[发明专利]一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料及其制备方法，该材料包括如下质量比的组分：环氧树脂1份、固化剂1份和促进剂3‑3.5份；质量百分比为组分60wt%的纳米颗粒。采用IEC 60587斜板法试验方法，通过记录电痕破坏经过的时间评定本发明环氧纳米复合材料的耐电痕性，并分析了介电性能，本发明所制得的环氧树脂纳米复合材料具有较好的耐电痕特性，且介电性能优良。

技术领域

本发明涉及输变电设备绝缘复合材料领域，尤其是一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

高性能绝缘材料是构成高压、特高压输、变电设备和网路的技术核心与关键，其电气性能的高低与稳定直接关系到了整个输电网络的电压等级与安全。纳米材料技术已经初步在高压、特高压输变电设备和线路中展现出了巨大的应用前景，相关产品的应用开发受到了广泛关注。近年来，随着纳米技术的迅猛发展，纳米复合材料的宏量制备已经实现。

纳米颗粒作为纳米材料的基础原料，近年来取得了重要进展，在工业规模上制备生产了众多产品，如纳米SiO₂、纳米ZnO、纳米TiO₂、纳米碳管、纳米稀土盐和纳米金属粉等，这些纳米颗粒呈现出多种功能的纳米效应。只有将其以纳米级颗粒状态均匀地分散于另一连续相中，获得的纳米复合材料才有可能表现出优异的纳米效应。纳米复合材料除了具有普通复合材料的特点外，还具有显著的协同效应，可综合发挥各组分的协同效能，这是其中任何一种材料都不具备的，并且纳米复合材料的性能可设计性强，可针对纳米复合材料的性能需求进行设计和制造。环氧树脂的纳米化可能是进一步提高其绝缘性能和其他相关性能的新思路。

电痕劣化引起绝缘破坏是环氧在电场中由放电形成的碳化导电路在环氧表面发生的，是环氧等有机绝缘特有的绝缘破坏形式。在潮湿污秽状态下，电场足够大时环氧表面有漏电流产生，随着环氧表面液膜的分离形成的缝隙称为干燥带，在干燥带形成瞬间液膜间场强达到放电场强而导致放电，放电产生的热量使环氧表面局部碳化。由于碳化生成物的导电率高，此处的电场密度集中于该碳化部分，引起放电的重复发生，并在其周围产生更多的碳化物形成碳化导电路向电极方向伸展，最终导致短路，发生电痕破坏。

环氧树脂绝缘材料的耐电痕性能较差，在维护检修测试中经常发现表面有电痕破坏现象。有研究表明纳米复合材料能够有效的提高环氧树脂的耐电痕性，Xiaolu Lyu通过在环氧树脂中加入0.5％的微米Al₂O₃，使得材料的耐电痕性提高。由于微米粒子比表面积大，表面能高，极易在制备聚合物微米复合材料的过程中发生团聚，而一旦聚合物中微米粒子团聚现象严重，将极大的破坏其绝缘性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料及其制备方法，本发明首先制备了掺杂不同含量微米二氧化硅的环氧复合材料，之后采用斜板电痕测试仪测量的不同环氧样品击穿时间，分析纳米掺杂对环氧材料耐电痕性的影响，最后，给出提高环氧树脂耐电痕能力的原料配比。

本发明的技术方案具体如下：

一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料，包括如下质量比的组分：

环氧树脂1份、固化剂1份和促进剂3-3.5份；质量百分比为组分60wt％的纳米颗粒。

进一步地，环氧树脂为缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、脂环族环氧树脂、环氧化烯烃类、新型环氧树脂；固化剂为酸酐类固化剂；促进剂为苄胺类促进剂。

本发明还涉及的一种耐电痕化环氧树脂纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)、制备第一混合物

将环氧树脂和纳米颗粒分别干燥、混合，得到第一混合物，将第一混合物放入超声分散仪20-40min，使用超声分散仪后，将固化剂加入第一混合物中；

步骤(2)、制备第二混合物