[发明专利]一种非线性电导复合薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种新型复合薄膜、制备方法及其应用。所述的新型复合薄膜通过在EP原料中掺杂ZnO压敏微球，形成ZnO压敏微球/EP复合薄膜。其制备方法为：将一定重量比双酚A二缩水甘油醚、甲基四氢苯酐和2,4,6—三苯酚混合搅拌，并进行真空干燥，获得透明EP试样混合液；将Bi₂O₃、MnO₂、Co₂O₃等多种氧化物粉末以一定摩尔分数比混合球磨，加入ZnO粉末、结合剂和分散剂继续球磨，将球磨后原料浆依次进行过筛、超声波浴处理、喷雾造粒和过筛，随后进行排胶、烧结、研磨和过筛，获得ZnO压敏微球；将EP试样混合液与ZnO压敏微球混合、搅拌、脱气和固化，得到ZnO压敏微球/EP复合薄膜。本发明的生成ZnO压敏微球/EP复合薄膜具有电导自适应调控特性和微粒启举场强抑制特性，可以抑制微粒的局部放电和电场畸变。

技术领域

本发明属于复合薄膜制备技术领域，具体涉及一种新型复合薄膜、制备方法及其应用。

背景技术

直流输电线路作为高压直流输电系统的关键设备，其高可靠性和高传输容量越来越受到人们的关注。然而，由于机械磨损和机械振动，游离金属颗粒污染是很难避免的。带电金属颗粒容易穿过气隙，导致直流GIL绝缘强度严重下降。在接地的直流GIL外壳内表面涂敷绝缘膜是一种很有前途的金属颗粒钝化技术。然而，传统的绝缘膜不能抑制颗粒与膜接触周围的三接点局部放电(PD)，这对金属颗粒失活有不利影响。

发明内容

基于现有技术中存在的技术问题，本发明改进传统的绝缘膜来抑制PD，在环氧树脂(EP)基体中掺杂ZnO微压敏电阻，制备了ZnO微压敏电阻器掺杂环氧树脂复合材料作为电非线性导电薄膜。并测量了薄膜在不同浓度下的电导率和介电特性。实验和理论研究了薄膜性质和粒子半径对PD抑制和粒子升离统计量的影响。与常规绝缘膜相比，所研制的非线性导电膜能有效抑制PD，并能较好地提高颗粒升降电压，对直流GIL长期可靠运行具有重要意义。

通过提升ZnO压敏微球掺杂浓度可一定程度上降低材料压敏电位梯度，提高非线性电导系数与相对介电常数。ZnO压敏微球掺杂浓度为60wt％时的复合薄膜不具有非线性电导特性，而掺杂浓度为70wt％、80wt％和85wt％时，复合薄膜的压敏电位梯度分别为810V/mm、405V/mm和300V/mm，非线性电导系数分别为13.5、17.2和18.6；当掺杂浓度为60wt％、70wt％、80wt％和85wt％时，复合薄膜50Hz下的相对介电常数分别为6.9、7.8、14.7和16.8。所制备的ZnO压敏微球/EP复合薄膜具有电导自适应调控特性，并且复合薄膜对微粒启举的抑制作用随微粒直径的增加而略有下降。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

一种非线性电导复合薄膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：

S1、环氧树脂EP混合液的制备：将双酚A二缩水甘油醚、甲基四氢苯酐和2,4,6-三苯酚混合均匀，之后真空干燥并进行脱气，获得透明EP混合液；其中：双酚A二缩水甘油醚、甲基四氢苯酐和2,4,6-三苯酚的质量比为1：0.5～3：0.01～3；

S2、ZnO颗粒原料浆的制备：以无水乙醇作为球磨介质，将Bi₂O₃、MnO₂、Co₂O₃、Cr₂O₃、Sb₂O₃、SiO₂和Al₂O₃混合后球磨2～3h，得到混合物，在该混合物中加入ZnO粉末、结合剂和分散剂继续球磨4～8h，获得ZnO颗粒原料浆；