一种聚合物绝缘子材料及其制备方法_2

文档序号:9837853阅读:来源:国知局
化性能。本发明优选ZnO添加剂,一方面是出于ZnO对紫外线的吸收特性有利于提高聚合物材料的耐电老化和局部放电击穿性能,这对材料应用于极端环境具有重要意义;另一方面,添加ZnO的基体树脂具有优良的非线性伏安特性,使其具有更优良的抗内带电性能,这是氧化钛所不能具备的。
[0019]本发明通过将纳米无机氧化锌微粉与特种工程塑料聚酰亚胺基体进行共混成型,在基体树脂与添加剂间形成了大量的界面陷阱,并且由于填料的尺寸较小导致界面陷阱较深,在聚合物中引入大量深陷阱,增加了载流子的捕获与脱陷时间,降低了载流子的迀移率。直流高电场作用下聚合物材料中载流子迀移极易形成空间电荷,空间电荷的聚集会引起介质中局部电场畸变、热电子发射加速、增加电荷的复合与激励、加速聚合物材料的老化和局部放电击穿等。
[0020]本发明所制备的复合聚酰亚胺材料与纯聚酰亚胺相比,纳米改性提高了深陷阱密度,降低了电荷载流子的迀移率,减少了迀移过程中的碰撞电离及二次电子发射,限制了电荷在介质体内与交界面的输运,抑制了闪络的发展,因此可显著提高复合绝缘子的真空沿面闪络电压。
[0021]本发明的技术方案具有以下有益效果:
[0022]1、本发明采用共混复合法制备复合试样,操作简单,条件易控,不污染环境,可应用于多种粉体材料的聚合物绝缘子制备。因此具有应用面广、可靠性高、工艺简单、可操作性强等优点;
[0023]2、本发明样品制备过程不受外部环境温、湿度等因素限制;
[0024]3、本发明可精确调整填料含量,优选出最佳配比的复合试样。
【附图说明】
[0025]图1为本发明中纳米氧化锌分散图;
[0026]图中:1、超声分散机,2、高速搅拌器,3、烧杯,4、支架;
[0027]图2为具有不同含量纳米氧化锌填料的复合聚酰亚胺绝缘子真空沿面闪络电压图;
[0028]图3为具有不同含量纳米氧化锌填料的复合聚酰亚胺绝缘子陷阱能级变化图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0030]实施例1:
[0031 ]步骤I:热塑型聚酰亚胺模塑粉预处理:称取预设质量的聚酰亚胺模塑粉,然后将其置于真空干燥箱24h,干燥温度120°C,真空度1Pa,得到预处理后聚酰亚胺基体原料;
[0032]步骤2:冷压成型:将步骤I干燥后纯聚酰亚胺材料粉体置于磨具中进行冷压成型,成型压力为lOMPa,持续时间为15s;
[0033]步骤3:分段式高温高压成型:将步骤2冷压成型后的试样置于模压机中进行分段式高温高压成型,由室温开始60min升至270°C,高压保持10MPa;270°C,1MPa下保温20min,此时纯聚酰亚胺材料处于熔融态;再用5min升至温度300°C,保温40min,高压保持15MPa使聚酰亚胺材料成型;自然降温到200°C取出试样。
[0034]实施例2:
[0035]步骤1:纳米氧化锌填料分散及表面处理:首先将乙醇、去离子水按照95:5的比例混合后,加入偶联剂制备成含有偶联剂的醇水溶液,然后将纳米氧化锌粉末加入到含有偶联剂的混合醇水溶液中。其中偶联剂用量为纳米氧化锌粉末质量的3%。再将上述混合溶液置于超声波振荡器中进行超声振荡并结合高速搅拌的方式对无机微粒分散处理30min,如图1所示。随后将上述分散好的悬浮液放入真空干燥箱进行干燥处理,干燥温度105°C,真空度10Pa,研磨得到改性后的无机纳米氧化锌微粉,所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0036]热塑型聚酰亚胺模塑粉预处理,称取预设质量的聚酰亚胺模塑粉,然后将其置于真空干燥箱24h,干燥温度120°C,真空度1Pa,得到预处理后聚酰亚胺基体原料;
[0037]步骤2:液相共混搅拌及烘干处理:称取预设质量的改性后氧化锌无机粉末,加入一定体积的酒精中,然后将微粉和酒精的悬浮液置于超声振动仪中分散30min,待微粉分散均匀后,加入预设质量的聚酰亚胺模塑粉,使氧化锌含量占混合料总质量百分比的1%,向烧杯中加入体积为混合料体积3倍的酒精形成悬浮液,并用高速搅拌器搅拌30min后,放入烘箱中烘干48h,烘干温度105°C,得到处理好的复合材料粉末;
[0038]步骤3:冷压成型:将步骤2烘干后复合材料粉体置于磨具中进行冷压成型,成型压力为I OMPa,持续时间为15s;
[0039]步骤4:分段式高温高压成型:将步骤3冷压成型后的试样置于模压机中进行分段式高温高压成型,由室温开始50min升至270°C,高压保持10MPa;270°C,1MPa下保温20min,此时复合材料处于熔融态;再用5min升至温度310°C,保温30min,高压保持15MPa使复合材料成型;自然降温到200°C取出试样。
[0040]实施例3:
[0041 ]步骤I:纳米氧化锌填料分散及表面处理:首先将乙醇、去离子水按照95: 5的比例混合后,加入偶联剂制备成含有偶联剂的醇水溶液,然后将纳米氧化锌粉末加入到含有偶联剂的混合醇水溶液中。其中偶联剂用量为纳米氧化锌粉末质量的3%。再将上述混合溶液置于超声波振荡器中进行超声振荡并结合高速搅拌的方式对无机微粒分散处理30min,如图1所示。随后将上述分散好的悬浮液放入真空干燥箱进行干燥处理,干燥温度105°c,真空度lOPa,研磨得到改性后的无机纳米氧化锌微粉,所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0042]热塑型聚酰亚胺模塑粉预处理,称取预设质量的聚酰亚胺模塑粉,然后将其置于真空干燥箱24h,干燥温度120°C,真空度10Pa,,得到预处理后聚酰亚胺基体原料;
[0043]步骤2:液相共混搅拌及烘干处理:称取预设质量的改性后氧化锌无机粉末,加入一定体积的酒精中,然后将微粉和酒精的悬浮液置于超声振动仪中分散30min,待微粉分散均匀后,加入预设质量的聚酰亚胺模塑粉,使氧化锌含量占混合料总质量百分比的3%,向烧杯中加入体积为混合料体积3倍的酒精形成悬浮液,并用高速搅拌器搅拌60min后,放入烘箱中烘干24h,烘干温度120°C,得到处理好的复合材料粉末;
[0044]步骤3:冷压成型:将步骤2烘干后复合材料粉体置于磨具中进行冷压成型,成型压力为15MPa,持续时间为I Os;
[0045]步骤4:分段式高温高压成型:将步骤3冷压成型后的试样置于模压机中进行分段式高温高压成型,由室温开始50min升至270°C,高压保持10MPa;270°C,1MPa下保温20min,此时复合材料处于熔融态;再用5min升至温度300°C,保温40min,高压保持15MPa使复合材料成型;自然降温到200°C取出试样。
[0046]实施例4:
[0047]步骤1:纳米氧化锌填料分散及表面处理:首先将乙醇、去离子水按照95:5的比例混合后,加入偶联剂制备成含有偶联剂的醇水溶液,然后将纳米氧化锌粉末加入到含有偶联剂的混合醇水溶液中。其中偶联剂用量为纳米氧化锌粉末质量的5%。再将上述混合溶液置于超声波振荡器中进行超声振荡并结合高速搅拌的方式对无机微粒分散处理30min,如图1所示。随后将上述分散好的悬浮液放入真空干燥箱进行干燥处理,干燥温度105°C,真空度10Pa,研磨得到改性后的无机纳米氧化锌微粉,所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0048]热塑型聚酰亚胺模塑粉预处理,称取预设质量的聚酰亚胺模塑粉,然后将其置于真空干燥箱24h,干燥温度120°C,
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