[发明专利]一种电气绝缘环氧树脂组合物、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，具体地，本发明涉及一种电气绝缘环氧树脂组合物。

背景技术

在电网输变电设备如变压器、开关、互感器、穿墙套管等中绝缘件应用较多，尤其以环氧绝缘件应用较多，这些绝缘件起到电绝缘和承力的作用，其性能将直接决定输变电设备的绝缘性能及运行可靠性。随着我国电力系统朝特高压、直流电、大电流输电网络方向发展，对绝缘件性能提出了更高的要求。与交流电压相比，直流特高压会造成绝缘件表面电荷的长时间积聚，诱发沿面闪络的发生，导致绝缘件击穿失效，以至电网跳闸、断电，瘫痪。

实践表明，提高绝缘件的体积电阻率是减少绝缘件表面电荷积聚，防止绝缘件击穿失效的有效措施。而绝缘件的性能主要由其浇注材料性能决定，因此不仅需要浇注用环氧绝缘材料具有较高的击穿强度等电气性能及优良的耐热性能、机械性能，而且需要提高浇注用环氧绝缘材料的体积电阻率。目前挂网运行的环氧绝缘件主要由环氧树脂，固化剂，填料混合固化成型而成，其体积电阻率偏低，在10^13～15Ω·cm量级，应用输电网络的电压等级为1000kV以下，已经无法满足1000kV以上的直流特高压输电网络的应用要求。当前国内外也有许多改性绝缘环氧树脂组合物的报道，如国外WO2006008422A1报道了采用微米级填料和纳米级填料制备绝缘用环氧树脂，但未其报道提高材料的体积电阻率，并且由于使用单组分纳米颗粒和微米颗粒简单复合，材料的粘度过高，影响可加工性。CN101816049A公开了采用部分预处理微米级填料制备的绝缘用环氧树脂，其侧重于材料的击穿强度，CN101506301A公开了采用微米填料，纳米填料，弹性体粒子作为混合填料制备的绝缘用环氧树脂材料，其侧重于提高材料的耐电树枝化能力，上述已有技术均未见提高环氧绝缘材料体积电阻率的报道。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种电气绝缘环氧树脂组合物，具有优良的击穿强度等电气性能及耐热性能、机械性能、可加工性能，同时具有高体积电阻率。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种电气绝缘环氧树脂组合物，其包括如下组分：

（A）至少两种环氧树脂的混合物；

（B）至少两种酸酐固化剂的混合物；

（C）微纳米无机颗粒组合物；

所述组份（C）微纳米无机颗粒组合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为63～73%；

其中，组份（C）微纳米无机颗粒组合物包括四种不同尺度的颗粒，分别为：

（a）D₅₀粒径为30～80nm的纳米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为0.3～0.8%；

（b）D₅₀粒径为150～300nm的亚微米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为1.2～2.5%；

（c）D₅₀粒径为1～8μm的微米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为8～12%；

（d）D₅₀粒径为10～40μm的微米无机颗粒物，其占微纳米无机颗粒组合物的质量分数为85～90%。

本发明组份（C）微纳米无机颗粒组合物的加入使大小颗粒复配，提高颗粒的填充率，可以降低树脂组合物的粘度，提高其加工性，以适用于浇注加工。同时，可以充分发挥纳米颗粒的纳米效应，降低材料中载流子浓度，提高环氧绝缘材料体积电阻率。

优选地，所述组份（A）至少两种环氧树脂的混合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为17～26%，优选20～22%。

优选地，所述组份（B）至少两种酸酐固化剂的混合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为9～14%，优选10～12%。

优选地，所述组份（C）微纳米无机颗粒组合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比为65～70%。所述组份（A）至少两种环氧树脂的混合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比例如为17.5%、18%、18.5%、19%、19.5%、20%、20.5%、21%、21.5%、22%、22.5%、23%、23.5%、24%、24.5%、25%、25.5%或25.8%。

所述组份（B）至少两种酸酐固化剂的混合物占电气绝缘环氧树脂组合物的重量百分比例如为9.3%、9.6%、9.9%、10.2%、10.5%、10.8%、11.1%、11.4%、11.7%、12%、12.3%、12.6%、12.9%、13.2%、13.5%或13.8%。