一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法技术

一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，它属于聚合物基复合绝缘材料的改性技术领域。本发明专利技术要解决的技术问题为提高试样电气性能。本发明专利技术将样品放置于聚酯薄膜模具中，聚酯薄膜模具的上端设置有高压电极，聚酯薄膜模具的下端设置有接地电极，高压电极的上表面连接导热绝缘薄膜，高压电极的上表面为平面，高压电极的下表面平行分布有凹槽，凹槽中填充绝缘材料，将装配好的样品施加温度、压力、电场，保持一定时间后撤销温度和压力，得到升温加压后的样品在电场作用下冷却至室温。本发明专利技术能够在较低外施电压下获得较好的电场诱导聚合物基复合绝缘材料，对外施电压源的电压等级要求低，还可以节约聚酯薄膜材料的消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法
本专利技术属于聚合物基复合绝缘材料的改性
；具体涉及一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法。
技术介绍
聚合物绝缘材料(如聚乙烯、聚丙烯等)具有优异的电气绝缘性能和力学性能，广泛应用电力电缆、电容器和变压器等电力设备。在聚合物基体中掺杂适量的微米或纳米无机填料可以获得电气性能优异的复合绝缘材料。聚合物基复合绝缘材料通常是通过聚合物基体与无机填料机械共混的方式实现的。常见的聚合物绝缘材料基体有聚乙烯、聚丙烯、硅橡胶等，无机填料包括氧化镁、氧化铝、二氧化硅、氧化锌等。机械共混方式使得无机填料随机分布于聚合物基体，导致相同填料含量的聚合物基复合绝缘材料电气性能因无机填料的随机分布而存在差异。在聚合物基复合绝缘材料试样制备过程中，施加的电场能够改善无机填料在聚合物基体中的分布状态，获得电气性能更为优异的聚合物基复合绝缘材料。但是，这种基于电场诱导的聚合物基复合绝缘材料制备方法几乎都是在平板电极结构下进行的，而且在平板电极结构的上、下电之间依次布置有聚酯薄膜-聚酯薄膜模具-聚酯薄膜三层绝缘材料，电极之间距离大，电场诱导聚合物基复合绝缘材料成型的外施电压比较高。现有研究结果表明，非均匀电场诱导成型更有利于提高聚合物基复合绝缘材料的电气性能，然而平板电极结构显然已不适用于非均匀电场诱导的聚合物基复合绝缘材料制备，而且现有非均匀电场诱导成型方法所采用电极结构仅仅是在高压电极表面放置了一层带圆孔的聚酯薄膜，圆孔的大小和数量与非均匀电场分布之间的关系较为复杂，难以有效地调控极板间的非均匀电场分布。
技术实现思路
本专利技术目的是提供了一种能够提高试样电气性能的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法。本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，包括如下步骤：步骤1、装配样品：将样品放置于聚酯薄膜模具中，聚酯薄膜模具的上端设置有高压电极，聚酯薄膜模具的下端设置有接地电极，所述的高压电极的上表面连接导热绝缘薄膜，所述的高压电极的上表面为平面，所述的高压电极的下表面平行分布有凹槽，所述的凹槽中填充绝缘材料；步骤2、升温加压：将步骤1装配好的样品施加温度、压力、电场，保持一定时间后撤销温度和压力，得到升温加压后的样品；步骤3、冷却成型：将步骤2得到的升温加压后的样品在电场作用下冷却至室温，得到所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样。本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，步骤1中样品的材料为聚合物基复合绝缘材料为聚合物基体与无机填料的混合物。本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，步骤1中所述的聚合物基复合绝缘材料为聚乙烯基复合绝缘材料、聚丙烯基复合绝缘材料、硅橡胶基复合绝缘材料中的一种。本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，步骤1中所述的凹槽的深度为0.1～2mm，凹槽的宽度为1～10mm，凹槽间距为1～4mm，所述的凹槽中填充的绝缘材料为导热绝缘硅胶，所述的导热绝缘薄膜的材料为导热绝缘硅胶。本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，步骤1中所述的高压电极为不锈钢电极，高压电极厚度为5～15mm，所述的高压电极上安装有高压引线，所述的接地电极为不锈钢电极，接地电极厚度为5～15mm，所述的接地电极上安装有接地引线，所述的接地电极为平面电极。本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，所述的聚酯薄膜模具中聚酯薄膜的厚度为0.1～0.5mm。本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，步骤2中装配好的样品施加的温度高于样品的熔融温度10～50℃，施加的压力为10～20Mpa，当样品压力达到设定值后施加电场，电场为正弦交流电压，电压幅值为0.1～5kV、频率为40～1000Hz、施加时间为0～20min。本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，所述的电压幅值为0.4kV、频率为50Hz、施加时间为10min。本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，步骤3中所述的电场为正弦交流电压，电压幅值为0.1～5kV、频率为40～1000Hz.施加时间为3～10min。本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，所述的电压幅值为0.4kV、频率为50Hz、施加时间为3min。本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，步骤1所述聚酯薄膜模具的中心为圆形或者方形空腔，空腔内放置样品，圆形空腔的直径为20～100mm，方形空腔的边长为20～100mm。本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，能够在较低外施电压下获得较好的电场诱导聚合物基复合绝缘材料成型的目的，对外施电压源的电压等级要求低，还可以节约2/3聚酯薄膜材料的消耗。本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，通过调制电极结构调节聚合物基复合绝缘材料试样内部的非均匀电场分布，实现了调制电场的目的，有效地调控填料在聚合物基体中的分布状态，获得电气性能优异的聚合物基复合绝缘材料。本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，聚乙烯/碳化硅复合绝缘材料电导率的非线性指数几乎为零，经过调制电场诱导成型后，聚乙烯/碳化硅复合绝缘材料的非线性指数达到2.4，较高的非线性指数有利于均匀化电场分布，抑制空间电荷的积聚。附图说明图1为本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法所用调制电极结构及模具的结构示意图；图2为本专利技术所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法所用高压电极的结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，包括如下步骤：步骤1、装配样品：将样品1放置于聚酯薄膜模具2中，聚酯薄膜模具的上端设置有高压电极3，聚酯薄膜模具的下端设置有接地电极6，所述的高压电极的上表面连接导热绝缘薄膜5，所述的高压电极的上表面为平面，所述的高压电极的下表面平行分布有凹槽4，所述的凹槽中填充绝缘材料；步骤2、升温加压：将步骤1装配好的样品施加温度、压力、电场，保持一定时间后撤销温度和压力，得到升温加压后的样品；步骤3、冷却成型：将步骤2得到的升温加压后的样品在电场作用下冷却至室温，得到所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样。本实施方式所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，步骤1中样品的材料为聚合物基复合绝缘材料为聚合物基体与无机填料的混合物。本实施方式所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，步骤1中所述的聚合物基复合绝缘材料为聚乙烯基复合绝缘材料。本实施方式所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1、装配样品：将样品(1)放置于聚酯薄膜模具(2)中，聚酯薄膜模具(2)的上端设置有高压电极(3)，聚酯薄膜模具(2)的下端设置有接地电极(6)，所述的高压电极(3)的上表面连接导热绝缘薄膜(5)，所述的高压电极(3)的上表面为平面，所述的高压电极(3)的下表面平行分布有凹槽(4)，所述的凹槽(4)中填充绝缘材料；/n步骤2、升温加压：将步骤1装配好的样品施加温度、压力、电场，保持一定时间后撤销温度和压力，得到升温加压后的样品；/n步骤3、冷却成型：将步骤2得到的升温加压后的样品在电场作用下冷却至室温，得到所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、装配样品：将样品(1)放置于聚酯薄膜模具(2)中，聚酯薄膜模具(2)的上端设置有高压电极(3)，聚酯薄膜模具(2)的下端设置有接地电极(6)，所述的高压电极(3)的上表面连接导热绝缘薄膜(5)，所述的高压电极(3)的上表面为平面，所述的高压电极(3)的下表面平行分布有凹槽(4)，所述的凹槽(4)中填充绝缘材料；
步骤2、升温加压：将步骤1装配好的样品施加温度、压力、电场，保持一定时间后撤销温度和压力，得到升温加压后的样品；
步骤3、冷却成型：将步骤2得到的升温加压后的样品在电场作用下冷却至室温，得到所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样。


2.根据权利要求1所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，其特征在于：步骤1中样品的材料为聚合物基复合绝缘材料为聚合物基体与无机填料的混合物。


3.根据权利要求2所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，其特征在于：步骤1中所述的聚合物基复合绝缘材料为聚乙烯基复合绝缘材料、聚丙烯基复合绝缘材料、硅橡胶基复合绝缘材料中的一种。


4.根据权利要求1所述的一种基于调制电场诱导的复合绝缘材料试样的制备方法，其特征在于：步骤1中所述的凹槽(4)的深度为0.1～2mm，凹槽(4)的宽度为1～10mm，凹槽(4)间距为1～4mm，所述的凹槽(4)中填充的绝缘材料为导热绝缘硅胶，所述的导热绝缘薄膜(5)的材料为导热绝缘硅胶。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩永森，尹航，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23