一种特高压直流输变电用绝缘受力件及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于绝缘结构受力件及其制备，涉及一种特高压直流输变电用绝缘受力件 及其制备方法。本发明特高压直流输变电用绝缘受力件，特别适用作特高压直流输变电用 的绝缘结构受力件、以及电机及变压器等领域应用。
【背景技术】
[0002] 绝缘结构受力件作为电机绝缘中重要的复合材料之一，多以环氧树脂、酚醛树脂 为其基体树脂，通过纤维增强再经高温压制而成，在电机中实现隔离不同导体、使电流按预 定方向流动的要求。
[0003] 环氧树脂基复合材料因具有优良的综合性能而广泛用于输变电用绝缘受力件、电 机绝缘受力件及电子封装材料等领域。普通的环氧树脂和酚醛树脂属于可燃绝缘材料，在 电器设备运行中难免发生火灾事故，造成巨大的经济财产损失，为了防火安全的需要，在现 有技术中通常采用加入卤化物，例如环氧溴化物，提高其阻燃性能。虽然卤化物具有优异的 阻燃性能，但是它们已经被证明在高温燃烧时会放出有毒有害的卤化氢、多溴化二苯并二 噁烯和呋喃等气体，存在对环境污染极大的问题。
[0004] 此外，对于目前输变电用绝缘受力件而言，特高压（特高压是指：电压为±800千 伏）直流输变电客户也提出了更高的要求，除存在含卤素阻燃材料外，其在±800千伏电 压、155°C且湿度彡90%环境下的弯曲强度保持率很难达到常温下的50%以上，23°C下的 弯曲强度为450MPa时，155°C下的弯曲强度通常仅为50MPa~80MPa，且耐漏电起痕性能也 极差，往往在200V~300V时就已击穿。总之，无法同时满足特高压直流输变电用绝缘受力 件的以下要求：（1)155°C下弯曲强度保持率彡50% (即：155°C下的弯曲强度彡170MPa)、 (2)无卤FVO级阻燃、（3)耐漏电起痕性达到600V通过。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种特高压直流输变电用绝 缘受力件及其制备方法。从而提供在满足特高压输变电的电气性能前提下，实现其绝缘受 力件复合材料的无卤环保化，耐漏电起痕性能600V通过，且150°C下的弯曲强度彡170MPa、 达到FVO级阻燃，性能良好的特高压直流输变电用绝缘受力件。
[0006] 本发明的内容是：一种特高压直流输变电用绝缘受力件，其特征是：该绝缘受力 件是一层及以上重叠的环氧-复合胺无碱玻璃纤维-织物预浸料经热压成型后制得的复合 材料广品；
[0007] 所述环氧-复合胺无碱玻璃纤维-织物预浸料是将无碱玻璃纤维-织物浸渍环 氧-复合胺胶黏剂、再经烘焙（除去其中部分溶剂）后形成的在无碱玻璃纤维-织物上有半 固化物的无碱玻璃纤维-织物浸渍材料，该浸渍材料中：半固化物的重量百分比为32%~ 37%、无碱玻璃纤维-织物的重量百分比为63 %~68% ;
[0008] 所述无碱玻璃纤维-织物为无碱玻璃纤维丝、无碱玻璃纤维短切毡、无碱玻璃纤 维缝编毡、无碱玻璃纤维表面毡、无碱玻璃纤维连续毡、以及无碱玻璃纤维复合毡中的一种 或两种以上的混合物；
[0009] 所述环氧-复合胺胶黏剂的组分及重量配比为：环氧树脂30~35重量份、活性含 磷添加剂12~18重量份、无机阻燃剂5~10重量份、叔胺固化剂10~12重量份、促进剂 0. 01~0. 03重量份、颜料1~3重量份、溶剂22~42重量份；
[0010] 所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂环族类环氧树脂、联苯 型环氧树脂、苯酚型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、双酚A酚醛型环氧树脂、间苯 二酚型环氧树脂、双环戊二烯或二环二烯与酚醛类缩聚树脂的环氧树脂、异氰酸酯改性的 环氧树脂、以及海因环氧树脂中的一种或两种以上的混合物；
[0011] 所述活性含磷添加剂为以氧杂膦菲DOPO(化学名称为：9, 10-二氢-9-氧 杂-10-磷杂菲-10-氧化物）为母体的 D0P0-DICY、D0P0-DDS、0D0PM-DDM、0D0PM-0DA、 DOPMI、DOBMI化合物、以及苯氧基环磷腈化合物HPCTro中的一种或两种以上的混合物，各 化合物的分子结构式如下：
[0013] 所述无机阻燃剂为碱式碳酸铝钠、氢氧化铝、水镁石、硼酸锌、钼酸锌、勃姆石、二 氧化硅、可膨胀石墨、纳米层状硅酸盐、多聚磷酸铵、碳酸镁、以及水滑石中的任一种；
[0014] 所述叔胺固化剂为4, 4-二氨基二苯甲烷、4, 4-二氨基二苯砜、间苯二胺、双氰胺、 以及低分子聚酰胺（分子量范围为：600~1500)中的任一种；
[0015] 所述促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N，N-二甲基苄胺、三氟化硼乙 胺、三乙胺、六甲基四胺、以及乙酰丙酮铝中的任一种；
[0016] 所述颜料为酞菁蓝、钛白、中铬黄、氧化铁红、锌钡白、钛钴绿、酞菁绿、以及炭黑中 的任一种；
[0017] 所述溶剂为甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二醇二甲醚、乙二醇乙 醚醋酸酯、丙二醇甲醚、甲乙酮、环己酮、醋酸甲酯、丁酮、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、以及酒 精中的一种或两种以上的混合物。
[0018] 本发明的另一内容是：一种特高压直流输变电用绝缘受力件的制备方法，其特征 是包括下列步骤：
[0019] a、制备环氧-复合胺胶黏剂：
[0020] (a)配料：按环氧树脂30~35重量份、活性含磷添加剂12~18重量份、无机阻 燃剂5~10重量份、叔胺固化剂10~12重量份、促进剂0. 01~0. 03重量份、颜料1~3 重量份、溶剂22~42重量份的组分组成和重量配比取各组分原料；
[0021] (b)室温下，在配胶罐中加入步骤（a)所述配方量的环氧树脂、活性含磷添加剂， 在70°C~130°C的温度下搅拌0. 5小时~2小时后，加入无机阻燃剂、叔胺固化剂、颜料和 溶剂，搅拌〇. 17小时~1小时，使之充分分散均匀后，再加入促进剂调整胶液的成型时间， 取样，用小刀法测试胶液的成型时间，在180°C热板条件下、当成型时间为440秒~520秒之 间时，环氧-复合胺胶黏剂即配制完毕，即制得环氧-复合胺胶黏剂；
[0022] 所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂环族类环氧树脂、联苯 型环氧树脂、苯酚型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、双酚A酚醛型环氧树脂、间苯 二酚型环氧树脂、双环戊二烯或二环二烯与酚醛类缩聚树脂的环氧树脂、异氰酸酯改性的 环氧树脂、以及海因环氧树脂中的一种或两种以上的混合物；
[0023] 所述活性含磷添加剂为以氧杂膦菲DOPO(化学名称为：9, 10-二氢-9-氧 杂-10-磷杂菲-10-氧化物）为母体的 D0P0-DICY、D0P0-DDS、0D0PM-DDM、0D0PM-0DA、 DOPMI、DOBMI化合物、以及苯氧基环磷腈化合物HPCTro中的一种或两种以上的混合物，各 化合物的分子结构式如下：
[0024]
[0025] 所述无机阻燃剂为碱式碳酸铝钠、氢氧化铝、水镁石、硼酸锌、钼酸锌、勃姆石、二 氧化硅、可膨胀石墨、纳米层状硅酸盐、多聚磷酸铵、碳酸镁、以及水滑石中的任一种；
[0026] 所述叔胺固化剂为4, 4-二氨基二苯甲烷、4, 4-二氨基二苯砜、间苯二胺、双氰胺、 以及低分子聚酰胺（分子量范围为：600~1500)中的任一种；
[0027] 所述促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N，N-二甲基苄胺、三氟化硼乙 胺、三乙胺、六甲基四胺、以及乙酰丙酮铝中的任一种；
[0028] 所述颜料为酞菁蓝、钛白、中铬黄、氧化铁红、锌钡白、钛钴绿、酞菁绿、以及炭黑中 的任一种；
[0029] 所述溶剂为甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二醇二甲醚、乙二醇乙 醚醋酸酯、丙二醇甲醚、甲乙酮、环己酮、醋酸甲酯、丁酮、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、以及酒 精中的一种或两种以上的混合物；
[0030] b、制备环氧-复合胺无碱玻璃纤维-织物预浸料：
[0031] 将无碱玻璃纤维-织物通过卧式上胶机涂敷步骤a制得的环氧-复合胺胶黏剂， 并经过上胶机的烘道烘焙，上胶机烘道长24m，分为4段、每段6m，烘焙温度范围为70°C~ 180°C，上胶机的车速为6m/min~12m/min，烘焙后即制得环氧-复合胺无碱玻璃纤维-织 物预浸料；
[0032] 所述无碱玻璃纤维-织物为无碱玻璃纤维丝、无碱玻璃纤维短切毡、无碱玻璃纤 维缝编毡、无碱玻璃纤维表面毡、无碱玻璃纤维连续毡、以及无碱玻璃纤维复合毡中的一种 或两种以上的混合物；
[0033] c、压制特高压直流输变电用绝缘受力件：
[0034] 按特高压直流输变电用绝缘受力件工艺要求，将制得的环氧-复合胺无碱玻璃纤 维-织物预浸料裁剪成所需形状及尺寸，将裁剪后的一层及以上重叠的环氧-复合胺无碱 玻璃纤维-织物预浸料摆放在（两面涂有脱模剂的光滑）不锈钢模具上，送入装有热板的 普通热压机或真空热压机，控制温度在130°C~180°C、压力在5MPa~27MPa的条件下热压 成型，根据成型受力件的厚度0. 5mm~120mm，确定热压成型时间在2hrs~30hrs范围内， 即制得特高压直流输变电用绝缘受力件。
[0035] 本发明的另一内容中：步骤c中所述不锈钢模具的形状可以为环形夹紧环、螺杆、 螺帽、以及其它异形受力件的形状。
[0036] 与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：
[0037] (1)采用本发明，基体树脂及各原材料均为无卤产品，实现了整个生产过程和使用 都能满足欧盟REACH法规高关注物质和ROSH法规的相关要求；
[0038] (2)本发明采用活性含磷添加剂与无机阻燃剂的协同阻燃技术，使其所在的树脂 体系，在达到无卤阻燃的基础上，同时满足高机械强度及电气性能，改善了以往以牺牲强度 等性能来提高树脂体系阻燃性的情况，并大大降低了生产成本；
[0039] (3)本
【发明内容】
及实施例的结果为：在155°C下弯曲强度保持率远高于50%，弯曲 强度达到338MPa~352MPa，而远高于其最低要求的170MPa ;无卤FVO级阻燃、耐漏电起痕 性达到600V通过；性能优良；
[0040] (4)本发明制备的特高压直流输变电用绝缘受力件工艺简单，容易操作，产品