用于干式变压器的环氧树脂封装材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及变压器材料，具体地，涉及一种用于干式变压器的环氧树脂封装材料 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 干式变压器主要由铁芯、高压线圈、低压线圈、封装层4部件组成，其中，铁芯、高 压线圈和低压线圈这三者之间均需要封装材料进行封装以达到绝缘和固定的作用。目前， 最常用的封装层材料为以环氧树脂。环氧树脂是一种广泛应用的化工原料，具有难燃，阻 燃，和优越的电气性能，比空气和变压器油的绝缘强度还高，浇注成型后的变压器线圈具有 机械强度高，优越的防潮、防尘性能，广泛应用于城市电网，尤其是对防火、安全要求高的场 所。
[0003] 传统的环氧树脂存在以下缺陷：气味大，刺激性强，污染环境；合成过程难以控制 分子量，致使批次不均，影响批次稳定性；工艺幅度小，应用涂制线材时，炉温/转速影响很 大，对应用要求高，难以形成光洁表面；粘结力偏小，使用时不免有缝隙或气泡产生，难以保 证绝缘性能，耐热性差，容易受电热老化的影响，封装材料整体性能不断下降，最终影响干 式变压器的使用寿命。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种用于干式变压器的环氧树脂封装材料及其制备方法，通 过该方法制得的环氧树脂封装材料具有优异的电学性能和力学性能。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供了一种用于干式变压器的环氧树脂封装材料的制 备方法，包括：
[0006] 1)将环氧树脂、红砖粉、乙烯基三甲氧基硅烷、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、膨润 土、炭化钽、玻璃纤维、蚕丝和聚丙烯酸乙酯加热融化、冷却固化以制得改性环氧树脂；
[0007] 2)将改性环氧树脂、有机溶剂、季戊四醇三丙烯酸酯、十二烷基二甲基叔胺、聚丙 烯酸、磷酸锌、硅粉、阻燃剂和增塑剂混合并进行热处理，然后冷却、研磨制得环氧树脂封装 材料。
[0008] 本发明还提供了一种用于干式变压器的环氧树脂封装材料，该环氧树脂封装材料 通过上述的方法制备而得。
[0009] 通过上述技术方案，本发明首先通过红砖粉、乙烯基三甲氧基硅烷、纳米二氧化 硅、纳米氧化铝、膨润土、炭化钽、玻璃纤维、蚕丝和聚丙烯酸乙酯对环氧树脂进行改性，然 后利用改性环氧树脂、有机溶剂、季戊四醇三丙烯酸酯、十二烷基二甲基叔胺、聚丙烯酸、磷 酸锌、硅粉、阻燃剂和增塑剂的协同作用使得制得的环氧树脂封装材料不仅具有优异的力 学性能，同时还具有优异的绝缘性能。
[0010] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0011] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0012] 本发明提供了一种用于干式变压器的环氧树脂封装材料的制备方法，包括：
[0013] 1)将环氧树脂、红砖粉、乙烯基三甲氧基硅烷、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、膨润 土、炭化钽、玻璃纤维、蚕丝和聚丙烯酸乙酯加热融化、冷却固化以制得改性环氧树脂；
[0014] 2)将改性环氧树脂、有机溶剂、季戊四醇三丙烯酸酯、十二烷基二甲基叔胺、聚丙 烯酸、磷酸锌、硅粉、阻燃剂和增塑剂混合并进行热处理，然后冷却、研磨制得环氧树脂封装 材料。
[0015] 在本发明的在步骤1)中，环氧树脂与聚丙烯酸乙酯的具体种类可以在宽的范围 内选择，但是为了使得制得的环氧树脂封装材料具有更优异的力学性能和电学性能，优选 地，环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂，聚丙烯酸乙酯的重均分子量为 3500-7000〇
[0016] 在本发明的在步骤1)中，红砖粉、纳米氧化铝和膨润土的粒径可以在宽的范围内 选择，但是为了使得制得的环氧树脂封装材料具有更优异的力学性能和电学性能，优选地， 红砖粉的粒径为1-3μηι，纳米二氧化娃的粒径为15-25nm，纳米氧化错的粒径为2-8nm，膨 润土的粒径为2-4 μ m。
[0017] 在本发明的在步骤1)中，加热融化以及冷却固化的条件可以在宽的范围内选择， 但是为了使得制得的环氧树脂封装材料具有更优异的力学性能和电学性能，优选地，加热 融化至少满足以下条件：加热温度为135-145Γ，加热时间为l_2h ;冷却固化至少满足以下 条件：冷却温度为30-35°C。
[0018] 在本发明的在步骤1)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制 得的环氧树脂封装材料具有更优异的力学性能和电学性能，优选地，相对于100重量份的 环氧树脂，红砖粉的用量为7-13重量份，乙烯基三甲氧基硅烷的用量为40-65重量份，纳米 二氧化硅的用量为0. 1-0. 4重量份，纳米氧化铝的用量为0. 3-0. 8重量份，膨润土的用量为 3-5重量份，炭化钽的用量为2-2. 3重量份，玻璃纤维的用量为4-8重量份，蚕丝的用量为 6-12重量份，聚丙烯酸乙酯的用量为55-70重量份。
[0019] 在本发明的在步骤2)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制 得的环氧树脂封装材料具有更优异的力学性能和电学性能，优选地，相对于100重量份的 改性环氧树脂，有机溶剂的用量为150-170重量份，季戊四醇三丙烯酸酯的用量为25-40重 量份，十二烷基二甲基叔胺的用量为17-30重量份，聚丙烯酸的用量为15-20重量份，磷酸 锌的用量为15-23重量份，硅粉的用量为7-13重量份，阻燃剂的用量为0. 6-1. 2重量份，增 塑剂的用量为〇. 3-1. 8重量份。
[0020] 同样地，在本发明的在步骤2)中，有机溶剂、阻燃剂、增塑剂和硅粉的种类可以在 宽的范围内选择，但是为了使得制得的环氧树脂封装材料具有更优异的力学性能和电学性 能，优选地，有机溶剂为正丁醇、正戊醇、环己醇、环己酮和二甲苯中的一种或多种；阻燃剂 为三聚氰胺多聚磷酸酯和/或甲基磷酸二甲酯，增塑剂为聚酰胺树脂、聚硫橡胶、聚环氧丙 烷橡胶和不饱和聚酯中的一种或多种；聚丙烯酸的重均分子量为5000-8000 ;硅粉的粒径 为 1~3mm〇
[0021] 此外，在本发明的在步骤2)中，热处理以及冷却的具体条件可以在宽的范围内选 择，但是为了使得制得的环氧树脂封装材料具有更优异的力学性能和电学性能，优选地，热 处理至少满足以下条件：热处理温度为140-150°C，热处理时间为40-60min ;冷却的温度为 20-30。。。
[0022] 在上述内容的基础上，为了使得制得的环氧树脂封装材料能够便于后续地向变压 器箱中进行灌封，优选地，在研磨的工序后，该制备方法还包括进行筛选，其中，过滤筛的网 孔不小于200目。
[0023] 本发明还提供了一种用于干式变压器的环氧树脂封装材料，该环氧树脂封装材料 通过上述的方法制备而得。
[0024] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0025] 实施例1
[0026] 1)将环氧树脂（双酚A型）、红砖粉（粒径为2 μπι)、乙烯基三甲氧基硅烷、纳米 二氧化娃（粒径为20nm)、纳米氧化错（粒径为5nm)、膨润土（粒径为3nm)、炭化钽、玻璃 纤维、蚕丝和聚丙烯酸乙酯（重均分子量为4500)按照100 :10 :50 :0. 3 :0. 4 :4 :2. 1 :5 :8 : 60的重量比混合，接着于140°C下加热融化I. 5h，然后于32°C下冷却固化以制得改性环氧 树脂；
[0027] 2)将上述改性环氧树脂、有机溶剂（正丁醇）、季戊四醇三丙烯酸酯、十二烷基二 甲基叔胺、聚丙烯酸（重均分子量为6000)、磷酸锌、硅粉（粒径为2_)、阻燃剂（三聚氰胺 多聚磷酸酯）和增塑剂（重均分子量为1500的聚酰胺树脂）按照100 :160 :35 :25 :18 :20 : 10 :0. 8 :1的重量比混合并于145°C下进行热处理50min，然后于25°C下冷却、研磨（过滤筛 的网孔为200目）制得所述环氧树脂封装材料A1。
[0028] 实施例2
[0029] 1)将环氧树脂（双酚F型）、红砖粉（粒径为1 μπι)、乙烯基三甲氧基硅烷、纳米二 氧化娃（粒径为15nm)、纳米氧化错（粒径为2nm)、膨润土（粒径为2nm)、炭化钽、玻璃纤 维、蚕丝和聚丙烯酸乙酯（重均分子量为3500)按照100 :7 :40 :0. 1 :0. 3 :3