[发明专利]一种提高ETFE抗内带电特性的方法及得到的复合电介质

说明书

本发明公开了一种提高ETFE抗内带电特性的方法及得到的复合电介质，属于ETFE改性领域。本发明的提高ETFE抗内带电特性的方法，以SiC纳米粒子作为填料，采用熔融共混法将之混入基料ETFE中，每100份ETFE中添加0.5‑5份的SiC纳米粒子，得到ETFE/SiC复合电介质。本发明的生产过程简单，条件容易控制，便于大规模生产。本发明的ETFE/SiC复合电介质，在保持优秀绝缘性能的同时，具有优秀的非线性电导特性。非线性电导特性使得当材料内部电场畸变达到一定阈值时，材料的电导率升高，有助于电荷的泄放；而在正常工作情况下其电导率保持较低水平，其击穿场强保持较高水平，不影响其绝缘性能的使用。

技术领域

本发明属于ETFE改性领域，尤其是一种提高ETFE抗内带电特性的方法及得到的复合电介质。

背景技术

空间电荷的存在将会导致介质内部充放电现象的发生，从而导致电力设备不能正常工作。绝缘介质的电导率很低，电荷难以消散，会造成空间电荷的积累，电场会产生畸变。当电场畸变达到某个阈值时，导致绝缘材料破坏，严重时甚至会导致电子设备失效。通常情况下，绝缘材料内部充放电特性的改善意味着电导率的提高，这对绝缘材料的介电击穿性能有负面影响。纳米掺杂被认为是一种既能提高绝缘材料内部充放电特性，又不会过多降低绝缘材料直流击穿强度的有效方法。

乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)广泛用于特种电缆的生产。它绝缘性能优良，由于其低电导率，导致材料内部积累的电荷不能及时消散，形成空间电荷，当电场畸变达到一定程度，会导致充电放电现象的发生，严重时甚至会导致绝缘材料的失效。目前对于ETFE作为电缆材料的的改性重点主要集中在增强其机械性能，对其抗内带电特性的改进研究较少。

如何在不降低ETFE绝缘性能的同时提高其电荷消散能力，是待解决的问题。就目前研究而言，提高绝缘材料抗内带电特性的方法主要集中在两方面，优化绝缘结构与改进绝缘材料。其中，优化绝缘结构可选择改变电极形状、放置均压环、嵌入内屏蔽金属、添加多层平行电容器极板等手段，但这种方法技术难度与生产成本较高。相比较而言，对绝缘材料进行改性的成本低廉，效果显著，可以在相对简单的绝缘结构下实现绝缘材料电场分布的均化处理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的改性方法在提高乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)的电荷消散能力时其绝缘性能变差的缺点，提供一种提高ETFE抗内带电特性的方法及得到的复合电介质。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种提高ETFE抗内带电特性的方法，采用熔融共混法将SiC纳米粒子混入ETFE颗粒中，得到ETFE/SiC复合电介质；

其中，以重量分数计，每100份ETFE中添加0.5-5份的SiC纳米粒子。

进一步的，ETFE颗粒经以下预处理：

将ETFE颗粒中加入酒精，直至酒精液面没过ETFE颗粒，之后进行超声清洗10-20min；过滤出ETFE颗粒，将ETFE颗粒在70-80℃下烘干。

进一步的，SiC纳米粒子经以下预处理：

在SiC纳米粒子中加入酒精，直至酒精没过SiC纳米粒子；

进行磁力搅拌，之后进行超声分散，得到悬浊液；

利用纳米均质仪对悬浊液进行分散处理，提高悬浊液中纳米粒子分散性；

之后将悬浊液在90-100℃烘干；

将烘干的SiC纳米粒子进行研磨、过筛，所用的筛网为200目。

进一步的，熔融共混的具体过程为：

将ETFE颗粒与SiC纳米粒子，在RM-200C转矩流变仪内进行熔融共混，熔融共混温度为270-300℃；