本发明涉及一种树脂组合物，具体讲，涉及一种直流换流阀饱和电抗器用高导热绝缘封装环氧树脂组合物及其制备方法。
背景技术：
随着电气、电子设备的大功率化和集成化，电流密度增加，热耗散和绝缘要求随之增加。特别是直流输电工程的换流阀损耗越来越大，随着直流电流越来越高，其饱和电抗器的铁心损耗变大，发热严重，长期过热加速老化，缩短使用寿命，造成电子元件失效，这就要求进一步改善换流阀的热耗散和绝缘性能。
换流阀目前多采用水冷散热，晶闸管、饱和电抗器等关键性电气元件均配有专用水冷散热设备。换流阀的饱和电抗器采用中空线圈中的强制水循环冷却电抗器，中空线圈匝与匝间用树脂固定和绝缘，由于树脂具有弹性，可有效减轻电抗器在运行期间产生的震动，进而降低噪音；但由于水冷却系统仅与中空线圈接触，并未与树脂及其外面的铁芯连接，故树脂的导热性直接影响电抗器内部的温度分布；同时输送电压的大幅提升急速加剧了电气元件损耗，因此，特高压直流输电工程对设备的散热能力提出了更严格的要求，饱和电抗器封装材料的散热能力对换流阀运行的稳定性和安全性具有极其重要作用，这就要求该封装材料不仅需要优良的介电性能、机械性能，而且需要高导热性。
环氧树脂具有成本低、绝缘性能高、粘结性好、阻燃性优越和耐腐蚀性强等特点，被广泛应用于电绝缘材料领域。但是其热导率只有0.2w/(m·k)，给设备的安全运行带来很大隐患。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种直流换流阀饱和电抗器用高导热绝缘封装环氧树脂组合物及其制备方法。本发明在环氧树脂中引入高导热绝缘填料，制备填充型复合材料以获得良好的电气绝缘性能和高导热性能，同时保证材料的介电性能；本发明提供的新型高导热绝缘封装材料，解决了设备散热问题并极大地提高直流换流阀饱和电抗器的稳定性与可靠性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高导热绝缘封装环氧树脂组合物，包括环氧树脂、固化剂、促进剂和填料，按质量百分比计，该填料为组合物的60～70％。
进一步的，所述填料为高导热无机填料。
进一步的，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂；所述固化剂为酸酐类固化剂；所述环氧树脂的粘度为5000～10000mpa.s，所述固化剂的粘度为100～500mpa.s；所述促进剂为胺类促进剂。
进一步的，所述环氧树脂的粘度为6000～8000mpa.s，所述固化剂的粘度为100～300mpa.s。
进一步的，所述环氧树脂的玻璃化转变温度为100～120℃。
进一步的，所述环氧树脂、固化剂和促进剂的质量比为100:(80～95):(2～3)。
进一步的，所述填料从氮化硼(bn)、氮化铝(aln)、氮化硅(si3n4)、氧化铝、氧化镁和氧化硅中选出。
进一步的，所述填料采用微米级和纳米级填料混合使用，其微米级与纳米级填料的质量比为8～20，且均各自独立地采用表面处理剂进行表面处理。
进一步的，所述填料的形状结构为球形、片状或杆状，这些形状结构互相配合使用。
进一步的，所述的环氧树脂组合物的制备方法包括以下步骤：
1)配料：将环氧树脂加入反应釜a，加热到45～60℃，搅拌30～60min，再加入经过表面改性后的填料；将固化剂和促进剂加入反应釜b，加热到45～60℃，搅拌20～40min，再加入经过表面改性后的填料；
2)真空系统预处理：于100～300rpm/min转速、体系真空度为50～800pa下，对步骤1)中的a釜和b釜中的混料分别进行真空分散处理2～4h；
3)真空灌注：于0.3～0.5mpa、80～100℃，将步骤2)中所得真空处理过的a釜和b釜料浆按比例进行真空浇注0.5～1h；
4)凝胶：于80℃下，将步骤3)所得制品固化4～6h；
5)二次固化：于130℃下，将步骤4)所得制品固化10～12h；
6)脱模：将步骤5)中二次固化的制品脱模，得高导热绝缘封装树脂固化物。
进一步的，所制备的环氧树脂组合物用作直流换流阀饱和电抗器装置中的高导热绝缘封装材料。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
(1)本发明提供的高导热绝缘封装环氧树脂组合物，其主要应用于直流换流阀饱和电抗器用绝缘封装材料，与传统环氧树脂封装材料相比，本发明具有良好的高导热性、优异的抗开裂性能、良好的电气绝缘性能与阻燃性能；
(2)传统的环氧树脂绝缘封装材料其热导率较低在0.2w/(m·k)左右，本发明制备的高导热绝缘封装环氧树脂组合物热导率在1.0～2.0w/(m·k)，大幅度提高热导率，能够显著降低饱和电抗器的工作温度。同时随着绝缘无机填料的增加，其固化物的热导率不断提高，且其电气绝缘性能保持较高的水平；
(3)本发明通过高导热填料的加入与环氧树脂配方设计及加工成型工艺参数，显著提升环氧树脂的高导热性能，有效降低饱和电抗器的使用温度，极大改善铁芯的散热效果，使得在不改变水冷设计的同时，大幅度降低铁芯温度，提高绝缘材料的使用寿命，同时能有效控制电抗器绝缘设计的难度和制造成本，保证设备安稳定运行；
(4)本发明提供的技术方案结构简单，便于操作，实用性强，生产成本低。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
1)配料：将环氧树脂加入反应釜a，加热到60℃，搅拌30min；将固化剂和促进剂加入反应釜b，加热到60℃，搅拌20min；
2)真空系统预处理：于200rpm/min转速、体系真空度为200pa下，对步骤1)中的a釜和b釜中的混料分别进行真空分散处理3h；
3)真空灌注：于0.4mpa、80℃，将步骤2)中所得真空处理过的a釜和b釜料浆按比例进行真空浇注1h；
4)凝胶：于80℃下，将步骤3)所得制品固化4h；
5)二次固化：于130℃下，将步骤4)所得制品固化10h；
6)脱模：将步骤5)中二次固化的制品脱模，得高导热绝缘封装树脂固化物。
实施例2
1)配料：将环氧树脂加入反应釜a，加热到60℃，搅拌30min，再加入经过表面改性后的高导热无机填料；将固化剂和促进剂加入反应釜b，加热到60℃，搅拌20min，再加入经过表面改性后的高导热无机填料；
2)真空系统预处理：于200rpm/min转速、体系真空度为200pa下，对步骤1)中的a釜和b釜中的混料分别进行真空分散处理3h；
3)真空灌注：于0.4mpa、80℃，将步骤2)中所得真空处理过的a釜和b釜料浆按比例进行真空浇注1h；
4)凝胶：于80℃下，将步骤3)所得制品固化4h；
5)二次固化：于130℃下，将步骤4)所得制品固化10h；
6)脱模：将步骤5)中二次固化的制品脱模，得高导热绝缘封装树脂固化物。
实施例3
1)配料：将环氧树脂加入反应釜a，加热到50℃，搅拌40min，再加入经过表面改性后的高导热无机填料；将固化剂和促进剂加入反应釜b，加热到50℃，搅拌30min，再加入经过表面改性后的高导热无机填料；
2)真空系统预处理：于150rpm/min转速、体系真空度为100pa下，对步骤1)中的a釜和b釜中的混料分别进行真空分散处理4h；
3)真空灌注：于0.3mpa、100℃，将步骤2)中所得真空处理过的a釜和b釜料浆按比例进行真空浇注0.5h；
4)凝胶：于80℃下，将步骤3)所得制品固化6h；
5)二次固化：于130℃下，将步骤4)所得制品固化11h；
6)脱模：将步骤5)中二次固化的制品脱模，得高导热绝缘封装树脂固化物。
实施例4
1)配料：将环氧树脂加入反应釜a，加热到45℃，搅拌50min，再加入经过表面改性后的高导热无机填料；将固化剂和促进剂加入反应釜b，加热到45℃，搅拌40min，再加入经过表面改性后的高导热无机填料；
2)真空系统预处理：于300rpm/min转速、体系真空度为300pa下，对步骤1)中的a釜和b釜中的混料分别进行真空分散处理3.5h；
3)真空灌注：于0.3mpa、90℃，将步骤2)中所得真空处理过的a釜和b釜料浆按比例进行真空浇注0.8h；
4)凝胶：于80℃下，将步骤3)所得制品固化6h；
5)二次固化：于130℃下，将步骤4)所得制品固化12h；
6)脱模：将步骤5)中二次固化的制品脱模，得高导热绝缘封装树脂固化物。
实施例5
1)配料：将环氧树脂加入反应釜a，加热到60℃，搅拌30min，再加入经过表面改性后的高导热无机填料；将固化剂和促进剂加入反应釜b，加热到60℃，搅拌20min，再加入经过表面改性后的高导热无机填料；
2)真空系统预处理：于150rpm/min转速、体系真空度为400pa下，对步骤1)中的a釜和b釜中的混料分别进行真空分散处理2h；
3)真空灌注：于0.5mpa、80℃，将步骤2)中所得真空处理过的a釜和b釜料浆按比例进行真空浇注0.6h；
4)凝胶：于80℃下，将步骤3)所得制品固化4h；
5)二次固化：于130℃下，将步骤4)所得制品固化11h；
6)脱模：将步骤5)中二次固化的制品脱模，得高导热绝缘封装树脂固化物。
实施例6
1)配料：将环氧树脂加入反应釜a，加热到55℃，搅拌45min，再加入经过表面改性后的高导热无机填料；将固化剂和促进剂加入反应釜b，加热到55℃，搅拌35min，再加入经过表面改性后的高导热无机填料；
2)真空系统预处理：于300rpm/min转速、体系真空度为200pa下，对步骤1)中的a釜和b釜中的混料分别进行真空分散处理4h；
3)真空灌注：于0.3mpa、100℃，将步骤2)中所得真空处理过的a釜和b釜料浆按比例进行真空浇注1h；
4)凝胶：于80℃下，将步骤3)所得制品固化5h；
5)二次固化：于130℃下，将步骤4)所得制品固化12h；
6)脱模：将步骤5)中二次固化的制品脱模，得高导热绝缘封装树脂固化物。
实施例7
1)配料：将环氧树脂加入反应釜a，加热到45℃，搅拌55min，再加入经过表面改性后的高导热无机填料；将固化剂和促进剂加入反应釜b，加热到45℃，搅拌35min，再加入经过表面改性后的高导热无机填料；
2)真空系统预处理：于250rpm/min转速、体系真空度为350pa下，对步骤1)中的a釜和b釜中的混料分别进行真空分散处理3h；
3)真空灌注：于0.4mpa、95℃，将步骤2)中所得真空处理过的a釜和b釜料浆按比例进行真空浇注0.7h；
4)凝胶：于80℃下，将步骤3)所得制品固化4h；
5)二次固化：于130℃下，将步骤4)所得制品固化10h；
6)脱模：将步骤5)中二次固化的制品脱模，得高导热绝缘封装树脂固化物。
实施例8
1)配料：将环氧树脂加入反应釜a，加热到50℃，搅拌40min，再加入经过表面改性后的高导热无机填料；将固化剂和促进剂加入反应釜b，加热到50℃，搅拌30min，再加入经过表面改性后的高导热无机填料；
2)真空系统预处理：于300rpm/min转速、体系真空度为200pa下，对步骤1)中的a釜和b釜中的混料分别进行真空分散处理4h；
3)真空灌注：于0.5mpa、80℃，将步骤2)中所得真空处理过的a釜和b釜料浆按比例进行真空浇注1h；
4)凝胶：于80℃下，将步骤3)所得制品固化5h；
5)二次固化：于130℃下，将步骤4)所得制品固化12h；
6)脱模：将步骤5)中二次固化的制品脱模，得高导热绝缘封装树脂固化物。
上述实施例中所用的原料种类、含量(按质量份数)分别列于下表1和表2；上述实施例中所得制品的测试性能数据列于下表3。
表1
表2
表3
表3的数据表明，与实施例1(无高导热无机填料)比，加入高导热无机填料的实施例2～7所得环氧树脂固化物在保持较好电气绝缘性能的同时，热导率大幅提高，饱和电抗器的工作温度显著降低；实施例2～4和5～7表明，所得固化物制品的热导率随着高导热无机填料的增多逐渐升高，且其电气绝缘性能保持在较高的水平。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。