一种电气绝缘环氧树脂复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电气绝缘材料技术领域，具体设及一种电气绝缘环氧树脂复合材料， 同时还设及一种电气绝缘环氧树脂复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 与交流输电相比，高压直流在长距离（〉600km)输电中具有输电能力强，线路损耗 小，两侧交流无需同步运行，故障损失小等优点，特别适用于长距离大容量送电，是未来输 电线路建设的重点。但是，直流条件下电场具有单向稳定性，绝缘材料内产生电荷积累效应 和静电吸尘效应，使其绝缘和污闪特性与交流条件下有很大差别，由此引起的击穿或污秽 放电后果比交流条件下更为严重，直接影响到直流输电系统的可靠性，该对环氧等内绝缘 材料耐受直流电压表面闪络和内部击穿的性能同时提出了重大挑战。
[0003] 国内外对直流内绝缘的研究主要集中在环氧诱注绝缘子的表面电荷积聚和电场 优化，目前主要通过对绝缘子结构设计优化、诱注工艺改进来提升绝缘子的整体性能，对于 内绝缘用环氧树脂诱注研究较少。国外方面，ABB等企业针对直流隔离绝缘子进行了相关 研究，但真正用于内绝缘的绝缘材料和部件未见报道。由日本的日立公司、关西电力公司、 四国电力公司、电源开发公司共同研制的±500kV直流GIS已投入试验运行，但都是在原有 交流GIS的基础上进行改装而成，其绝缘子沿用交流绝缘子，环氧树脂诱注配方沿用交流 环氧树脂诱注配方。国内方面，目前仅有直流穿墙套管，娃橡胶复合绝缘子等外绝缘材料及 部件的相关研究，仅中科院过程工程研究所利用微纳米氧化侣复合填料改进电工填料氧化 侣组成，开发出了具备l〇"Q?cm数量级体积电阻率的适用于直流高压开关的环氧树脂组 合物（发明专利申请号201310665270.幻，但其固化物在直流电压下耐受表面闪络和内部 击穿的能力未知，且其用于直流内绝缘部件的制造未见报道。
[0004] 传统交流环氧树脂诱注配方制造的直流开关设备内部绝缘件，因其材料中含有大 量易因直流电场引起电荷迁移的分子基团，耐受直流电压表面闪络和内部击穿的能力较 差，难W满足直流GIS等直流高压开关设备等对于内部绝缘件的设计要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种电气绝缘环氧树脂复合材料，解决现有环氧树脂诱注材 料耐受直流电压表面闪络和内部击穿的能力较差，难W满足直流GIS等直流高压开关设备 等对于内部绝缘件的设计要求的问题。
[0006] 本发明的第二个目的是提供一种电气绝缘环氧树脂复合材料的制备方法。
[0007] 为了实现W上目的，本发明所采用的技术方案是：
[000引一种电气绝缘环氧树脂复合材料，主要由W下重量份数的原料制成：环氧树脂 0. 85~1. 05份，固化剂1~1. 1份，填料3. 05~3. 3份。
[0009] 所述固化剂为脂环族液态酸酢固化剂。
[0010] 所述固化剂为甲基四氨苯酢。该固化剂为液态，粘度不大于500mPa?S。
[0011] 所述甲基四氨苯酢为南通福来特化工有限公司912型。
[0012] 所述环氧树脂为复合液态环氧树脂。
[0013] 所述环氧树脂为多官能团环氧树脂与脂环族环氧树脂的混合物。该混合物中，多 官能团环氧树脂与脂环族环氧树脂的质量比为85~95:5~15。所述混合物为液态，粘度 不大于 3000mPa?S。
[0014] 所述环氧树脂为CY5995型多官能团环氧树脂（美国亨斯迈）、XB5860型多官能团 环氧树脂（美国亨斯迈）、CT5532型脂环族环氧树脂（美国亨斯迈）、CY179型脂环族环氧 树脂（美国亨斯迈）按照质量比为75~85:5~15:5~10:5~10的比例混合而成的混 合物。
[0015] 所述填料为氧化侣。
[0016] 所述填料为电工用填料氧化侣（中国侣业公司郑州轻金属研究院A-F-5型）。
[0017] 所述氧化侣为粉状，D50为12~22ym。
[0018] 一种上述的电气绝缘环氧树脂复合材料的制备方法，包括下列步骤：
[0019] 1)诱注；取环氧树脂与填料混合并进行脱气处理后，加入固化剂进行混料并诱注 到模具中，得诱注料；
[0020] 。固化；将步骤1)所得诱注料升温至75~85°C，保温3. 5~4.化巧经0. 5~ 1. 化升温至95~105°C，保温1. 5~2. 5h;然后经0. 5~1.化升温至115~125 °C，保温 2. 5~3. 5h;最后经0. 5~1.化升温至140°C，保温7. 5~8.化后，停止加热，随炉冷却， 脱模，即得所述电气绝缘环氧树脂复合材料。
[002U步骤1)中，所述环氧树脂使用前预热至55~65°C并保温0. 5~1. 5h;所述固化 剂使用前在真空度为2~5mbar条件下预热至75~85°C，并保温保压0.化；所述模具使用 前预热至75~85 °C并保温1. 5~2.化。
[0022] 步骤1)中，环氧树脂与填料混合后形成的混合物在75~85°C保温0.化后再进行 脱气处理。
[0023] 步骤1)中，所述脱气处理是指将环氧树脂与填料的混合物在真空度为1~8mbar、 温度为75~85°C条件下保温保压1. 5~2. 5h，使其粘度不大于9000mPa?S。
[0024] 步骤1)中，所述诱注是在真空度为2~5mbar条件下进行诱注，诱注温度为75~ 85°C，诱注粘度不大于eOOOmPa?S。
[0025] 步骤1)所述诱注完成后，所得诱注料在真空度为2~5mbar条件下保压lOmin。
[0026] 步骤2)中，所得电气绝缘环氧树脂复合材料在脱模后还进行了去应力处理，具体 为；将复合材料在不施加外力的情况下加热至135~145°C并保温0. 5~1.化后，再将其 夹固在钢板中，在145~155°C条件下保温1. 5~2.化。
[0027] 本发明的电气绝缘环氧树脂复合材料，是主要由环氧树脂、固化剂、填料制成的环 氧树脂固化物，具有较好的耐热性、初性和机械强度，同时，还具有较好的耐受直流电压表 面闪络和内部击穿的能力，满足直流GIS等直流高压开关设备内部绝缘件设计需求，可用 于直流气体绝缘金属封闭开关设备（GIS)内部绝缘件的制造。
[002引进一步的，环氧树脂为复合液态环氧树脂，其中，多官能团环氧树脂的作用是在保 证固化物初性的同时，增加固化物的交联密度，使固化物致密，并减少活性基团，因而减少 在电场作用下，表面和内部产生自由电荷的能力，增加固化物在直流电场作用下的电气强 度；脂环族环氧树脂的作用是增加固化物的耐热性和机械强度；复合树脂仍为液态，粘度 不超过3000mPa?S，具备良好的诱注工艺性。
[0029] 固化剂使用脂环族液态酸酢固化剂（甲基四氨苯酢），固化剂为液态，粘度不超过 SOOmPa?S，且该类型固化剂固化速率较平缓，利于形成分子结构致密的固化物。
[0030] 氧化侣填料使用一种电工用填料氧化侣，该类型填料D日。为12~22ym，粒度适中， 易在环氧树脂中形成均匀的海岛状分布。
[0031] 本发明的电气绝缘环氧树脂复合材料的制备方法，是将环氧树脂、填料与固化剂 混合诱注后，经阶梯升温的方式固化，制成直流高压开关设备内部绝缘件用环氧树脂复合 材料；该环氧树脂复合材料组织致密、强度高、初性好、耐热性好、内部易产生自由电荷的 基团少，且表面电阻率适中，表面和内部电气强度均较高，耐受直流电压表面闪络和直流电 压内部击穿的能力强，完全满足直流GIS等直流高压开关设备等对于内部绝缘件的设计要 求。
[0032] 本发明的电气绝缘环氧树脂复合材料的制备方法中，固化工艺过程升温曲线较为 平缓，增加两次中间过度平台，持续调节反应速率，所获得的固化物相对于采用传统两段固 化工艺80°C/化+140°C/I化获得的固化物而言，在保持材料耐热性的同时，密度、初性、电 气强度均有较大提升。
[0033] 进一步的，采用两步去应力处理，减少固化物的内应力；该过程主要影响材料的机 械强度，未经去应力操作的试样拉伸强度为84MPa、弯曲强度132MPa，经去应力操作的试样 拉伸强度为90MPa、弯曲强度140MPa。
【附图说明】
[0034] 图1为直流电压下表面电气强度测试示意图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
[0036] 实施例1
[0037] 本实施例的电气绝缘环氧树脂复合材料，主要由W下重量份数的原料制成；环氧 树脂1份，固化剂甲基四氨苯酢1份，氧化侣粉3. 2份。
[003引其中