[发明专利]电气绝缘材料组合物及其生产方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有热塑性基体的电气绝缘材料。

本发明也涉及一种生产电气绝缘材料的方法，包括将热塑性树脂模 制成热塑性聚合物的基体(matrix)。

特别地，认为，由所述的绝缘材料形成的电气绝缘装置应该用于中 电压和可能的高电压应用中，并且，特别地，用于潮湿的环境中，其中 可能有颗粒物质沉积于所述材料的表面上。通常，这样的环境是户外环 境，其中该材料易受到潮湿和污染二者的影响。

中电压指从约1kV到最高约40kV，而高电压指从约40kV到最高 约150kV。

背景技术

传统地，用于范围为从约1kV到最高约150kV的中电压和高电压 应用的电气绝缘装置使用如环氧树脂的热固性树脂作为电气绝缘材料。 除了具有良好的绝缘性质以外，这样的材料也具有理想的机械强度，使 其能够作为负荷-承载材料，例如，用于电套管、保险丝盒(fuse canisters) 等。

如环氧树脂的热固性树脂的一个固有性质是其疏水特征。因此，起 初，在如户外环境的潮湿环境中，这样的材料的疏水特征阻止水膜聚集 在由诸如环氧树脂的材料制成的绝缘元件表面上。但是，随着时间的推 移，由环氧树脂制成的元件表面的疏水性质降低，最终连续的水膜能够 在表面上形成。这样的水膜的存在会促进火花的产生，并且，长远来看， 会促进对绝缘元件的功能有害的短路。因此，该问题的解决方案在于使 元件形成相应的尺寸，使得其绝缘能力甚至在存在所述水膜的情况下仍 然令人满意。

硅橡胶比环氧树脂具有好得多的户外绝缘性质，因为其具有疏水 性，并且因为通过向其表面转运低分子链的硅油(silicone oil)而使其表 面再生疏水性质。当前正进行通过向其基体中加入硅氧烷而提供具有类 似性质的环氧树脂的研究。但是，硅氧烷在如环氧树脂的具有高度交联 的热固性树脂中的扩散是非常低的，且硅氧烷倾向于在环氧树脂基体中 聚集并形成孤立的岛状物，而非向其外表面扩散。

硅橡胶本身可以在中电压和优选的高电压应用中作为绝缘材料使 用。但是，它不具有作为像例如环氧树脂那样的可用作负荷-承载元件的 机械性能。硅橡胶可以沉积在由诸如环氧树脂或陶瓷的其它材料制成的 绝缘元件上成膜，从而为后者提供提高的绝缘性并产生疏水性表面。

近来，为了降低生产成本，考虑将像PE的热塑性聚合物作为在中电 压和高电压应用中的绝缘材料。类似于环氧树脂，热塑性聚合物具有疏 水性表面，但是，其疏水性随时间而降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气绝缘材料和生产这样的绝缘材料的方 法，通过这种方法，该绝缘材料具有自己产生的疏水性表面，以阻止在潮 湿环境中在该材料表面上形成水膜。

由所述的绝缘材料制成的绝缘元件应该具有固有的机械性能，使其除 了具有电气绝缘能力以外，还可作为负荷-承载元件使用。

该绝缘材料及其生产方法与现有技术相比，应该是符合成本效益 的。

可通过最初定义的绝缘材料来实现本发明的目的，该绝缘材料的特征 在于它包含嵌入所述基体中的疏水剂。如果将热塑性基体本身看作是疏水 性的，可以理解，疏水剂提供单独的疏水相，优选地比所述的基体具有更 加疏水的特征，或者，至少具有更持久的特征，即，随着时间推移，更持 久的疏水特征。

疏水剂的固有性质应该是使得其朝向由所述的热塑性基体形成的主 体的表面扩散。优选地疏水剂具有比热塑性基体更低的表面能，因为这样 的区别将促进所述的朝向表面的扩散。

根据一个实施方式，疏水剂可分为两个种类的疏水剂，其中，这两个 种类在热塑性基体中的扩散速度不同。因此，会获得短时效应，以保证直 接保持疏水表面性质，以及更长久的保持所述性质。所述的疏水剂的种类 中的一种，可以具有完全非扩散的特征，但是，优选地，可以在其生产过 程(即，模制)中集中于材料的表面区域。换句话说，优选地，在由所述 的热塑性材料制成的电气绝缘元件的外表面附近比距离所述表面更远的 位置处具有更高浓度的在热塑性基体中不扩散的疏水剂。

根据一个优选的实施方式，疏水剂包括硅氧烷。硅氧烷具有极好的疏 水性质，而且可以添加到不同形式或形状的热塑性材料中，这在后面将进 一步讨论。