複合絕緣材料、澆注型母線槽及其製備方法

2023-09-16 13:29:45

複合絕緣材料、澆注型母線槽及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種複合絕緣材料、澆注型母線槽及其製備方法，該複合絕緣材料由如下重量份的原料製備而得：環氧樹脂100份、固化劑35-80份、阻燃劑12-15份、促進劑6-10份、增韌劑10-18份、消泡劑0.3-0.7份、氫氧化鋁30-38份以及矽微粉20-28份；所述環氧樹脂為雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、雙酚S環氧樹脂、環氧化聚丁二烯、苯酚醛環氧樹脂中的一種或幾種；所述固化劑為咪唑類固化劑、胺類固化劑、酸酐類固化劑中的一種或幾種。包含上述複合絕緣材料的澆注型母線槽絕緣電阻可達500MΩ以上，耐壓可達5KV以上；防水性能好，可在水中使用，且耐酸、耐鹼、耐腐蝕，阻燃；防護等級達IP68，短時耐受電流強度優於現有的鋁合外殼或其它金屬外殼母線槽。
【專利說明】複合絕緣材料、澆注型母線槽及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高分子材料【技術領域】，供配電設備領域，特別是涉及一種複合絕緣材料、澆注型母線槽及其製備方法。
【背景技術】[0002]目前普通母線槽外殼均為鋁合金材料或用鐵外殼，導體(銅排或鋁排)用聚酯薄膜包覆作為絕緣物。各母線槽單元之間的連接器，各外殼的彎頭處易進水，或潮溼空氣進入使絕緣降低，或直接引起短路；嚴重時引起連接器處爆炸，甚至同時將連接器本身及與之連接的兩個母線槽單元嚴重損壞，無法修復。三部分均只能更換新品。這種鋁合金或鐵外殼母線槽不能長期在潮溼的環境中使用，更不能在水中使用，不能在有酸、鹼等腐蝕的環境中使用。

【發明內容】

[0003]基於此，本發明的目的是提供一種複合絕緣材料。
[0004]具體的技術方案如下:
[0005]一種複合絕緣材料，由如下重量份的原料製備而得:環氧樹脂100份、固化劑35-80份、阻燃劑12-15份、促進劑6-10份、增韌劑10-18份、消泡劑0.3-0.7份、氫氧化鋁30-38份以及矽微粉18-28份；
[0006]所述環氧樹脂為雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、雙酚S環氧樹脂、環氧化聚丁二烯、苯酚醛環氧樹脂中的一種或幾種；
[0007]所述固化劑為咪唑類固化劑、胺類固化劑、酸酐類固化劑中的一種或幾種。
[0008]在其中一個實施例中，其由如下重量份的原料製備而得:環氧樹脂100份、固化劑50-75份、阻燃劑12-15份、促進劑6-10份、增韌劑10-18份、消泡劑0.3-0.7份、氫氧化鋁30-35份以及矽微粉20-22份；
[0009]所述環氧樹脂為雙酚A環氧樹脂；所述固化劑為聚醯胺固化劑。
[0010]在其中一個實施例中，所述雙酚A型環氧樹脂為環氧樹脂E44或環氧樹脂E35，所述聚醯胺固化劑為T31。
[0011]在其中一個實施例中，所述阻燃劑為⑶P或LXH-999 ;所述促進劑為DMP-30 ;所述增韌劑為丁腈橡膠-26 ;所述消泡劑為消泡劑AY-215。
[0012]本發明的另一目的是提供一種澆注型母線槽。
[0013]具體的技術方案如下:
[0014]一種上述複合絕緣材料的澆注型母線槽。
[0015]本發明的另一目的是提供上述澆注型母線槽的製備方法。
[0016]具體的技術方案如下:
[0017]上述澆注型母線槽的製備方法，包括如下步驟:
[0018](I)組裝模具，打脫模劑，然後將導體安裝到模具中；[0019](2)常溫下將絕緣樹脂的原料按配比進行混合、攪拌、抽真空得混料；
[0020](3)將步驟(2)得到的混料澆注到步驟(1)的模具中；
[0021](4)固化20_26h後脫模，修整打磨後即得所述澆注型母線槽。
[0022]在其中一個實施例中，所述步驟(2)中絕緣樹脂的原料的混合方法包括如下步驟:
[0023]①將環氧樹脂、阻燃劑、增韌劑以及矽微粉充分混合得混料I ;
[0024]②將固化劑、促進劑、氫氧化鋁以及消泡劑充分混合的混料2 ；
[0025]③在攪拌的條件下，將混料2注入混料I中，混合攪拌5-10min後抽真空得混料。
[0026]本發明的原理及優點如下:
[0027]環氧樹脂是指分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的有機高分子化合物，環氧樹脂的分子結構是以分子鏈中含有活潑的環氧基團為其特徵，由於分子結構中含有活潑的環氧基團，使它們可與多種類型的固化劑發生交聯反應而形成不溶、不熔的具有三向網狀結構的高聚物。
[0028]固化劑的 固化溫度和固化物的耐熱性有很大關係，且固化劑的類別不同對最終固化物的韌性、耐酸鹼性、耐水性也有很大的影響。各種輔料對固後的複合絕緣材料的電氣性能，耐熱性，抗開裂，增強硬度和強度有很大的作用。
[0029]本發明通過大量的實驗優選出上述複合絕緣材料的原料及配比，這些原料混合固化後得到的絕緣材料以及包含該複合絕緣材料的母線槽具有如下優點:
[0030]1、固化成型後的複合絕緣材料外觀呈深紅色，符合輸送電設備禁止接近的警示色；
[0031]2、絕緣材料的固化過程僅需在常溫下即可實現，操作工藝簡便，無需加熱，節約成本；
[0032]3、包含上述複合絕緣材料的澆注型母線槽絕緣耐壓可達5KV以上，每個母線槽單元(一般不超過4米)的相間及導體對外殼的絕緣電阻2500ΜΩ I萬水性能好，可在水中使用，且耐酸、耐鹼、耐腐蝕；防護等級達IP68，短時耐受電流強度優於現有的母線槽。
[0033]4、該母線槽不開裂，韌性好，無迷流，無煙囪效應，阻燃。
【具體實施方式】
[0034]本發明所使用的原料如下:
[0035]環氧樹脂E44購自青島華昌藍海防腐技術有限公司；
[0036]聚氨酯固化劑購自青島華昌藍海防腐技術有限公司；
[0037]阻燃劑CDP (甲苯基二苯基磷酸酯)購自:杭州希澤化工有限公司；
[0038]促進劑DMP-30購自上海賽亞精細化工有限公司；
[0039]增韌劑丁腈橡膠-26購自上海澤清化工有限公司；
[0040]消泡劑AY-215購自深圳市安友環保清潔劑有限公司；
[0041]娃微粉購自連雲港東海娃微粉有限責任公司。
[0042]本發明製備得到的母線槽的性能檢測方法如下:
[0043]1、母線槽導體相間及導體與外殼間絕緣電阻測試
[0044]使用的儀表為:ZC_7兆歐表，額定電壓1000V，測量範圍0-1000M Ω。北京遠東儀表公司製造
[0045]測試步驟及方法:
[0046]用上述兆歐表兩接線夾分別夾住四根導體中任意兩面根及任一相導體與母線槽外殼，搖動手柄達轉速為120r/min，時間為lmin，測得的絕緣電阻數據按國家標準要求為:每個母線槽單元絕緣電阻≤20ΜΩ。
[0047]2、母線槽導體相間及導體與外殼間絕緣材料的耐壓測試
[0048]使用的儀器設備為:ZNY-5閃絡擊穿試驗裝置。中國電器科學研究所，武漢計算機外部設備研究所生產
[0049]耐壓測試的步驟及方法:
[0050]將上述儀器調整好，並檢其有效性然後分別進行如下測試:A-B，A-C, B-C, N_A、N-B，N-C，外殼-A、外殼-B、外殼-C、外殼-N，每次測時間為5s。國家的相關標準規定，耐壓只要達到2500V即為合格。
[0051]3、耐水、防水試驗
[0052]將500mm長的該母線槽樣品放入2米深的水池中，浸泡7晝夜即168小時，取出浙幹並擦去汙物，再進行絕緣和耐壓測試。
[0053]4、耐酸試驗
[0054]將500mm長的該母線槽樣品 放入1.2米深的流酸溶液池中，連同母線槽兩端露出的導體完全浸入該溶液中，該溶液的酸性達PH=3，浸泡8小時，取出浙幹並擦去汙物，再進行絕緣電阻及耐壓測試。
[0055]5、溫升實驗
[0056]使用的設備由白雲電器股份有限公司按GB7251.1-2005，GB7251.2-2006的要求及其他相關要求生產製造的。
[0057]試驗的步聚和方法:
[0058]溫升試驗是按GB7251.1-2005，GB7251.2-2006的相關要求和規範進行的，是本領域相關技術人員公知的技術和技能，故在此不作描述。
[0059]以下通過實施例對本申請做進一步的闡述。
[0060]實施例1
[0061]本實施例一種複合絕緣材料，由如下重量份的原料製備而得:環氧樹脂E441kg、聚氨酯固化劑0.7kg、阻燃劑CDP0.12kg、促進劑DMP-300.08kg、增韌劑丁腈橡膠-260.12kg、消泡劑AY-2150.005kg、氫氧化鋁0.3kg以及矽微粉0.28kg ；
[0062]採用上述複合絕緣材料的澆注型母線槽的製備方法，包括如下步驟:
[0063](I)組裝模具，打脫模劑，然後導體安裝到模具中並安裝導體固定託架；
[0064](2)常溫下將複合絕緣材料的各原料按配比進行混合、攪拌、抽真空得混料；
[0065]混合方法包括如下步驟:
[0066]①將環氧樹脂、阻燃劑、增韌劑以及矽微粉充分混合得混料I ;
[0067]②將固化劑、促進劑、氫氧化鋁以及消泡劑充分混合的混料2 ；
[0068]③在攪拌的條件下，將混料2注入混料I中，混合攪拌5-10min後抽真空得混料；
[0069](3)將步驟(2)得到的混料澆注到步驟(1)的模具中；
[0070](4)固化22h後脫模，修整打磨後即得所述澆注型母線槽。[0071]上述母線使用的導體為銅排，規格為TMY:R4*50，單位mm;長度為500mm，額定電流為400A。
[0072]上述方法製備得到的澆注型母線槽的性能測試結果如下:
[0073]未做防水及耐酸試驗前的測試結果:絕緣電阻均為1000MΩ (國家標準要求每個母線槽單元絕緣電阻≥20ΜΩ )，耐壓均為5000V。
[0074]測試的所有耐壓數據均為5000V，達到了儀器的最大測量範圍。國家的相關標準規定，耐壓只要達到2500V即為合格。測試結果遠高於國家標準。
[0075]耐水、防水測試結果:取出試驗品浙幹並擦去汙物，再進行測試絕緣電阻，結果仍為1000ΜΩ，毫無降低。進行耐壓測試測仍能通過5000V的測試；表面本實施例製備得到的母線槽耐水、防水性能非常好。
[0076]耐酸試驗結果:取出試驗品先放入自來水池浸一段時間再清洗，這時發現由強酸的作用母線槽外殼及導體部分變了顏色，將其浙幹並刮掉導體上的氧化層，露出導體本來的顏色，再進行測試絕緣電阻，結果仍為1000ΜΩ，毫無降低。進行耐壓測試測仍能通過5000V的測試；說明其耐酸性能非常好。
[0077]實施例2
[0078]本實施例一種複合絕緣材料，由如下重量份的原料製備而得:環氧樹脂E442kg、聚氨酯固化劑1.5kg、阻燃劑CDP0.30kg、促進劑DMP-300.25kg、增韌劑丁腈橡膠-260.3kg、消泡劑AY-2150.006kg、氫 氧化鋁0.75kg以及矽微粉0.56kg ；
[0079]包含上述絕緣樹脂的澆注型母線槽的製備方法，包括如下步驟:
[0080](I)組裝模具，打脫模劑，然後導體安裝到模具中，並安裝導體固定託架；
[0081](2)常溫下將絕緣樹脂的原料按配比進行混合、攪拌、抽真空得混料；
[0082]混合方法包括如下步驟:
[0083]①將環氧樹脂、阻燃劑、增韌劑以及矽微粉充分混合得混料I ;
[0084]②將固化劑、促進劑、氫氧化鋁以及消泡劑充分混合的混料2 ；
[0085]③在攪拌的條件下，將混料2注入混料I中，混合攪拌5-10min後抽真空得混料；
[0086](3)將步驟(2)得到的混料澆注到步驟(1)的模具中；
[0087](4)固化24h後脫模，修整打磨後即得所述澆注型母線槽。
[0088]上述母線使用的導體為銅排，規格為TMY:R5*50,單位mm;長度為500mm,額定電流為500A.[0089]上述方法製備得到的澆注型母線槽的性能測試結果如下:
[0090]未做防水及耐酸試驗前的測試結果:絕緣電阻均為1000ΜΩ (用額定電壓1000V的兆歐表，國家標準要求每個母線槽單元絕緣電阻> 20ΜΩ)，遠優於國家的相關的低壓電氣標準。耐壓測試均為5000V。
[0091]測試的所有耐壓數據均為5000V，達到了儀器的最大測量範圍。國家的相關標準規定，耐壓只要達到2500V即為合格。測試結果遠高於國家標準。
[0092]耐水、防水測試結果:取出試驗品浙幹並擦去汙物，再進行測試絕緣電阻，結果仍為1000ΜΩ，毫無降低。進行耐壓測試測仍能通過5000V的測試；說明其耐水、防水性能非常好。
[0093]耐酸試驗結果:取出試驗品先放入自來水池浸一段時間再清洗，這時發現由強酸的作用母線槽外殼及導體部分變了顏色，將其浙幹並刮掉導體上的氧化層，露出導體本來的顏色，再進行測試絕緣電阻，結果仍為1000ΜΩ，毫無降低。進行耐壓測試測仍能通過5000V的測試；說明其耐酸性能非常好。
[0094]實施例3
[0095]本實施例一種複合絕緣材料-FHL，由如下重量份的原料製備而得:環氧樹脂E4420kg、聚氨酯固化劑16kg、阻燃劑CDP2.6kg、促進劑DMP-301.2kg、增韌劑丁腈橡膠-261.6kg、消泡劑AY-2150.12kg、氫氧化鋁6.6kg以及矽微粉5kg ；
[0096]包含上述絕緣樹脂的澆注型母線槽的製備方法，包括如下步驟:
[0097](1)組裝模具，打脫模劑，然後導體安裝到模具中；
[0098](2)常溫下將絕緣樹脂的原料按配比進行混合、攪拌、抽真空得混料；
[0099]混合方法包括如下步驟:
[0100]①將環氧樹脂、阻燃劑、增韌劑以及矽微粉充分混合得混料I ;
[0101]②將固化劑、促進劑、氫氧化鋁以及消泡劑充分混合的混料2 ；
[0102]③在攪拌的條件下，將混料2注入混料I中，混合攪拌5-10min後抽真空得混料；
[0103](3)將步驟(2)得到的混料澆注到步驟(1)的模具中；
[0104](4)固化22_26h後脫模，修整打磨後即得所述澆注型母線槽。
[0105]上述母線使用的導體為銅排，規格為TMY:R5*70，單位mm ;長度為兩段1500mm，一段3000mm額定電流為800A(說明:按國標GB7251.1-2005，GB7251.2-2006規定:母線槽的溫升試驗必須由三段母線槽單元組成，中間用兩個連接器連接，且總長度不小於6米。)
[0106]上述方法製備得到的澆注型母線槽的性能測試結果如下:
[0107]本實施例的防水及耐酸試驗結果與實施例1相似。絕緣電阻、耐壓的測試及溫升試驗測試及試驗結果如下:
[0108]母線槽各相測試絕緣電阻均為1000ΜΩ (用額定電壓1000V的兆歐表，國家標準要求每個母線槽單元絕緣電阻> 20ΜΩ)，遠優於國家的相關的低壓電氣標準；耐壓均為5000V,也優於國家2500V的標準。
[0109]溫升試驗結果是兩節母線槽單元的連接處最高溫升為61.5K，國標GB7251.1-2005，GB7251.2-2006規定是70K，優於國標。外殼最高溫升為38.3K，國標規定是55K，也優於國標。
[0110]對比例I
[0111]將雙酚A環氧樹脂先加熱到80°C，抽真空脫泡沫10-15min，冷卻至60°C左右，快速加入TA-70固化劑(配比:樹脂:固化劑=100:14.5)，然後澆注到塗有脫模劑並已預熱至50°C的模具，在50°C下固化4h，然後加熱到80°C固化6h，成型脫模。
[0112]與實例1-3對比:
[0113]絕緣電阻、耐壓的測試及試驗結果如下:
[0114]母線槽各種測試絕緣電阻均為500ΜΩ，耐壓均5000V。絕緣電阻低實例1_3，耐壓一樣，對比例的製備工藝複雜，產品易碎，脫模困難，且耗費不少電能，增加了成本。
[0115]對比例2
[0116]本對比例的一種複合絕緣材料，由如下重量份的原料製備而得:環氧樹脂E441kg、聚氨酯固化劑0.8kg、阻燃劑CDP0.13kg、促進劑DMP-300.06kg、增韌劑丁腈橡膠-260.08kg、消泡劑AY-2150.006kg、氫氧化鋁0.7kg以及矽微粉0.55kg (與實施例1相比，填料(氫氧化鋁和矽微粉)的量為實施例1的2倍)。
[0117]包含上述複合絕緣材料的澆注型母線槽的製備方法，包括如下步驟:
[0118](I)組裝模具，打脫模劑，然後導體安裝到模具中；
[0119](2)常溫下將絕緣樹脂的原料按配比進行混合、攪拌、抽真空得混料；
[0120]混合方法包括如下步驟:
[0121]①將環氧樹脂、阻燃劑、增韌劑以及矽微粉充分混合得混料I ;
[0122]②將固化劑、促進劑、氫氧化鋁以及消泡劑充分混合的混料2 ；
[0123]③在攪拌的條件下，將混料2注入混料I中，混合攪拌5-10min後抽真空得混料；
[0124](3)將步驟(2)得到的混料澆注到步驟(1)的模具中；
[0125](4)固化22_26h後脫模，修整打磨後即得所述澆注型母線槽。
[0126]上述母線使用的導體為銅排，規格為R5*40，長度為500mm，額定電流為400A.[0127]上述方法製備得到的澆注型母線槽的性能測試結果如下:
[0128]該配方的複合絕緣材料澆注後固化Ih混合料即從模具中溢出，體積增加近一倍，體系中產生許多氣孔，成型後的固化物易碎無法定型。
[0129]與實例1-3進行對比:
[0130]絕緣電阻、耐壓的測試及試驗結果如下:
[0131]母線槽測試絕緣電阻均為1000M Ω，耐壓均5000V。絕緣電阻，耐壓測試與實例1_3一樣。雖絕緣電阻，耐壓達到要求，但外形達不到要求，且有大量氣孔，易脆，屬於不合格的產品。
[0132]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種複合絕緣材料，其特徵在於，由如下重量份的原料製備而得:環氧樹脂100份、固化劑35-80份、阻燃劑12-15份、促進劑6-10份、增韌劑10-18份、消泡劑0.3-0.7份、氫氧化鋁30-38份以及矽微粉18-28份； 所述環氧樹脂為雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、雙酚S環氧樹脂、環氧化聚丁二烯、苯酚醛環氧樹脂中的一種或幾種； 所述固化劑為咪唑類固化劑、胺類固化劑、酸酐類固化劑中的一種或幾種。
2.根據權利要求1所述的複合絕緣材料，其特徵在於，其由如下重量份的原料製備而得:環氧樹脂100份、固化劑50-75份、阻燃劑12-15份、促進劑6_10份、增韌劑10-18份、消泡劑0.3-0.7份、氫氧化鋁30-35份以及矽微粉20-22份； 所述環氧樹脂為雙酚A環氧樹脂；所述固化劑為聚醯胺固化劑。
3.根據權利要求2所述複合絕緣材料的，其特徵在於，所述雙酚A型環氧樹脂為環氧樹脂E44或環氧樹脂E35，所述聚醯胺固化劑為T31。
4.根據權利要求1-3任一項所述的複合絕緣材料，其特徵在於，所述阻燃劑為CDP或LXH-999 ;所述促進劑為DMP-30 ;所述增韌劑為丁腈橡膠_26 ;所述消泡劑為消泡劑AY-215。
5.—種包含權利要求1-4任一項所述的複合絕緣材料的澆注型母線槽。
6.權利要求5所述的澆注型母線槽的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟: (O組裝模具，打脫模劑，然後將導體安裝到模具中； (2)常溫下將絕緣樹脂的原料按配比進行混合、攪拌、抽真空得混料； (3)將步驟(2)得到的混料澆注到步驟(1)的模具中； (4)固化20-26h後脫模，修整打磨後即得所述澆注型母線槽。
7.根據權利要求6所述的澆注型母線槽的製備方法，其特徵在於，所述步驟(2)中絕緣樹脂的原料的混合方法包括如下步驟: ①將環氧樹脂、阻燃劑、增韌劑以及矽微粉充分混合得混料I; ②將固化劑、促進劑、氫氧化鋁以及消泡劑充分混合的混料2； ③在攪拌的條件下，將混料2注入混料I中，混合攪拌5-10min後抽真空得混料。
【文檔編號】B29C39/02GK103525008SQ201310440159
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】方強, 陳慶周, 夏超 申請人:廣州市半徑電力銅材有限公司