一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料及其制备方法，该材料包括如下质量比的组分：环氧树脂1份、固化剂1份和促进剂3

【技术实现步骤摘要】
一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及输变电设备绝缘复合材料领域，尤其是一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]高性能绝缘材料是构成高压、特高压输、变电设备和网路的技术核心与关键，其电气性能的高低与稳定直接关系到了整个输电网络的电压等级与安全。纳米材料技术已经初步在高压、特高压输变电设备和线路中展现出了巨大的应用前景，相关产品的应用开发受到了广泛关注。近年来，随着纳米技术的迅猛发展，纳米复合材料的宏量制备已经实现。
[0003]纳米颗粒作为纳米材料的基础原料，近年来取得了重要进展，在工业规模上制备生产了众多产品，如纳米SiO2、纳米ZnO、纳米TiO2、纳米碳管、纳米稀土盐和纳米金属粉等，这些纳米颗粒呈现出多种功能的纳米效应。只有将其以纳米级颗粒状态均匀地分散于另一连续相中，获得的纳米复合材料才有可能表现出优异的纳米效应。纳米复合材料除了具有普通复合材料的特点外，还具有显著的协同效应，可综合发挥各组分的协同效能，这是其中任何一种材料都不具备的，并且纳米复合材料的性能可设计性强，可针对纳米复合材料的性能需求进行设计和制造。环氧树脂的纳米化可能是进一步提高其绝缘性能和其他相关性能的新思路。
[0004]电痕劣化引起绝缘破坏是环氧在电场中由放电形成的碳化导电路在环氧表面发生的，是环氧等有机绝缘特有的绝缘破坏形式。在潮湿污秽状态下，电场足够大时环氧表面有漏电流产生，随着环氧表面液膜的分离形成的缝隙称为干燥带，在干燥带形成瞬间液膜间场强达到放电场强而导致放电，放电产生的热量使环氧表面局部碳化。由于碳化生成物的导电率高，此处的电场密度集中于该碳化部分，引起放电的重复发生，并在其周围产生更多的碳化物形成碳化导电路向电极方向伸展，最终导致短路，发生电痕破坏。
[0005]环氧树脂绝缘材料的耐电痕性能较差，在维护检修测试中经常发现表面有电痕破坏现象。有研究表明纳米复合材料能够有效的提高环氧树脂的耐电痕性，Xiaolu Lyu通过在环氧树脂中加入0.5％的微米Al2O3，使得材料的耐电痕性提高。由于微米粒子比表面积大，表面能高，极易在制备聚合物微米复合材料的过程中发生团聚，而一旦聚合物中微米粒子团聚现象严重，将极大的破坏其绝缘性能。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料及其制备方法，本专利技术首先制备了掺杂不同含量微米二氧化硅的环氧复合材料，之后采用斜板电痕测试仪测量的不同环氧样品击穿时间，分析纳米掺杂对环氧材料耐电痕性的影响，最后，给出提高环氧树脂耐电痕能力的原料配比。
[0007]本专利技术的技术方案具体如下：
[0008]一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料，包括如下质量比的组分：
[0009]环氧树脂1份、固化剂1份和促进剂3
‑
3.5份；质量百分比为组分60wt％的纳米颗粒。
[0010]进一步地，环氧树脂为缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、脂环族环氧树脂、环氧化烯烃类、新型环氧树脂；固化剂为酸酐类固化剂；促进剂为苄胺类促进剂。
[0011]本专利技术还涉及的一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0012]步骤(1)、制备第一混合物
[0013]将环氧树脂和纳米颗粒分别干燥、混合，得到第一混合物，将第一混合物放入超声分散仪20
‑
40min，使用超声分散仪后，将固化剂加入第一混合物中；
[0014]步骤(2)、制备第二混合物
[0015]将促进剂加入第一混合物中，搅拌后得到第二混合物；将第二混合物放入真空干燥箱中脱气干燥后，将第二混合物注入提前准备好的模具中；
[0016]步骤(3)、制备复合材料
[0017]将第二混合物注入模具后，首先在第一温度固化一段时间，之后升温到第二温度固化一段时间，再在第三温度固化一段时间，得到完全固化的试样。
[0018]进一步地，步骤(1)中，在干燥温度为50℃
‑
90℃的烘箱中脱气干燥20
‑
30小时后搅拌混合。
[0019]进一步地，步骤(1)中，在干燥温度为60℃
‑
80℃的烘箱中脱气干燥23
‑
25小时后搅拌混合；分散时间为28
‑
32min，分散仪频率10kHz。
[0020]进一步地，步骤(2)中，第二混合物放入温度为60℃
‑
100℃的真空干燥箱中脱气干燥5
‑
7小时。
[0021]进一步地，步骤(2)中，干燥温度为70℃
‑
80℃，以50
‑
100r/min的转速机械搅拌10min后得到第二混合物。
[0022]进一步地，将第二混合物注入模具后，首先在80℃
±
5℃固化2小时，之后升温到120℃
±
5℃固化2小时，再在150℃固化5小时，得到完全固化的试样。
[0023]进一步地，纳米颗粒为纳米氧化镁、氧化锌或纳米二氧化硅，纳米颗粒直径为10
‑
100nm。
[0024]进一步地，纳米颗粒直径为10
‑
50nm。
[0025]本专利技术制备的环氧树脂的纳米复合材料，其基体环氧树脂材料可以为缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、脂环族环氧树脂、环氧化烯烃类、新型环氧树脂等种类。其中使用范围最广是双酚A二缩水甘油醚，即双酚A型环氧树脂。
[0026]常用的固化剂可以分为离子催化型和加成聚合型。加成聚合类型的固化剂又可以分为胺类、酸酐类、聚硫醇类和酚醛类。酸酐类固化剂具备毒性低，对环境污染低，使用期长的优点，并且固化后的产物性能优良，介电性能优异，广泛地应用于电气绝缘领域。
[0027]另外，咪唑类固化剂由于其固化环氧后产物耐热性高、绝缘性能好、挥发性低、毒性低等优点而广泛应用电子封装领域，占到电子封装中环氧树脂所使用的固化剂的90％以上。其中应用比较广泛的有以甲基四氢苯酐和甲基六氢苯酐为代表的酸酐类；以二亚乙基三胺为代表的多元胺类；以咪唑WR706为代表的阴离子聚合型。
[0028]此外，为了促进酸酐类固化反应的进行，在其制备过程中，加入了苄胺类促进剂。
[0029]所选用的纳米颗粒可以是纳米氧化镁，氧化锌，纳米二氧化硅，最优为球形的纳米二氧化硅，纳米颗粒直径范围为10
‑
100nm，最优为10
‑
50nm；
[0030]本专利技术的纳米复合材料采用将有机硅基团引入预聚物分子结构的化学方法进行改性，固化剂的加入将有机硅基团以共价键的方式引入环氧树脂的交联网络，优化其耐热老化性能、耐水性以及耐电痕性等。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0032]本专利技术经过固化、脱模、清洗、真空干燥一系列处理步骤后得到耐电痕化环氧树脂纳米复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料，其特征在于：包括如下质量比的组分：环氧树脂1份、固化剂1份和促进剂3
‑
3.5份；质量百分比为组分60wt%的纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的耐电痕化环氧树脂纳米复合材料，其特征在于：环氧树脂为缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、脂环族环氧树脂、环氧化烯烃类、新型环氧树脂；固化剂为酸酐类固化剂；促进剂为苄胺类促进剂。3.一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤（1）、制备第一混合物将环氧树脂和纳米颗粒分别干燥、混合，得到第一混合物，将第一混合物放入超声分散仪20
‑
40min，使用超声分散仪后，将固化剂加入第一混合物中；步骤（2）、制备第二混合物将促进剂加入第一混合物中，搅拌后得到第二混合物；将第二混合物放入真空干燥箱中脱气干燥后，将第二混合物注入提前准备好的模具中；步骤（3）、制备复合材料将第二混合物注入模具后，首先在第一温度固化一段时间，之后升温到第二温度固化一段时间，再在第三温度固化一段时间，得到完全固化的试样。4.根据权利要求3所述的耐电痕化环氧树脂纳米复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，在干燥温度为50℃
‑
90℃的烘箱中脱气干燥20
‑
30小时后搅拌混合。5.根据权利要求4所述的耐电痕化环氧树脂纳米复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王韧，戴富宏，张书忠，陈光福，李庆芳，兰子昌，王晖，李如芬，孔继蕾，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司临沧供电局，
类型：发明
国别省市：