[发明专利]一种电力设备专用绝缘材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝缘材料及其制备方法，尤其是涉及一种电力设备专用绝缘材料及其制备方法。

背景技术

近年来，我国电力事业发展迅速，电网系统运行电压等级不断提高，网络规模逐步扩大。电网中核心设备主要是环氧树脂基材料，环氧树脂属于中等极性高聚物，其大分子末端有环氧基，键中间有羟基和醚键，在固化过程中还会继续产生羟基和醚键，因此在外加电场时会产生感应电荷，导致环氧树脂的体积电阻率较非极性的聚合物有一定差距。目前，挂网运行的环氧树脂绝缘材料体积电阻率偏低，特别在直流高压下，电荷长期积聚造成表面闪络，是特高压电网安全的最大隐患之一。由于空间电荷分布不均匀会造成绝缘材料的畸变，影响其绝缘程度以及加速材料的老化，另外国内空气污染严重，气候条件复杂，作为电力安全头号大敌的输变电设备污闪防护依然任务艰巨。

发明专利CN101445627A公开了一种高压直流电缆绝缘材料及其制备方法，该发明采用的技术方案是，将100重量份的低密度聚乙烯，0.1~1重量份的抗氧剂，0.5~5重量份的马来酸酐，放入密炼机中混炼，然后再加入0.1~5重量份的交联剂混炼10~15分钟，得到高压直流电缆绝缘材料，该发明制备的绝缘材料可以有效提高高压直流电缆的力学性能和电气性能，但是该发明不能很好的提高材料的耐腐蚀性能和抗老化性能。发明专利CN103242643A公开了一种超高压直流电缆绝缘材料及其制备方法，组分及其含量为：聚苯醚树脂20~60重量份，弹性体25~40重量份，相容剂0~5重量份，抗氧剂0.1~1重量份，离子液体修饰的无机纳米粒子0.5~5重量份，交联剂0.1~5重量份。本发明制备的绝缘材料柔韧性好、机械性能优良，并且可以有效提高超高压直流电缆的力学性能和电气性能，但是该发明制备过程复杂，不利于大规模生产。

因此，研制高性能电力设备专用绝缘材料，对建设安全可靠、稳定高效的电力输变网络、提升我国输电水平和节省资源具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有高的绝缘和抗闪络特性的、高机械强度、耐酸碱水的电力设备专用绝缘材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电力设备专用绝缘材料，包含的组分及其含量为：环氧树脂90~100重量份，甲基乙烯基硅橡胶15~25重量份，氟硅树脂20~25重量份，聚四氟乙烯15~20重量份，玻璃纤维10~15重量份，纳米无机粉末15~20重量份，钛酸丁酯0.2~1重量份，蒸馏水20~40重量份，相容剂1~6重量份，阻燃剂1~5重量份，抗氧剂0.3~1.2重量份，交联剂1~10重量份。

优选的，所述聚四氟乙烯为聚四氟乙烯微粉，粒径为0.8~3.5μm。

优选的，所述玻璃纤维的长度为2~3mm。

优选的，所述纳米无机粉末为纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的混合物，所述纳米无机粉末的粒径为15~30nm。

优选的，所述纳米Al₂O₃、纳米SiO₂、纳米B₄C、纳米Si₃N₄和纳米TiO₂的重量比为3:2.5:1.5:1:2。

优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯按照重量比为7:3的比例混合而成。

优选的，所述阻燃剂为氢氧化铝。

优选的，所述抗氧剂为抗氧剂300、抗氧剂1076、抗氧剂264或抗氧剂1010中的一种。

优选的，所述交联剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯或二亚乙基三胺中的一种。

本发明还提供了上述电力设备专用绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将0.2~1重量份钛酸丁酯加入20~40重量份蒸馏水中，置于磁力搅拌器中，在25~35℃条件下搅拌30~45min，然后加入15~20重量份纳米无机粉末，超声波处理，超声频率25~30kHz，功率300~500W，超声时间35~40min，过滤，然后在70~75℃下干燥，得到表面改性的纳米无机粉末；

2）将步骤1）得到的表面改性的纳米无机粉末与90~100重量份环氧树脂依次加入到转矩流变仪中，在150~175℃下混合15~30min，得到改性环氧树脂；