一种避雷器氧化锌压敏阀片的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种避雷器氧化锌压敏阀片的制备方法，属于压敏阀片制备技术领域。本发明专利技术首先将萤石粉末与水混合后，与烷基酚聚氧乙烯醚在冰水浴下混合反应，得混合悬浊液，再将其与过氧化氢混合，得聚吡咯包覆氟化钙颗粒，随后将其与氧化锌、三氧化二铋进行混合球磨，并与聚乙烯醇溶液混合压制，经程序煅烧，得到煅烧阀片，最后将磷酸二氢铝与聚乙烯醇混合得到浆液涂覆于煅烧阀片表面，经干燥即可。本发明专利技术制备的避雷器氧化锌压敏阀片避免了微观结构的不均匀性，提高了压敏阀片的电阻非线性和通流容量，方波通流容量达到420J/cm

【技术实现步骤摘要】
一种避雷器氧化锌压敏阀片的制备方法
本专利技术涉及一种避雷器氧化锌压敏阀片的制备方法，属于压敏阀片制备

技术介绍
氧化锌避雷器是电力系统过电压保护的关键器件，避雷器的过电压保护水平是电力系统各种设备绝缘水平的基本决定因素。对特高压输电系统来说，由于系统电压等级很高，相关设备制造的体积和造价、及其运行的可靠性，在很大程度上取决于系统的绝缘水平；而系统绝缘配合的基础是系统在各种条件下的过电压水平，它是由特高压输电系统所用避雷器的保护性能所直接决定的。为了研制性能优异的特高压避雷器，需要解决其中涉及的诸多关键技术问题，包括高性能的氧化锌压敏电阻片(简称氧化锌阀片、阀片)、多柱并联阀片电流分布均匀性、整体电位分布均匀性、结构设计、绝缘性能、试验技术等等。在上述诸多关键技术问题之中，氧化锌阀片作为避雷器最核心的元件，对于特高压避雷器的整体性能起着决定性的作用。氧化锌压敏阀片的制造工序多，周期长，工艺要求严格，它是保证充分发挥材料各项性能的重要手段。虽然压敏阀片的制造工艺和一般电子陶瓷大致相同，但也有它的特殊性。由于压敏阀片具有高电阻非线性以及微观结构的不均匀性，都将显著影响其性能的不均匀，使其电阻非线性、通流容量和寿命特性降低。因此，在压敏阀片制造过程中，严格地控制工艺是提高氧化锌压敏阀片。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对传统的氧化锌压敏阀片微观结构的不均匀性，影响其性能不均匀性，导致压敏阀片电阻非线性、通流容量和寿命特性降低降低的问题，提供了一种通过将有机聚吡咯包覆低表面能氟化钙材料，经煅烧形成包覆碳材料，由于碳裂解过程中将材料颗粒细化，与氟化钙协同作用，降低材料团聚特性，改善材料微观结构的不均匀性能，提高了材料通流容量和使用寿命的方法。本专利技术首先将萤石粉末与水混合后，与烷基酚聚氧乙烯醚等在冰水浴下混合反应，得混合悬浊液，再将其与过氧化氢混合反应，得聚吡咯包覆氟化钙颗粒，随后将其与氧化锌、三氧化二铋进行混合球磨，并将其与聚乙烯醇溶液混合压制后，经程序煅烧，得到煅烧阀片，最后将磷酸二氢铝与聚乙烯醇混合得到浆液涂覆于煅烧阀片表面，经干燥即可得到避雷器氧化锌压敏阀片。本专利技术制备的避雷器氧化锌压敏阀片避免了微观结构的不均匀性，提高了压敏阀片的电阻非线性和通流容量，延长了其使用寿命，具有广阔的应用前景。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：(1)按质量比1:10，将100～120目萤石粉末与去离子水混合，在200～300W下超声分散10～15min，收集得萤石粉末分散浆液，随后按重量份数计，分别称量45～50份上述制备的萤石粉末分散浆液、3～5份烷基酚聚氧乙烯醚和3～5份吡咯单体置于三口烧瓶中，在0～5℃下冰水浴反应1～2h；(2)待冰水浴反应完成后，收集混合悬浊液，将混合悬浊液置于三口烧瓶中，并对三口烧瓶通氮气排除空气，在氮气气氛下，按质量比1:8，将过氧化氢滴加至混合悬浊液中，控制滴加速度为2mL/min，待滴加完成后，在0～5℃下保温搅拌混合10～12h，待搅拌完成后，过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，在55～60℃下干燥6～8h，制备得聚吡咯包覆氟化钙颗粒；(3)按重量份数计，分别称量80～90份氧化锌、0.5～1.0份三氧化二铋、0.5～1.0份二氧化锰、0.5～1.0份氧化锑和10～15份上述制备的聚吡咯包覆氟化钙颗粒置于搅拌机中，搅拌混合并收集混合颗粒，将混合颗粒置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，过200目筛，收集得混合球磨粉末；(4)按质量比1:3，将质量分数10％聚乙烯醇溶液与上述制备的混合球磨粉末搅拌混合，收集得浆料并浇注至模具中，在室温下以20～30MPa压制10～15s后，静置20～24h干燥固化，待干燥固化完成后脱模并收集坯料；(5)将上述制备的坯料置于120～150℃下预热25～30min后，按5℃/min升温至250～300℃，保温煅烧45～60min后，再按8℃/min升温至380～400℃，再次保温煅烧25～30min后，按5℃/min升温至850～900℃，保温煅烧15～20min后，按10℃/min升温至1150～1200℃，保温煅烧1～2h后，静置冷却至室温，制备得煅烧阀片；(6)按质量比1:10，将磷酸二氢铝与质量分数10％聚乙烯醇溶液搅拌混合，在200～300W下超声分散10～15min后，收集得涂层浆液，随后用喷枪将涂层浆液均匀涂覆至上述制备的煅烧阀片表面，控制涂覆厚度为0.3～0.5mm，待涂覆完成后，在室温下静置6～8h，再在250～300℃烘箱中干燥6～8h，静置冷却至室温，即可制备得一种避雷器氧化锌压敏阀片。本专利技术制备的避雷器氧化锌压敏阀片压敏电压梯度达到560V/mm以上，方波通流容量达到420J/cm3以上，电阻非线性系数达到25.2以上，在4/10μs大冲击电流，电流耐受能力达到75～85kA。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：(1)本专利技术制备的避雷器氧化锌压敏阀片避免了微观结构的不均匀性，提高了压敏阀片的电阻非线性和通流容量，方波通流容量达到420J/cm3以上，电阻非线性系数达到25.2以上；(2)本专利技术制备的避雷器氧化锌压敏阀片压敏电压梯度达到560V/mm以上，提高避雷器内在的安全可靠性，因而具有很好的社会和经济效益。具体实施方式首先按质量比1:10，将100～120目萤石粉末与去离子水混合，在200～300W下超声分散10～15min，收集得萤石粉末分散浆液，随后按重量份数计，分别称量45～50份上述制备的萤石粉末分散浆液、3～5份烷基酚聚氧乙烯醚和3～5份吡咯单体置于三口烧瓶中，在0～5℃下冰水浴反应1～2h；待冰水浴反应完成后，收集混合悬浊液，将混合悬浊液置于三口烧瓶中，并对三口烧瓶通氮气排除空气，在氮气气氛下，按质量比1:8，将过氧化氢滴加至混合悬浊液中，控制滴加速度为2mL/min，待滴加完成后，在0～5℃下保温搅拌混合10～12h，待搅拌完成后，过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，在55～60℃下干燥6～8h，制备得聚吡咯包覆氟化钙颗粒；再按重量份数计，分别称量80～90份氧化锌、0.5～1.0份三氧化二铋、0.5～1.0份二氧化锰、0.5～1.0份氧化锑和10～15份上述制备的聚吡咯包覆氟化钙颗粒置于搅拌机中，搅拌混合并收集混合颗粒，将混合颗粒置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，过200目筛，收集得混合球磨粉末；按质量比1:3，将质量分数10％聚乙烯醇溶液与上述制备的混合球磨粉末搅拌混合，收集得浆料并浇注至模具中，在室温下以20～30MPa压制10～15s后，静置20～24h干燥固化，待干燥固化完成后脱模并收集坯料；接着将上述制备的坯料置于120～150℃下预热25～30min后，按5℃/min升温至250～300℃，保温煅烧45～60min后，再按8℃/min升温至380～400℃，再次保温煅烧25～30min后，按5℃/min升温至850～900℃，保温煅烧15～20min后，按10℃/min升温至1150～1200℃，保温煅烧1～2h后，静置冷却至室温，制备得煅烧阀片；按质量比1:10，将磷酸二氢铝与质量分数10％聚乙烯醇溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种避雷器氧化锌压敏阀片的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：(1)按质量比1:10，将100～120目萤石粉末与去离子水混合，在200～300W下超声分散10～15min，收集得萤石粉末分散浆液，随后按重量份数计，分别称量45～50份上述制备的萤石粉末分散浆液、3～5份烷基酚聚氧乙烯醚和3～5份吡咯单体置于三口烧瓶中，在0～5℃下冰水浴反应1～2h；(2)待冰水浴反应完成后，收集混合悬浊液，将混合悬浊液置于三口烧瓶中，并对三口烧瓶通氮气排除空气，在氮气气氛下，按质量比1:8，将过氧化氢滴加至混合悬浊液中，控制滴加速度为2mL/min，待滴加完成后，在0～5℃下保温搅拌混合10～12h，待搅拌完成后，过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，在55～60℃下干燥6～8h，制备得聚吡咯包覆氟化钙颗粒；(3)按重量份数计，分别称量80～90份氧化锌、0.5～1.0份三氧化二铋、0.5～1.0份二氧化锰、0.5～1.0份氧化锑和10～15份上述制备的聚吡咯包覆氟化钙颗粒置于搅拌机中，搅拌混合并收集混合颗粒，将混合颗粒置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，过200目筛，收集得混合球磨粉末；(4)按质量比1:3，将质量分数10％聚乙烯醇溶液与上述制备的混合球磨粉末搅拌混合，收集得浆料并浇注至模具中，在室温下以20～30MPa压制10～15s后，静置20～24h干燥固化，待干燥固化完成后脱模并收集坯料；(5)将上述制备的坯料置于120～150℃下预热25～30min后，按5℃/min升温至250～300℃，保温煅烧45～60min后，再按8℃/min升温至380～400℃，再次保温煅烧25～30min后，按5℃/min升温至850～900℃，保温煅烧15～20min后，按10℃/min升温至1150～1200℃，保温煅烧1～2h后，静置冷却至室温，制备得煅烧阀片；(6)按质量比1:10，将磷酸二氢铝与质量分数10％聚乙烯醇溶液搅拌混合，在200～300W下超声分散10～15min后，收集得涂层浆液，随后用喷枪将涂层浆液均匀涂覆至上述制备的煅烧阀片表面，控制涂覆厚度为0.3～0.5mm，待涂覆完成后，在室温下静置6～8h，再在250～300℃烘箱中干燥6～8h，静置冷却至室温，即可制备得一种避雷器氧化锌压敏阀片。...

【技术特征摘要】
1.一种避雷器氧化锌压敏阀片的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：(1)按质量比1:10，将100～120目萤石粉末与去离子水混合，在200～300W下超声分散10～15min，收集得萤石粉末分散浆液，随后按重量份数计，分别称量45～50份上述制备的萤石粉末分散浆液、3～5份烷基酚聚氧乙烯醚和3～5份吡咯单体置于三口烧瓶中，在0～5℃下冰水浴反应1～2h；(2)待冰水浴反应完成后，收集混合悬浊液，将混合悬浊液置于三口烧瓶中，并对三口烧瓶通氮气排除空气，在氮气气氛下，按质量比1:8，将过氧化氢滴加至混合悬浊液中，控制滴加速度为2mL/min，待滴加完成后，在0～5℃下保温搅拌混合10～12h，待搅拌完成后，过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，在55～60℃下干燥6～8h，制备得聚吡咯包覆氟化钙颗粒；(3)按重量份数计，分别称量80～90份氧化锌、0.5～1.0份三氧化二铋、0.5～1.0份二氧化锰、0.5～1.0份氧化锑和10～15份上述制备的聚吡咯包覆氟化钙颗粒置于搅拌机中，搅拌混合并收集混合颗粒，将混合颗粒置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：何迎春，薛洋，王艳芹，
申请(专利权)人：宁波高新区远创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33