在闪络发生的原因方面理解是趋同的，都认为溢出电弧的冲刷、SF6分解产物的腐蚀作用是导致环氧浇注绝缘部件闪络的主因，提高绝缘的耐电弧性能成为解决此问题考虑的重点，传统交流环氧浇注绝缘材料的耐电弧性一般为180～190s，通过表面处理提升耐电弧性，并提高断路器交流高压断路器带压开断次数亦有报道，如阿尔斯通通过绝缘子表面氟化处理，实现绝缘子表面惰性，耐电弧性为201s，252kV断路器在带压开断大于2520次后方出现闪络；山东泰开通过表面激光处理同样实现了绝缘子表面惰性，耐电弧性198s，126kV断路器在带压开断大于2870次后方出现闪络；平高通过表面涂覆环氧树脂材料的方法来提升绝缘子耐闪能力，在高压开关设备的其他部位应用达到了良好效果(闪络电压提升21％)，但在断路器内部应用时效果并不明显(耐电弧性为204s，252kV断路器在带压开断大于2630次后方出现闪络)，主要原因可能仍与溢出电弧的冲刷作用有关。CN104774429A公开了一种电气绝缘环氧树脂复合材料及其制备方法，其主要由环氧树脂0.85～1.05份，固化剂1～1.1份，填料3.05～3.3份组成；其中环氧树脂为复合液态环氧树脂，由多官能团环氧树脂与脂环族环氧树脂的混合而成。该专利技术得到电气绝缘环氧树脂复合材料在作为断路器内绝缘子使用时，具有较好的耐热性、韧性和机械强度，但其耐电弧性和带压操作次数仍需进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高耐电弧性环氧绝缘材料，从而解决现有技术中，断路器内部环氧浇注绝缘部件耐电弧性能和带压操作次数低，容易出现闪络的问题。本专利技术的第二个目的提供上述高耐电弧性环氧绝缘材料的制备方法。本专利技术的第三个目的是提供一种使用上述高耐电弧性环氧绝缘材料的绝缘子。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种高耐电弧性环氧绝缘材料，由以下质量份的原料制成：复合环氧树脂1份，固化剂甲基四氢苯酐0.51～0.55份，氧化铝3.25～3.45份；所述复合环氧树脂为酚醛改性双酚A型环氧树脂、聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂、双酚酸改性双酚A型环氧树脂组成的混合物。所述混合物中，酚醛改性双酚A型环氧树脂、聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂、双酚酸改性双酚A型环氧树脂的质量比为3.5～4.5:3.5～5:1.5～2。所述酚醛改性双酚A型环氧树脂的软化点为55～70℃，环氧值为0.65～0.82eq/100g，室温粘度4100～5700mPa·s，室温密度1.45～1.53g/cm3。该树脂在主链中引入部分酚羟基，支链中引入部分直链烷基，具有良好的耐电弧性和耐热性。所述聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂的软化点为35～50℃，环氧值为0.45～0.67eq/100g，室温粘度10700～11500mPa·s，室温密度1.15～1.25g/cm3。该树脂在主链中引入部分酚羟基和羰基，具有良好的机械性能。所述双酚酸改性双酚A型环氧树脂的软化点为66～82℃，环氧值为0.30～0.53eq/100g，室温粘度9800～11000mPa·s，室温密度1.12～1.20g/cm3。该树脂在主链中引入部分直链烷基和醇羟基，具有良好的电气性能。本专利技术所提供的高耐电弧性环氧绝缘材料，通过合理选择环氧树脂、固化剂和氧化铝的种类和配比，使固化后的物质在拉伸强度、电气强度与传统材料相当的同时，具有更高的耐电弧性，大幅提高高压断路器带压操作次数。复合环氧树脂中，酚醛改性双酚A型环氧树脂在增加材料耐电弧性的同时，保证其具有优良的耐热性，聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂能够增加材料的机械强度，双酚酸改性双酚A型环氧树脂保证材料具有优异的电气强度。复合环氧树脂为固态，室温粘度不大于13000mPa·s；固化剂选择甲基四氢苯酐，其为脂环族液态酸酐固化剂，粘度不大于500mPa·s；复合环氧树脂和固化剂的合理选择，使固化速率平缓，利于形成分子结构致密的固化物。所述氧化铝为10～18μm和200～400nm两种粒径α-Al2O3组成的混合物。所述混合物中，10～18μm的α-Al2O3和200～400nm的α-Al2O3的质量比为1.6～2:1。采用两种粒径α-Al2O3作为复合填料，可以实现填料的多配伍，使得填料在环氧树脂中出现不同粒径大小的梯度堆积填充效应，发挥与复合环氧树脂、固化剂的协同作用，从而使得环氧绝缘材料更加密实，使机械强度和耐电弧性得到进一步提升。所述酚醛改性双酚A型环氧树脂为上海雄润树脂有限公司的HE-4776型双酚A环氧树脂；所述聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂树脂为美国陶氏化学公司的ER104型双酚A环氧树脂；所述双酚酸改性双酚A型环氧树脂为长濑精细化工(无锡)有限公司的CT200M型双酚A环氧树脂。上述高耐电弧性环氧绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：1)将复合环氧树脂和氧化铝混合后脱气，与固化剂甲基四氢苯酐混料后进行浇注，得到浇注料；2)将步骤1)所得浇注料在115℃～125℃一次固化6.5～7.5h；后在145℃～155℃二次固化4.5～5.5h，即得。步骤1)混料前，复合环氧树脂和固化剂甲基四氢苯酐还经过预热步骤，包括，将复合环氧树脂在135℃～145℃下预热0.5～1.5h；固化剂甲基四氢苯酐在真空度2～5mbar、70℃～80℃下预热0.5h。还可进一步将模具预热，预热温度为135℃～145℃，预热时间为1.5～2.5h。复合环氧树脂、模具、固化剂经过预热后，可使粘度和理化性质更趋稳定，为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高耐电弧性环氧绝缘材料，其特征在于，由以下质量份的原料制成：复合环氧树脂1份，固化剂甲基四氢苯酐0.51～0.55份，氧化铝3.25～3.45份；所述复合环氧树脂为酚醛改性双酚A型环氧树脂、聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂、双酚酸改性双酚A型环氧树脂组成的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种高耐电弧性环氧绝缘材料，其特征在于，由以下质量份的原料制成：复合环氧
树脂1份，固化剂甲基四氢苯酐0.51～0.55份，氧化铝3.25～3.45份；所述复合环氧树脂
为酚醛改性双酚A型环氧树脂、聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂、双酚酸改性双酚A型
环氧树脂组成的混合物。
2.如权利要求1所述的高耐电弧性环氧绝缘材料，其特征在于，所述混合物中，酚醛
改性双酚A型环氧树脂、聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂、双酚酸改性双酚A型环氧树
脂的质量比为3.5～4.5:3.5～5:1.5～2。
3.如权利要求1所述的高耐电弧性环氧绝缘材料，其特征在于，所述氧化铝为10～18μm
和200～400nm两种粒径α-Al2O3组成的混合物。
4.如权利要求3所述的高耐电弧性环氧绝缘材料，其特征在于，所述混合物中，10～
18μm的α-Al2O3和200～400nm的α-Al2O3的质量比为1.6～2:1。
5.如权利要求1～4任一项所述的高耐电弧性环氧绝缘材料，其特征在于，所述酚醛改
性双酚A型环氧树脂的软化点为55～70℃，环氧值为0.65～0.82eq/100g，室温粘度4100～
5700mPa·s，室温密度1.45～1.53g/cm3；所述聚乙二醇改性双酚A型环氧树脂的软化点为
35～50℃，环氧值为0.45～0.67eq/100g，室温粘度10700～11500mPa·s，室温密度...

【专利技术属性】
技术研发人员：田浩，李继承，袁端鹏，林生军，吴明清，杨保利，侯亚峰，
申请(专利权)人：平高集团有限公司，国家电网公司，国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：河南;41