[发明专利]一种电气绝缘环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电气绝缘材料技术领域，具体涉及一种电气绝缘环氧树脂复合材料，同时还涉及一种电气绝缘环氧树脂复合材料的制备方法。

背景技术

与交流输电相比，高压直流在长距离(>600km)输电中具有输电能力强，线路损耗小，两侧交流无需同步运行，故障损失小等优点，特别适用于长距离大容量送电，是未来输电线路建设的重点。但是，直流条件下电场具有单向稳定性，绝缘材料内产生电荷积累效应和静电吸尘效应，使其绝缘和污闪特性与交流条件下有很大差别，由此引起的击穿或污秽放电后果比交流条件下更为严重，直接影响到直流输电系统的可靠性，这对环氧等内绝缘材料耐受直流电压表面闪络和内部击穿的性能同时提出了重大挑战。

国内外对直流内绝缘的研究主要集中在环氧浇注绝缘子的表面电荷积聚和电场优化，目前主要通过对绝缘子结构设计优化、浇注工艺改进来提升绝缘子的整体性能，对于内绝缘用环氧树脂浇注研究较少。国外方面，ABB等企业针对直流隔离绝缘子进行了相关研究，但真正用于内绝缘的绝缘材料和部件未见报道。由日本的日立公司、关西电力公司、四国电力公司、电源开发公司共同研制的±500kV直流GIS已投入试验运行，但都是在原有交流GIS的基础上进行改装而成，其绝缘子沿用交流绝缘子，环氧树脂浇注配方沿用交流环氧树脂浇注配方。国内方面，目前仅有直流穿墙套管，硅橡胶复合绝缘子等外绝缘材料及部件的相关研究，仅中科院过程工程研究所利用微纳米氧化铝复合填料改进电工填料氧化铝组成，开发出了具备10¹⁷Ω·cm数量级体积电阻率的适用于直流高压开关的环氧树脂组合物(发明专利申请号201310665270.X)，但其固化物在直流电压下耐受表面闪络和内部击穿的能力未知，且其用于直流内绝缘部件的制造未见报道。

传统交流环氧树脂浇注配方制造的直流开关设备内部绝缘件，因其材料中含有大量易因直流电场引起电荷迁移的分子基团，耐受直流电压表面闪络和内部击穿的能力较差，难以满足直流GIS等直流高压开关设备等对于内部绝缘件的设计要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气绝缘环氧树脂复合材料，解决现有环氧树脂浇注材料耐受直流电压表面闪络和内部击穿的能力较差，难以满足直流GIS等直流高压开关设备等对于内部绝缘件的设计要求的问题。

本发明的第二个目的是提供一种电气绝缘环氧树脂复合材料的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种电气绝缘环氧树脂复合材料，主要由以下重量份数的原料制成：环氧树脂0.85～1.05份，固化剂1～1.1份，填料3.05～3.3份。

所述固化剂为脂环族液态酸酐固化剂。

所述固化剂为甲基四氢苯酐。该固化剂为液态，粘度不大于500mPa·s。

所述甲基四氢苯酐为南通福来特化工有限公司912型。

所述环氧树脂为复合液态环氧树脂。

所述环氧树脂为多官能团环氧树脂与脂环族环氧树脂的混合物。该混合物中，多官能团环氧树脂与脂环族环氧树脂的质量比为85～95:5～15。所述混合物为液态，粘度不大于3000mPa·s。

所述环氧树脂为CY5995型多官能团环氧树脂(美国亨斯迈)、XB5860型多官能团环氧树脂(美国亨斯迈)、CT5532型脂环族环氧树脂(美国亨斯迈)、CY179型脂环族环氧树脂(美国亨斯迈)按照质量比为75～85:5～15:5～10:5～10的比例混合而成的混合物。

所述填料为氧化铝。

所述填料为电工用填料氧化铝(中国铝业公司郑州轻金属研究院A-F-5型)。

所述氧化铝为粉状，D50为12～22μm。

一种上述的电气绝缘环氧树脂复合材料的制备方法，包括下列步骤：

1)浇注：取环氧树脂与填料混合并进行脱气处理后，加入固化剂进行混料并浇注到模具中，得浇注料；

2)固化：将步骤1)所得浇注料升温至75～85℃，保温3.5～4.5h；再经0.5～1.5h升温至95～105℃，保温1.5～2.5h；然后经0.5～1.5h升温至115～125℃，保温2.5～3.5h；最后经0.5～1.5h升温至140℃，保温7.5～8.5h后，停止加热，随炉冷却，脱模，即得所述电气绝缘环氧树脂复合材料。

步骤1)中，所述环氧树脂使用前预热至55～65℃并保温0.5～1.5h；所述固化剂使用前在真空度为2～5mbar条件下预热至75～85℃，并保温保压0.5h；所述模具使用前预热至75～85℃并保温1.5～2.5h。