一种绝缘树脂复合料和高压绝缘套管及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高压绝缘套管领域，涉及一种绝缘树脂复合料和高压绝缘套管及其制备方法和应用。所述绝缘树脂复合料由组分A和组分B以及任选的组分C组成，所述组分A由双酚A环氧树脂、N,N,N',N'‑四环氧丙基‑4,4'‑二氨基二苯甲烷与3,4‑环氧环己基甲基3,4‑环氧环己基甲酸酯按照质量比(3～1000):(0.5～2):1组成，所述组分B由邻苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐和苄基三乙基氯化铵按照质量比(0.1～300):(0.1～300):(50～1000):1组成，所述组分C为硅微粉。由本发明专利技术提供的绝缘树脂复合料所制成的高压绝缘套管在130℃以下介电损耗低且机械强度高，极具工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种绝缘树脂复合料和高压绝缘套管及其制备方法和应用
本专利技术属于高压绝缘套管领域，具体涉及一种绝缘树脂复合料和高压绝缘套管及其制备方法和应用。
技术介绍
高压绝缘套管是指供一个或多个导体穿过诸如墙壁或箱体等隔断，起绝缘和支撑作用的器件，是电力系统的重要设备。高压绝缘套管主要用于变压器、电抗器、断路器等电力设备进出线和高压电路穿越墙体等的对地绝缘。高压绝缘套管通常包括导电柱以及包覆于导电柱表面的绝缘层，其中，导电柱通常为金属圆柱，而绝缘层通常为绝缘树脂和纤维材料的复合层。由于环氧树脂具有绝缘性能高、结构强度大和密封性能好等这些独特的优点，因而常被作为绝缘树脂用于高压绝缘套管中。高压绝缘套管在长期运行过程中，受到电场和导体发热的作用，其所处的运行环境温度通常会升高。而对于普通的环氧树脂体系，运行环境温度升高至较高的温度之后，对应的高压绝缘套管的介电损耗通常会显著增大，降低其运行稳定性，并且倘若高压绝缘套管中残余热应力较大，那么会导致其机械强度下降。例如，CN101798411A公开了一种适用于高压电气设备绝缘件的真空压力高温浸渍树脂，该浸渍树脂由100份的第一组分和80～120份的第二组分均匀混合而成，其中，第一组分是由不饱和树脂、环氧树脂稀释剂和增韧剂在30～40℃的温度下搅拌均匀混合而成，第二组分是由固化剂和促进剂苄基二甲胺在30～40℃的温度下搅拌均匀混合而成，所述环氧树脂稀释剂为6360环氧树脂和660环氧树脂按照质量比1:1的比例混合均匀而成，所述固化剂为甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐或甲基迪纳克酸酐。虽然采用以上真空压力高温浸渍树脂所获得的高压电气设备绝缘件的工频击穿强度能够达到17KV/mm以上，但是该高压电气设备绝缘件在90℃以上使用时介电损耗会显著增大，容易发生变形，运行稳定性较低，并且由该真空压力高温浸渍树脂所获得的高压电气设备绝缘件的残余热应力较大，机械强度仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的环氧高压绝缘套管在高温下使用时介电损耗会发生显著增大且机械强度较低的缺陷，而提供一种新的绝缘树脂复合料和高压绝缘套管及其制备方法和应用，由该绝缘树脂复合料所制成的高压绝缘套管在较高的温度下使用时其介电损耗仍然能够保持在较低水平且机械强度较高。由于环氧树脂是一种高极性聚合物，分子链段转向极化和杂质离子极化与其玻璃化转变温度(Tg)密切相关。当环氧树脂高压绝缘套管的运行环境温度低于Tg时，环氧树脂分子链段被冻结，极化较困难，因此介电损耗较小；当运行环境温度高于Tg时，环氧树脂分子链段运动容易，分子链段转向极化和杂质离子极化使得介电损耗显著增大。也即，要解决环氧树脂高压绝缘套管在高温环境下的介电损耗，提高环氧树脂的Tg是关键，环氧树脂的玻璃化转变温度越高，也意味着介电损耗发生急剧增大的温度越高。此外，环氧树脂固化体系中固化组分之间的适用期以及固化放热峰会直接影响其机械强度，适用期长则能够使得环氧树脂固化体系在固化之前有充足的时间与玻璃纤维实现充分浸润，从而提高其机械强度，而固化放热峰越低，则环氧树脂固化体系的成型收缩越小，热应力越小，机械强度越高。本专利技术的专利技术人经过深入研究之后发现，CN101798411A公开的组分A中采用了环氧树脂稀释剂和增韧剂，其中环氧树脂稀释剂起到稀释和增韧作用，增韧剂能够进一步改善韧性，虽然这两种组分的引入能够提高环氧树脂的韧性，但是却会显著降低环氧树脂的Tg，使其Tg仅能够达到90℃以下；组分B中加入了促进剂苄基二甲胺，该促进剂为叔胺类催化剂，能够促使酸酐基团开环扩链，能降低固化剂的固化温度和时间，其在30～40℃即可起到明显的促进作用，使组分A和组分B的适用期较短，如此会使得环氧树脂体系在与玻璃纤维充分浸润之前便已经发生固化，成型收缩大，热应力大，并且放热峰较高，由此会显著降低环氧树脂的机械性能。而本专利技术的专利技术人经过深入研究之后还发现，一方面，将双酚A环氧树脂、N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷与3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯这三种特定的环氧树脂配合使用，能够显著提高环氧树脂体系的Tg，另一方面，采用邻苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐和苄基三乙基氯化铵这一特定的促进剂体系，能够降低固化过程中放热峰的峰温，使得环氧树脂固化体系在中温段(60～70℃)与玻璃纤维具有良好的浸润性，存放3d后，混合粘度仍低于200mPa.s，由此能够减少热应力的产生，降低成型收缩，提高机械强度。基于此，完成了本专利技术。本专利技术提供了一种绝缘树脂复合料，其中，所述绝缘树脂复合料由组分A和组分B以及任选的组分C组成，所述组分A由双酚A环氧树脂、N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷与3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯按照质量比(3～1000):(0.5～2):1组成，所述组分B由邻苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐和苄基三乙基氯化铵按照质量比(0.1～300):(0.1～300):(50～1000):1组成，所述组分C为硅微粉。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述双酚A环氧树脂的含量为60～100重量份，所述N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷的含量为0.1～20重量份，所述3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯的含量为0.1～20重量份，所述邻苯二甲酸酐的含量为0.1～30重量份，所述甲基四氢苯酐的含量为0.1～30重量份，所述甲基六氢苯酐的含量为60～100重量份，所述苄基三乙基氯化铵的含量为0.1～1重量份。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述双酚A环氧树脂的环氧值为0.50～0.60eq/100g，25℃下的粘度值为10000～15000mPa·s。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述组分C的含量与组分A和组分B的总含量的质量比为(50～80):100。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述硅微粉的粒径为500～1000目。本专利技术还提供了所述绝缘树脂复合料的制备方法，该方法包括将组分A、组分B以及选任的组分C混合均匀，即得绝缘树脂复合料。在本专利技术的一种优选实施方式中，当所述绝缘树脂复合料中不含有组分C时，所述绝缘树脂复合料的制备方法包括以下步骤：S11、组分A和组分B的制备：将双酚A环氧树脂、N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷以及3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯加热至50～80℃，真空搅拌混合均匀，得到组分A；将邻苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐以及苄基三乙基氯化铵加热至50～80℃，真空搅拌混合均匀，得到组分B；S12、绝缘树脂复合料的制备：将组分A和组分B搅拌混合均匀，即得到绝缘树脂复合料。在本专利技术的一种优选实施方式中，当所述绝缘树脂复合料中含有组分C时，所述绝缘树脂复合料的制备方法包括以下步骤：S21、组分A和组分B的制备：将双酚A环氧树脂、N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷以及3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯加热至50～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绝缘树脂复合料，其特征在于，所述绝缘树脂复合料由组分A和组分B以及任选的组分C组成，所述组分A由双酚A环氧树脂、N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷与3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯按照质量比(3～1000):(0.5～2):1组成，所述组分B由邻苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐和苄基三乙基氯化铵按照质量比(0.1～300):(0.1～300):(50～1000):1组成，所述组分C为硅微粉。/n

【技术特征摘要】
1.一种绝缘树脂复合料，其特征在于，所述绝缘树脂复合料由组分A和组分B以及任选的组分C组成，所述组分A由双酚A环氧树脂、N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷与3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯按照质量比(3～1000):(0.5～2):1组成，所述组分B由邻苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐和苄基三乙基氯化铵按照质量比(0.1～300):(0.1～300):(50～1000):1组成，所述组分C为硅微粉。


2.根据权利要求1所述的绝缘树脂复合料，其特征在于，所述双酚A环氧树脂的含量为60～100重量份，所述N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷的含量为0.1～20重量份，所述3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯的含量为0.1～20重量份，所述邻苯二甲酸酐的含量为0.1～30重量份，所述甲基四氢苯酐的含量为0.1～30重量份，所述甲基六氢苯酐的含量为60～100重量份，所述苄基三乙基氯化铵的含量为0.1～1重量份。


3.根据权利要求1或2所述的绝缘树脂复合料，其特征在于，所述双酚A环氧树脂的环氧值为0.50～0.60eq/100g，25℃下的粘度值为10000～15000mPa·s。


4.根据权利要求1或2所述的绝缘树脂复合料，其特征在于，所述组分C的含量与组分A和组分B的总含量的质量比为(50～80):100；所述硅微粉的粒径为500～1000目。


5.权利要求1～4中任意一项所述的绝缘树脂复合料的制备方法，其特征在于，该方法包括将组分A、组分B以及选任的组分C混合均匀，即得绝缘树脂复合料。


6.根据权利要求5所述的绝缘树脂复合料的制备方法，其特征在于，当所述绝缘树脂复合料中不含有组分C时，所述绝缘树脂复合料的制备方法包括以下步骤：
S11、组分A和组分B的制备：将双酚A环氧树脂、...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶锦春，
申请(专利权)人：厦门市宜帆达新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35