[发明专利]一种可自适应调控电导及介电的氧化锌复合绝缘材料及其制备方法

说明书

一种可自适应调控电导及介电的氧化锌复合绝缘材料，其特征在于，首先以铋、锰、钴、铌掺杂氧化锌得到非线性介电特性的氧化锌粉体颗粒；再在其表面原位聚合聚酰亚胺，赋予氧化锌粉体颗粒非线性电导特性；最后以此填充硅橡胶，制得一种可自适应调控电导及介电的氧化锌复合绝缘材料。本发明的复合绝缘材料，同时具有非线性电导特性和非线性介电特性，可以随外加电场而自适应变化，有助于解决电力系统绝缘设备或部件电场分布不均匀的问题。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种可自适应调控电导及介电的氧化锌复合绝缘材料及其制备方法。

背景技术

在高压、超高压乃至特高压交直流输变电系统（简称为高压输变电系统）中，系统电压等级越高，绝缘问题的重要性和困难度均越加显著。高压输变电系统中的绝缘设备或部件，其自身所承受的电场分布往往极不均匀，例如电缆终端的绝缘部分、各种绝缘子的高压端部分等，所承受的电场强度远远超出整体电场强度的平均值，甚至达到平均值的数倍，由此带来了一系列设计、制造方面的不利影响。因此，合理改善绝缘设备或部件整体电场分布的均匀程度，缓和局部的高电场强度，可以降低高压（特别是特高压）设备设计、制造的技术难度，降低电力设备造价，并提高设备长期运行的安全可靠性。

改善电场分布的传统方法主要包括：通过改变电极形状、在绝缘介质内嵌入金属起到内屏蔽作用、在绝缘介质内部加多层平行电容极板、在绝缘介质表面或外围布置均压环作为中间电极、安装并联均压电容等改善绝缘设备或部件整体电场分布均匀程度。这些法主要从电极的几何结构与分布的优化这一方面入手改善电场分布，但其对设备前期设计以及生产制造的要求很高，增加了物料与生产过程中的成本，并且均匀场强的实际效果也十分有限。但如果能够从绝缘材料自身的介电特性入手使其具备均匀场强的功能，则能够克服上述问题并且达到更理想的均匀场强的效果。

作者谢竟成等人在《超导YBa₂Cu₃O_7+δ/硅橡胶复合材料的压敏与介电特性》一文中，采用YBa₂Cu₃O_7+δ(简称YBCO)多晶陶瓷超导粉末与硅橡胶按不同质量比进行配料，经过特殊的制备工艺，合成不同含量的超导YBCO/硅橡胶高分子复合材料。结果表明，该复合材料在不同应力作用下，电阻值的变化范围在1-4个数量级，但是无法改善电场分布不均的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善电场分布的可自适应调控电导及介电的氧化锌复合绝缘材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种可自适应调控电导及介电的氧化锌复合绝缘材料，其特征在于，首先以铋、锰、钴、铌掺杂氧化锌得到非线性介电特性的氧化锌粉体颗粒；再在其表面原位聚合聚酰亚胺，赋予氧化锌粉体颗粒非线性电导特性；最后以此填充硅橡胶，制得一种可自适应调控电导及介电的氧化锌复合绝缘材料。

所述的可自适应调控电导及介电的氧化锌复合绝缘材料，其特征在于，其由如下重量份的原料制备而成：氧化锌20-25份、氧化铋0.5-1份、二氧化锰2-3份、四氧化三钴0.6-0.8份、五氧化二铌0.5-0.7份、二氧化硅3-4份、氧化铝10-12份、N-甲基吡咯烷酮180-200份、二甲基二苯甲烷二胺20-25份、4,4′-二氨基二苯醚30-35份、1,4,5,8-萘四甲酸二酐25-30份、氯醇橡胶100-120份、甲基乙烯基硅橡胶450-500份。

所述的可自适应调控电导及介电的氧化锌复合绝缘材料，其特征在于，其由如下步骤制备而成：