[发明专利]具有提高的电击穿强度的电绝缘体系

说明书

本发明涉及具有提高的电击穿强度的电绝缘体系。

用于灌封应用例如包埋电极，仪器和配电变压器或传感器的电绝缘体通常由在促进剂存在下用酸酐固化的环氧树脂组成。起始组分通常与填料优选硅石粉混合在一起，相对于电绝缘体的总重量计算，该填料典型地为60-65wt％范围内的填料量；然后混合物被固化。其它聚合物也能够使用，如聚酯，聚酰胺，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚氨酯或聚二环戊二烯。大量的填料通常降低绝缘体的总价格，但是它也会提高绝缘体的劲度、断裂韧性、热导率并且降低绝缘体的热膨胀系数。

电绝缘材料的可靠性的关键性能是它具有高的电击穿强度和在高的电场强度下的良好绝缘性质。WO 2006/008422建议了供高电压应用的包括矿物填料的电绝缘体的生产，其中矿物填料是具有在微米级尺寸之内的平均粒度分布的填料与具有在纳米级尺寸内(即低于1μm)的平均粒度分布的所选择的填料一起的组合。然而，此类组合，尤其用于工业灌封应用，例如在环氧树脂中，具有不同的缺点如增大粘度(这会降低可加工性)和纳米颗粒对于健康、安全和环境的尚末定性的可能影响。

在高电压应用的电绝缘体的生产中，通常使用矿物微米级填料，它具有在1μm-500μm范围内，优选在5μm-100μm范围内的平均粒度分布。

现在已令人吃惊地发现此类微米级填料，当预先用插层化合物例如用烷基铵化合物处理时，能够以较少的量被添加到未处理的填料中，从而显著改进绝缘体体系的电学性能，尤其它的电击穿强度。已经表明，通过将约5重量份的用烷基铵化合物预处理的此类微米级填料添加到约55重量份的普通的微米级硅石中，与仅仅使用60重量份的微米级硅石的情况相比，有可能使聚合物绝缘体的介电击穿强度提高高达50％。该预处理填料包括例如硅石，石英和层状硅酸盐。

本发明在权利要求中定义。本发明具体地说涉及具有提高的电击穿强度的电绝缘体系，该电绝缘体系包括在其中引入了普通填料和所选择的预处理填料的硬化的聚合物组分，其特征在于

(a)该硬化聚合物组分选自环氧树脂体系，聚酯，聚酰胺，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚氨酯和聚二环戊二烯，并且优选是硬化的环氧树脂体系；

(b)普通的填料是具有在1μm-500μm范围内的平均粒度分布的已知填料，相对于绝缘体体系的总重量计算，是以40％-65wt％范围内的量存在；和

(c)所选择的预处理填料选自于具有在1μm-500μm范围内的平均粒度分布的硅石，石英，或硅酸盐，优选云母、高岭土或层状硅酸盐或滑石，或是这些化合物的混合物，其中所选择的填料已经用插层化合物预处理，和其中该预处理填料是以相对于在绝缘体体系中存在的普通填料的重量计算的1％-30wt％的量存在。

本发明还涉及已经用插层化合物处理的具有在1μm-500μm范围内、优选在5μm-100μm范围内的平均粒度分布的在以上定义为组分(c)的所选择的预处理填料。

本发明还涉及在以上定义为组分(c)的所选择的预处理填料和在以上定义为组分(b)的普通未处理填料的混合物，其中所选择的预处理填料是以相对于普通填料的重量计算的1％-30wt％的量存在，该所选择的预处理填料和该普通未处理填料具有在1μm-500μm范围内的平均粒度分布。

本发明还涉及生产该具有提高的电击穿强度的电绝缘体系的方法。

本发明进一步涉及包括该具有提高的电击穿强度的电绝缘体系的电气制品。

本发明的重要特征是所选择的预处理填料具有在1μm-500μm范围内的平均粒度分布。该预处理填料选自硅石，石英，或硅酸盐，优选云母，高岭土或层状硅酸盐，或滑石或是这些化合物的混合物。优选的是两层的或三层的硅酸盐，该硅酸盐选自页硅酸盐，优选地选自蒙脱土，锂蒙脱石，皂石，蛭石，蒙脱石，伊利石，海泡石，坡缕石，白云母，钠板石，镁绿泥石，氟化锂蒙脱石，贝得石，滑石，绿脱石，富镁皂石(stevensite)，膨润土，云母(glimmer)，氟化蛭石，埃洛石，水滑石(hydrotalcite)或这些化合物的混合物。优选的是蒙脱土，锂蒙脱石，皂石，蛭石，蒙脱石，伊利石；最优选的是蒙脱土，锂蒙脱石，蛭石，蒙脱石，伊利石。

不同的化合物可用于预处理所选择的填料，因此改进所选择填料的表面性质。应当理解，改进表面性质的预处理微米级填料非常良好地分散在环氧树脂中，因此令人吃惊地改进绝缘体体系的介电强度以及机械性能。然而，本发明不限于这一解释。