[发明专利]一种核壳结构的非线性复合绝缘材料及其制备方法

说明书

一种核壳结构的非线性复合绝缘材料及其制备方法，它属于电气绝缘材料制备技术领域。本发明称取1～15g的具有核壳结构的碳化硅粉末放入烧杯中，加入50～100ml丙酮，然后加入50～60g环氧树脂，超声分散5～10min，然后在50～60℃油浴环境下搅拌4～5h，得到混合液中加入40～45g固化剂和0.5～1g促进剂，真空条件下搅拌20～30min，然后将混合液注入模具，一定温度下固化后自然冷却，制得所述的材料。本发明在16kV/mm以下电场中体积电导率小于6.5×10^‑14S/m，非线性阈值场强为16kV/mm，具有核壳结构的碳化硅粉末的掺杂更有利于提高非线性复合绝缘材料的非线性阈值场强。

技术领域

本发明属于电气绝缘材料制备技术领域；具体涉及一种核壳结构的非线性复合绝缘材料及其制备方法。

背景技术

非线性复合绝缘材料具有抑制空间电荷积聚、均化电场分布的作用，在电缆终端、电机防电晕结构、盆式绝缘子和高压套管等领域具有广阔的应用前景。非线性复合绝缘材料通常是采用在聚合物基体中掺杂氧化锌和碳化硅等半导体填料形成的。对于掺杂氧化锌的非线性复合绝缘材料，其非线性电导特性主要起源于氧化锌颗粒内部的晶界势垒，可以通过调节氧化锌陶瓷粉的组成成分、烧结温度和烧结时间等因素有效地调控氧化锌颗粒的非线性电导特性，进而改善掺杂氧化锌的非线性复合绝缘材料的非线性电导特性。但是，这类非线性复合绝缘材料的介质损耗一般比较高，主要应用于中、低压的电气设备。

掺杂微米级碳化硅的非线性复合绝缘材料是通过相邻碳化硅颗粒之间的接触形成非线性电导特性，广泛应用在高压电力电缆终端和高压电机端部绝缘，是发展超高压和特高压电气设备的关键绝缘材料之一，碳化硅和环氧树脂掺杂制备材料的方法中用小分子表面改性剂可以实现对碳化硅颗粒的表面修饰，以提高碳化硅颗粒与环氧树脂基体之间界面相互作用。但是，这种表面修饰方法很难控制碳化硅颗粒周围界面区的厚度，而且界面的介电性能参数也难以定量描述。现有的掺杂碳化硅的环氧树脂基非线性复合绝缘材料的性能有待进一步提高。

发明内容

本发明目的是提供了一种制备方法简单，性能良好的核壳结构的非线性复合绝缘材料及其制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种核壳结构的非线性复合绝缘材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、制备具有核壳结构的碳化硅粉末；

步骤2、制备掺杂核壳结构碳化硅的环氧树脂基非线性复合绝缘材料：称取1～15g的步骤1制备的具有核壳结构的碳化硅粉末放入烧杯中，加入50～100ml丙酮，然后加入50～60g环氧树脂，超声分散5～10min，然后在50～60℃油浴环境下搅拌4～5h，得到混合液，待用；

步骤3、将步骤2得到的混合液中加入40～45g固化剂和0.5～1g促进剂，真空条件下搅拌20～30min，然后将混合液注入模具，一定温度下固化后自然冷却，制得一种核壳结构的非线性复合绝缘材料。

本发明所述的一种核壳结构的非线性复合绝缘材料的制备方法，步骤1具有核壳结构的碳化硅粉末的制备方法，包括如下步骤：

步骤a、按照一定的料液比分别称取一定量的纳米碳化硅、正硅酸乙酯、3-氨丙基三乙氧基硅烷，待用；

步骤b、将步骤a称量好的纳米碳化硅加入一定体积的蒸馏水、无水乙醇，搅拌均匀后进行超声分散，分散后得到第一混合液，待用；

步骤c、将步骤a称量好的正硅酸乙酯、3-氨丙基三乙氧基硅烷中加入一定体积的无水乙醇，搅拌均匀后进行超声分散，分散后得到第二混合液，待用；