一种提高ETFE抗内带电特性的方法及得到的复合电介质技术

本发明专利技术公开了一种提高ETFE抗内带电特性的方法及得到的复合电介质，属于ETFE改性领域。本发明专利技术的提高ETFE抗内带电特性的方法，以SiC纳米粒子作为填料，采用熔融共混法将之混入基料ETFE中，每100份ETFE中添加0.5‑5份的SiC纳米粒子，得到ETFE/SiC复合电介质。本发明专利技术的生产过程简单，条件容易控制，便于大规模生产。本发明专利技术的ETFE/SiC复合电介质，在保持优秀绝缘性能的同时，具有优秀的非线性电导特性。非线性电导特性使得当材料内部电场畸变达到一定阈值时，材料的电导率升高，有助于电荷的泄放；而在正常工作情况下其电导率保持较低水平，其击穿场强保持较高水平，不影响其绝缘性能的使用。

【技术实现步骤摘要】
一种提高ETFE抗内带电特性的方法及得到的复合电介质
本专利技术属于ETFE改性领域，尤其是一种提高ETFE抗内带电特性的方法及得到的复合电介质。
技术介绍
空间电荷的存在将会导致介质内部充放电现象的发生，从而导致电力设备不能正常工作。绝缘介质的电导率很低，电荷难以消散，会造成空间电荷的积累，电场会产生畸变。当电场畸变达到某个阈值时，导致绝缘材料破坏，严重时甚至会导致电子设备失效。通常情况下，绝缘材料内部充放电特性的改善意味着电导率的提高，这对绝缘材料的介电击穿性能有负面影响。纳米掺杂被认为是一种既能提高绝缘材料内部充放电特性，又不会过多降低绝缘材料直流击穿强度的有效方法。乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)广泛用于特种电缆的生产。它绝缘性能优良，由于其低电导率，导致材料内部积累的电荷不能及时消散，形成空间电荷，当电场畸变达到一定程度，会导致充电放电现象的发生，严重时甚至会导致绝缘材料的失效。目前对于ETFE作为电缆材料的的改性重点主要集中在增强其机械性能，对其抗内带电特性的改进研究较少。如何在不降低ETFE绝缘性能的同时提高其电荷消散能力，是待解决的问题。就目前研究而言，提高绝缘材料抗内带电特性的方法主要集中在两方面，优化绝缘结构与改进绝缘材料。其中，优化绝缘结构可选择改变电极形状、放置均压环、嵌入内屏蔽金属、添加多层平行电容器极板等手段，但这种方法技术难度与生产成本较高。相比较而言，对绝缘材料进行改性的成本低廉，效果显著，可以在相对简单的绝缘结构下实现绝缘材料电场分布的均化处理。专利技术内容本专利技术的目的在于克服现有的改性方法在提高乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)的电荷消散能力时其绝缘性能变差的缺点，提供一种提高ETFE抗内带电特性的方法及得到的复合电介质。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种提高ETFE抗内带电特性的方法，采用熔融共混法将SiC纳米粒子混入ETFE颗粒中，得到ETFE/SiC复合电介质；其中，以重量分数计，每100份ETFE中添加0.5-5份的SiC纳米粒子。进一步的，ETFE颗粒经以下预处理：将ETFE颗粒中加入酒精，直至酒精液面没过ETFE颗粒，之后进行超声清洗10-20min；过滤出ETFE颗粒，将ETFE颗粒在70-80℃下烘干。进一步的，SiC纳米粒子经以下预处理：在SiC纳米粒子中加入酒精，直至酒精没过SiC纳米粒子；进行磁力搅拌，之后进行超声分散，得到悬浊液；利用纳米均质仪对悬浊液进行分散处理，提高悬浊液中纳米粒子分散性；之后将悬浊液在90-100℃烘干；将烘干的SiC纳米粒子进行研磨、过筛，所用的筛网为200目。进一步的，熔融共混的具体过程为：将ETFE颗粒与SiC纳米粒子，在RM-200C转矩流变仪内进行熔融共混，熔融共混温度为270-300℃；在熔融共混过程中实时观察转矩图像，转矩稳定后密炼20min，得到ETFE/SiC复合电介质。本专利技术制备得到的ETFE/SiC复合电介质，具有非线性电导特性。进一步的，ETFE/SiC复合电介质的击穿场强范围为289.7～428.9kV/mm；在外加场强低于32.kV/mm时，ETFE/SiC复合电介质为绝缘材料；当外加场强为32.5～42.5kV/mm时，ETFE/SiC复合电介质的电阻率为10-10～10-11Ω.cm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的提高ETFE抗内带电特性的方法，以具有优秀非线性电导特性的SiC纳米粒子作为填料，采用熔融共混法将之混入基料ETFE中，控制两者的量，每100份ETFE中添加0.5-5份的SiC纳米粒子，得到ETFE/SiC复合电介质。本专利技术的生产过程简单，条件容易控制，便于大规模生产。进一步的，SiC纳米粒子经过超声分散与纳米均质仪处理，能够制备得到分散性良好的ETFE/SiC复合电介质。本专利技术的方法得到的ETFE/SiC复合电介质，在保持优秀绝缘性能的同时，具有优秀的非线性电导特性。非线性电导特性使得当材料内部电场畸变达到一定阈值时，材料的电导率升高，有助于电荷的泄放；而在正常工作情况下其电导率保持较低水平，其击穿场强保持较高水平，不影响其绝缘性能的使用。附图说明图1为实施例1-实施例4的ETFE/SiC复合电介质及ETFE的体积电阻率与击穿场强，其中图1(a)为实施例1-4的体积电阻率，图1(b)为实施例1-4的击穿场强；图2为实施例1-实施例4的ETFE/SiC复合电介质及ETFE的J-E曲线，其中，图2(a)为ETFE的J-E曲线，图2(b)为实施例1的J-E曲线，图2(c)为实施例2的J-E曲线，图2(d)为实施例3的J-E曲线，图2(e)为实施例4的J-E曲线；图3为实施例1-实施例4的ETFE/SiC复合电介质及ETFE的场强-电流曲线；图4为实施例1-实施例4的ETFE/SiC复合电介质及ETFE的场强-电流密度曲线；图5为J-E曲线的线性拟合曲线。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本专利技术中，纳米掺杂是在不降低介质击穿性能的前提下，通过调控介质材料非线性电导特性，从而提高介质内部充放电特性的有效方法。实施例1一种提高ETFE抗内带电特性的方法，包括以下步骤：1)预处理ETFE基料粒子将100g的ETFE置于烧杯中，在烧杯中加入酒精直至液面没过ETFE，将烧杯置于超声分散机中超声清洗15min；清洗两次后过滤出ETFE，将ETFE置于蒸发皿中，在80℃下烘干12h。预处理SiC纳米粒子将10g的SiC纳米粒子置于烧杯中，加入没过SiC纳米粒子的酒精；将烧杯口密封，以40r/min的速度磁力搅拌10min，之后置于超声分散机中超声分散0.5h，得到悬浊液；接着用纳米均质仪对悬浊液进行分散处理；将处理好的纳米粒子悬浊液放入烘箱中，在80℃条件下烘12h；最后将烘干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高ETFE抗内带电特性的方法，其特征在于，采用熔融共混法将SiC纳米粒子混入ETFE颗粒中，得到ETFE/SiC复合电介质；/n其中，以重量分数计，每100份ETFE中添加0.5-5份的SiC纳米粒子。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高ETFE抗内带电特性的方法，其特征在于，采用熔融共混法将SiC纳米粒子混入ETFE颗粒中，得到ETFE/SiC复合电介质；
其中，以重量分数计，每100份ETFE中添加0.5-5份的SiC纳米粒子。


2.根据权利要求1所述的提高ETFE抗内带电特性的方法，其特征在于，ETFE颗粒经以下预处理：
将ETFE颗粒中加入酒精，直至酒精液面没过ETFE颗粒，之后进行超声清洗10-20min；过滤出ETFE颗粒，将ETFE颗粒在70-80℃下烘干。


3.根据权利要求1所述的提高ETFE抗内带电特性的方法，其特征在于，SiC纳米粒子经以下预处理：
在SiC纳米粒子中加入酒精，直至酒精没过SiC纳米粒子；
进行磁力搅拌，之后进行超声分散，得到悬浊液；
利用纳米均质仪对悬浊液进行分散处理，提高悬浊液中纳米粒子分散性；
之后将悬浊液在90-100℃烘干；
将烘干的SiC纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑舒赛，王潇平，李盛涛，侯欣宾，王立，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61