一种温度可控的电场诱导平台的制作方法

本发明涉及一种材料加工设备，尤其涉及一种适用于液态硅橡胶基胶的温度可控的电场诱导平台

背景技术：

5.1现有电场控制用材料及加工需求

在输变电领域，常用的屏蔽材料主要为金属材料，一般包括：“镀锌钢板、铝板、铜板、金属板网”等。此外，还包括“Ni、硅钢、坡莫合金”等，由于密度大、易腐蚀、不易加工，且在孔洞缝的封堵上存在加工难度大、封堵匹配性不良等短板，在有较高适型性要求的领域已逐渐被导电复合材料所取代。

导电复合材料作为电磁屏蔽与电场控制用的关键封堵或密封材料，已受到除封装外其它屏蔽需求领域的广泛关注。与传统金属材料相比，此类材料特别适合于各种复杂结构的表面、孔洞和工艺缝隙处的屏蔽与密封。但(导电橡胶类)复合屏蔽材料与金属材料相比，还存在导电性能低，屏蔽效能略差等问题，为了进一步提升导电橡胶类复合屏蔽材料的屏蔽效能，复合填料、多元填料逐步发展为导电橡胶的焦点领域。国内外研究主要集中在“表面处理、包覆改性、先进制备工艺”的改良上。在多元化颗粒添加及表面改性方面具体包括化学银覆镍粉、化学镍覆铝粉、化学银覆铜粉、化学铜覆铝粉等制备工艺上，并在此基础上，进一步开展了超声化学镀、电镀纳米粉的研究，对不同工艺的微观结构和性能进行了深入分析，获得了多种电磁屏蔽导电复合材料；在先进制备工艺研究上，则主要通过外加物理场诱导，实现添加颗粒的取向，提升渗流阈值等方式。物理场主要包括外加诱导电场、外加诱导磁场两种。

5.2电缆屏蔽材料、空间屏蔽材料发展需求

除设备的电磁防护(密封)需求外，输电线路(各类导线)以及绝缘的电场控制和防护同样有待改良。在电力系统中应用的有机聚合物类电介质材料具有优异 的绝缘性能，因其较低的电导率及较高的击穿强度，内部容易积聚空间电荷，造成局部区域电场增加，最终发生局部放电和电树枝生长加速绝缘劣化，降低材料的绝缘可靠性。当前常用的电缆屏蔽料以及应力锥通常采用导电橡胶作为原料，该类材料具有一定的均匀化电场、传到集聚电荷作用。但由于材料性能、结构的不足，局放和老化还仍然存在。如果绝缘材料的电导特性能够具有场强自适应特性，即当材料中局部区域电场很高时，此区域相应的电导率也随之增大，空间电荷得到扩散，自发场强也随之调整，则重新均化场强的分布。这就是当前已逐步应用的电导非线性导电橡胶的最直接需求，目前，ABB、西门子等企业已经掌握了该材料的核心技术，国内技术尚属垄断。

5.3加工及测试设备需求

针对上述屏蔽材料及制备需求，除材料配方的改良外，加工工艺及研究方法同样是提升材料性能的关键因素之一。在橡胶成型过程中施加外场的方式早已在其他领域所采用，而在导电橡胶、特别是具备介电特性的导电橡胶制备中还研究不足。特别是加工、试验及测试设备的不足。

对于具有介电特性添加型复合材料的制备(添加型导电橡胶材料)，在制备中往往包括以下工序：基胶制备、填料颗粒制备、混合以及硫化。

以液态硅橡胶为基胶的导电橡胶为例，其在硫化过程中，添加颗粒的定向取向可有效改善导电性能。而控制该工艺的关键设备应在硫化过程中有效控制电场或磁场、硫化温度等关键因素。

5.4电场诱导机理

外场诱导工艺在自组装领域应用较多，在复合电导材料应用上报道较少。在复合材料的结构优化方面，主要集中在材料结构的外场诱导制备优化领域。研究表明，在导电复合材料制备过程中施加外力场作用，可以有效地改善材料性能。如果无须进行复杂的材料结构工艺设计，而仅在前期材料研究基础上，通过施加外力场作用，或者结合材料设计与外力场作用的优势，共同提高材料的导电性和电磁屏蔽性能，无疑将具有良好的应用前景。

技术实现要素：

本发明提供一种温度可控的电场诱导平台，该平台在应用于电场诱导加工制备时，主要满足预成型的液态硅橡胶在完全硫化过程中，通过电场的诱导取向作用，有序排列，使导电橡胶的导电颗粒形成更为有效的通流路径，同时其加热部分，可以为橡胶硫化提供热源；该平台在应用于外电场对于材料导电性能影响试验时，可为导电橡胶提供高场强外场。

一种温度可控的电场诱导平台，包括：夹持部分、温度保持部分和电场发生部分，所述夹持部分设置在温度保持部分内部的工作平台16上。

进一步的，所述夹持部分包括：上下夹板5和2、上下电极7和15，上下夹板5和2夹持上下电极7和15，上下夹板5和2分别用固定件固定于与其垂直设置的立柱上，预成型后的复合导电硅橡胶片可置于上下电极间进行外场诱导硫化。

进一步的，用控温加热系统控制所述温度保持部分的温度。

进一步的，所述控温加热系统包括：PID可控硅控温元件21、热电偶19和20以及10组电阻加热元件18。

进一步的，所述上下夹板5和2由酚醛树脂制备而成，所述上下电极7和15是由聚四氟乙烯绝缘覆盖层包覆的紫铜电极。

进一步的，温度保持部分为PID三温区控温，控制精度达到0.5％级别，正常使用温度不大于120摄氏度。

进一步的，所述的电场发生部分可产生50kV电压、工频交流电场及直流电场，加压速率达到3kV/s，电压精度小于2％。

进一步的，在温度保持部分不工作状态下所述电场发生部分可单独使用。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

(1)可实现加工与可控电场影响条件测试；

本发明可用于预成型的添加型液态硅橡胶基导电橡胶的外场诱导硫化，在硫化过程中该平台可形成强电场，诱导添加颗粒的取向扭转，形成特定取向的导电橡胶，具有比非取向导电橡胶更有效的渗流通路；

本发明也可用于非线性导电材料在外电场影响下的导电非线性测试。将材料 夹持于电极间，通过电极可施加高场强电场，促使导电颗粒的渗流特性发生变化，外接电导率测试仪测试材料非线性导电性能。

(2)可实现交流场与直流场两种模式；

可实现50kV交流电场，50kV直流电场两种电场的试验环境，满足不同试验条件测试；

(3)可实现温度控制；

通过三温区测温热电偶分别分三通道连接于PID控温的可控硅上，并由可控硅分别控制10组电阻加热元件对温度保持部分进行精确控温。

附图说明

图1是本发明的是夹持部分；

图2是本发明的温度保持部分；

图3是本发明一种温度可控的电场诱导平台整体结构图；

附图标记：1-下夹板下固定螺母，2-下夹板，3--支撑螺柱，4-上夹板下固定螺母，5-上夹板，6-上夹板上固定螺母，7-上电极，8-上电极绝缘层，9-上夹板上固定螺母，10-上夹板下固定螺母，11-支撑螺柱，12-下夹板上固定螺母，13-下夹板下固定螺母；14-下电极绝缘层，15-下电极，16-工作平台，17-加热组件保持架，18-电阻加热组件，19-侧壁热电偶，20-顶部热电偶，21-PID可控硅控温元件。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明作进一步清楚、完整地描述。

如图1所示的夹持部分，通过酚醛树脂制备的上夹板5与下夹板2夹持上电极7和下电极15，而上电极由聚四氟乙烯绝缘覆盖层8包覆，而下电极15由聚四氟乙烯绝缘覆盖层14包覆，而预成型后的复合导电硅橡胶片可置于上下电极 间进行外场诱导硫化，下夹板2由下夹板下固定螺栓1和13及下夹板上固定螺栓12进行定位固定，上夹板5由上夹板上固定螺栓6和9与上夹板下固定螺栓4和10进行定位和固定，上夹板下固定螺栓4和10可对上夹板5进行定位，而上夹板上固定螺栓6和9在上夹板下固定螺栓4和10松弛状态下可对试样进行加紧。通过上述夹持部分，可对式样进行夹持定位。

如图2所示的温度保持部分，工作平台16是温度保持部分放置夹持部分的平面，温度保持部分通过PID可控硅控温元件21与热电偶19和20以及10组电阻加热元件18组成的控温加热系统控制温度，控即温度保持部分为PID三温区控温，温度控制精度达到0.5％级别。

图3为本发明一种温度可控的电场诱导平台整体结构图。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。