电绝缘体系制造技术

本发明专利技术公开了适用于气体绝缘开关应用的作为纤维增强复合体系的电绝缘体系，并公开了所述复合体系尤其在气体绝缘开关应用的生产中的用途；所述电绝缘体系包含固化聚合物组合物和增强纤维，其中所述纤维选自聚萘二甲酸乙二酯纤维、聚萘二甲酸丁二酯纤维，选自双酚Ａ和／或双酚Ｆ与萘二甲酸的共聚酯纤维，选自羟基－苯甲酸和羟基－萘甲酸的共聚酯纤维，或选自这些纤维的混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电绝缘体系本专利技术涉及作为纤维增强复合体系(fiber-reinforced compositesystem)的电 绝缘体系以及所述电绝缘体系的生产方法，所述电绝缘体系具有改善的机械性能并适用于 气体绝缘开关应用，优选适用于气体绝缘金属封闭开关应用。现有技术水平气体绝缘开关中的柱状绝缘部分，例如腔绝缘体(chamberinsulator)和操作杆， 通常由纤维增强材料制造。所用材料优选为用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维或用芳纶 (aramide) (Kevlar , Twaron )纤维或其组合来增强的固化环氧树脂体系。这些纤维具 有严格限制。例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维具有相对弱的机械性能。芳纶纤维具有在 纤维与环氧基质之间的低粘附并具有高吸潮性。因此，需要性能经改进的电绝缘体系，尤其 是用作电绝缘体，用于气体绝缘的电气应用，例如用于加压气体绝缘开关站(GIS)。已经发现，包含热塑性或硬塑性(duroplastic)聚合物组合物和增强纤维的纤维 增强复合体系产生具有改善的机械性能的电绝缘体系，其尤其用作用于气体电绝缘开关应 用的生产、优选气体绝缘金属封闭电气应用(例如加压气体绝缘开关站(GIS))的生产的电 绝缘体；所述热塑性或硬塑性聚合物组合物中优选硬塑性聚合物组合物，优选硬化环氧树 脂组合物，而所述增强纤维选自聚萘二甲酸乙二酯(PEN)纤维、聚萘二甲酸丁二酯(PBN)纤 维，选自双酚A和/或双酚F与萘二甲酸的共聚酯纤维，选自羟基-苯甲酸和羟基-萘甲酸 的共聚酯纤维、优选对羟基苯甲酸和6-羟基-2-萘甲酸的共聚酯纤维，或选自这些纤维的 混合物。专利技术详述在权利要求书中定义本专利技术。本专利技术涉及适用于气体电绝缘开关应用、优选适用 于气体绝缘金属封闭开关应用的电绝缘体系，所述电绝缘体系包含固化聚合物组合物(优 选固化环氧树脂组合物)和增强纤维，所述体系的特征在于所述增强纤维选自聚萘二甲酸 乙二酯(PEN)纤维、聚萘二甲酸丁二酯(PBN)纤维，选自双酚A和/或双酚F与萘二甲酸的 共聚酯纤维，选自羟基_苯甲酸和羟基_萘甲酸的共聚酯纤维、优选对羟基苯甲酸和6-羟 基-2-萘甲酸的共聚酯，或选自这些纤维的混合物，其中所述纤维增强复合体系任选可含 有其它添加剂。本专利技术还涉及所述电绝缘体系的生产方法，所述电绝缘体系适用于上述气体电绝 缘开关应用、优选适用于气体绝缘金属封闭电气应用，例如加压气体绝缘开关站(GIS)。本 专利技术还涉及所述电绝缘体系在如下应用的生产中的用途所述气体电绝缘开关应用、优选 气体绝缘金属封闭电气应用例如加压气体绝缘开关站(GIS)或间隔绝缘体和相关应用。本 专利技术还涉及包含本专利技术电绝缘体系的所述气体电绝缘开关应用、优选气体绝缘金属封闭电 气应用。聚萘二甲酸乙二酯(PEN)是乙二醇与萘二甲酸的酯并且基本上含有以下化学单 元 聚萘二甲酸丁二酯(PBN)是丁二醇与萘二甲酸的酯并且基本上含有以下化学单元 双酚A和/或双酚F与萘二甲酸的共聚酯基本上含有以下化学单元 其中如果由双酚A制备G是甲基；如果由双酚F制备G是氢。对羟基苯甲酸和6-羟基-2-萘甲酸的共聚酯基本上含有以下化学单元 上述用于本专利技术的纤维优选具有的纤维直径如同由所述纤维制造的粗纱布 (roving cloth)和织物中所用的纤维直径。通常直径为约0. 4-200微米(y m)内，优选为 约1-100微米和优选为约5-50微米。直径通常并非关键性的。如果需要的话，在本领域专 业人员的知识范围之内使直径最佳化。增强纤维可以以短切纤维的形式存在，所述短切纤维的平均长度优选为 0. 5mm-15mm，优选为1. 0mm-8mm。然而，本专利技术的用途是优选以非短切形式来使用纤维，即作 为干燥连续非织造长丝(dry con-tinuous non-woven filament)或作为纤维粗纱或作为 机织物反应布(woven fabric resp. cloth)。干坯(dry-body)优选通过纤维粗纱的干法缠 绕(dry winding)或织物的干法缠绕而产生。一种或多种这类纤维粗纱或布也可以以任何 所需顺序排列在硬化树脂体系中，优选通过粗纱或布的干法缠绕(例如围绕心轴)，或以平 行和/或直角顺序。所述体系也可含有短切纤维和/或连续纤维和/或一种或多种纤维粗 纱或布的组合。选自本专利技术所用纤维并且如上文所详述的增强纤维的用量优选占纤维增强复合 体系总重量的20%重量-70%重量，优选占30%重量-60%重量，优选占35%重量-55%重量。本专利技术所用的聚合物优选选自环氧树脂体系、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚对苯二甲 酸丁二醇酯和聚二环戊二烯。聚合物优选是选自环氧树脂体系和聚氨酯的硬塑性聚合物，最优选固化环氧树脂体系硬塑性。作为任选的添加剂，纤维增强复合体系还可包含选自以下的组分填料、润湿/分 散剂、增塑剂、抗氧化剂、吸光剂、有机硅树脂和通常在电气应用中使用的其它添加剂。增强 纤维、填料和任选的其它添加剂的总重量可占高达80%重量、优选高达70%重量的所述纤 维增强复合体系总重量。本专利技术的纤维增强复合体系可任选含有微米级尺寸或纳米级尺寸分布的矿物填 料材料或者所述填料材料的混合物。然而，矿物填料优选具有1 P m-500 u m的平均粒度分 布，优选为5iim-100iim。优选至少70%颗粒、优选至少80%颗粒和优选至少90%颗粒的 粒径在指定范围内。矿物填料优选选自在气体电绝缘开关应用中通常用作填料的常规填料材料。这类 填料材料例如对六氟化硫(SF6)的降解产物稳定，例如氧化铝并且本身已知。优选本专利技术 的电绝缘体系不含填料材料。环氧树脂体系、聚酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氨酯和聚二环戊二烯在 文献中已经有描述。当制备本专利技术的具体纤维增强复合体系时，可按照文献所述的通常用 于填料材料和其它添加剂的类似方式，将所述纤维组分与任选添加剂一起分别掺入到各聚 合物单体原料中。然后原料硬化或固化。这在本领域专业人员的知识范围之内。当使用如上文中定义的短切增强纤维时，通过已知方法，将增强纤维材料掺入 到各聚合物单体原料中，使之均勻分散在其中。由此得到的非硬化组合物(例如非硬化 的环氧树脂组合物)可例如通过使用常规真空浇铸和/或自动加压凝胶化(automated pressure gelation APG)制造方法进行加工。使用已知方法，任选在成型工具的帮助下，将 分散体形成所需形状，然后硬化或固化，任选采用后固化。这样，本专利技术也涉及适用于气体电绝缘开关应用、优选适用于气体绝缘金属封闭 电气应用的电绝缘体系的生产方法，所述方法的特征在于将短切增强纤维和任选如上文中 定义的其它添加剂掺入到如上文中定义的各聚合物(优选环氧树脂组合物)的单体原料 中，使之均勻分散在其中，任选在成型工具的帮助下，使分散体形成所需形状，然后硬化或 固化，任选采用后固化；所述短切增强纤维选自聚萘二甲酸乙二酯(PEN)纤维、聚萘二甲酸 丁二酯(PBN)纤维，选自双酚A和/或双酚F与萘二甲酸的共聚酯纤维，选自羟基-苯甲酸 和羟基_萘甲酸的共聚酯纤维、优选对羟基苯甲酸和6-羟基-2-萘甲酸的共聚酯，或选自 这些纤维的混合物。适合用作电绝缘体系的本专利技术纤维增强复合体系优选含有增强纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于气体电绝缘开关应用、优选适用于气体绝缘金属封闭电气应用的电绝缘体系，所述电绝缘体系包含固化聚合物组合物和增强纤维，其特征在于，所述增强纤维选自聚萘二甲酸乙二酯（ＰＥＮ）纤维、聚萘二甲酸丁二酯（ＰＢＮ）纤维，选自双酚Ａ和／或双酚Ｆ与萘二甲酸的共聚酯纤维，选自羟基－苯甲酸和羟基－萘甲酸的共聚酯纤维、优选对羟基苯甲酸和６－羟基－２－萘甲酸的共聚酯纤维，或选自这些纤维的混合物，其中所述纤维增强复合体系任选可含有其它添加剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-11-13 PCT/EP2007/062272适用于气体电绝缘开关应用、优选适用于气体绝缘金属封闭电气应用的电绝缘体系，所述电绝缘体系包含固化聚合物组合物和增强纤维，其特征在于，所述增强纤维选自聚萘二甲酸乙二酯(PEN)纤维、聚萘二甲酸丁二酯(PBN)纤维，选自双酚A和/或双酚F与萘二甲酸的共聚酯纤维，选自羟基-苯甲酸和羟基-萘甲酸的共聚酯纤维、优选对羟基苯甲酸和6-羟基-2-萘甲酸的共聚酯纤维，或选自这些纤维的混合物，其中所述纤维增强复合体系任选可含有其它添加剂。2.权利要求1的绝缘体系，其特征在于，所述增强纤维以短切纤维的形式存在，所述短 切纤维的平均长度优选为0. 5mm至15mm，优选为1. Omm至8mm。3.权利要求1或2的绝缘体系，其特征在于，所述增强纤维以干燥连续非织造长丝、或 纤维粗纱或机织物或无卷曲织物的形式存在。4.权利要求1-3中任一项的绝缘体系，其特征在于，所述体系含有短切纤维和/或连续 纤维和/或纤维粗纱或布的组合。5.权利要求1-4中任一项的绝缘体系，其特征在于，所述增强纤维的存在量占所述纤 维增强复合体系总重量的20 %重量至70 %重量，优选占30 %重量至60 %重量，优选占35 % 重量至55%重量。6.权利要求1-5中任一项的绝缘体系，其特征在于，所述聚合物组合物的聚合物选自 环氧树脂体系、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚二环戊二烯。7.权利要求6的绝缘体系，其特征在于，所述聚合物是选自环氧树脂体系和聚氨酯的 硬塑性聚合物并优选环氧树脂体系、优选由芳族化合物和/或脂环族化合物制备的环氧树 月旨、优选具有4. 9-5. 1当量/IOOg或更高的环氧值。8.权利要求1-7中任一项的绝缘体系，其特征在于，所述纤维增强复合体系还包含选 自填料材料、润湿/分散剂、增塑剂、抗氧化剂、吸光剂、有机硅树脂的组分以及选自通常在 电气应用中使用的其它添加剂的组分。9.权利要求1-8中任一项的绝缘体系，其特征在于，存在的增强纤维、填料和任选的其 它添加剂的总量可占高达80%重量、优选高达70%重量的所述纤维增强复合体系总重量。10.权利要求1-9中任一项的绝缘体系，其特征在于，所述复合体系...

【专利技术属性】
技术研发人员：L施米特，J彼得森，A约翰逊，L威尔森，L里特泽，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]