[发明专利]电绝缘用树脂组合物及其固化物以及它们的制造方法以及使用了它们的高电压设备及送配电设备

说明书

技术领域

本发明涉及电绝缘用树脂组合物及其固化物以及它们的制造方法、以及使用了它们的高电压设备及送配电设备。

背景技术

作为在电动机、换流器等高电压设备；变压器、断路器等送配电设备等中应用的绝缘材料，多使用绝缘树脂。特别是1970年以后开发出来的工程塑料与之前的树脂相比在绝缘性、机械特性、耐热性及耐候性方面优异，因此应用范围变宽。

另一方面，作为绝缘树脂单体，与金属材料相比热膨胀率大，因此为了绝缘树脂的低热膨胀化，进一步从低成本化、机械强度提高的观点出发，大量添加二氧化硅、氧化铝等热膨胀率极小且具有绝缘性的无机填充材料。然而，由于近年来设备的进一步小型化，对于绝缘树脂，与以往相比热应力处于增大的倾向。其结果是，在绝缘树脂与导体金属的粘接界面的剥离、树脂裂开的发生成为问题。

对于上述问题，通过进一步添加填充材料而得以应对，但过量的填充材料的添加使得树脂粘度大幅增加，因此操作性降低。另外，由于易卷入气泡等，因此在树脂中易发生孔隙、树脂破裂。除此以外，由于在这样的孔隙的内部局部的电场大幅上升，因此沿着绝缘树脂内部或绝缘树脂与填充材料之间而生长被称为树枝(トリー)的电通路，直至绝缘击穿。

在非专利文献1中，关于在环氧树脂中添加了纳米二氧化硅的二氧化硅/环氧纳米复合树脂的高强度化，记载了使用疏水性二氧化硅作为纳米二氧化硅的情况下形成网眼结构。

在专利文献1中，公开了在具有极性的环氧树脂中分散有具有极性的微细弹性体粒子或带有具有极性的分子的液状弹性体及粒径大的无机化合物的绝缘注模树脂。

在专利文献2中，公开了含有平均粒径0.5～5μm的二氧化硅及一次粒子的平均粒径为500nm以下的疏水性二氧化硅的电绝缘用树脂混合物。

在专利文献3中，公开了含有包含1次粒径为1～100μm的二氧化硅、氧化铝或莫来石的微粒、对树脂具有亲和性的1次粒径为1～1000nm的纳米粒子的绝缘用注模树脂组合物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-1424号公报

专利文献2：日本特开2009-99387号公报

专利文献3：日本特开2008-75069号公报

非专利文献

非专利文献1：佐野等：ナノコンポジット樹脂の強度解析技術の開発(纳米复合树脂的强度解析技术的开发)：平成23年电气学会全国大会论文集，2-072

发明内容

发明要解决的课题

一般而言，具有亲水性的材料与具有疏水性的材料处于相分离的倾向。因此，例如，在将通过疏水基改性后的填充材料添加至在侧链具有亲水基的树脂中而成的混合物即树脂组合物的情况下，填充材料与树脂的亲和性低，因此若混合物的粘性阻力与浮力的合力为作用于填充材料的微粒的重力以下，则填充材料慢慢开始沉降，易发生相分离。其结果是，在树脂组合物或将其固化而形成的树脂固化物中的微粒浓度低的区域中，绝缘性及强度不会提高。另外，在通过强搅拌力使亲和性低的材料彼此均匀分散的情况下，粘度大幅增加，因此难以大量添加，其结果就是，树脂组合物或将其固化而形成的树脂固化物的低热膨胀化难、难以使机械特性提高。

虽然在专利文献1～3中记载的树脂组合物是用于电绝缘的树脂组合物，但其并未充分考虑成为母材的树脂中的填充材料的分散性，难以说其确实地解决了相分离的问题。

本发明的目的在于，在提高填充材料的分散性、且保持同样的低热膨胀性及机械强度的同时，提高树脂组合物或树脂固化物的绝缘特性、特别是耐树枝化特性(耐树枝特性)，提高应用了该树脂组合物或树脂固化物的高电压设备及送配电设备等的可靠性。

解决课题的手段

本发明的特征在于，在含有作为母材的绝缘树脂、大粒径填充材料、粒径比该大粒径填充材料小的小粒径填充材料的电绝缘用树脂组合物中，绝缘树脂与大粒径填充材料相互具有亲和性，绝缘树脂与小粒径填充材料相互不具有亲和性。

发明效果

根据本发明，可以抑制树脂组合物的相分离，不会损害低热膨胀性及机械特性，可以提高耐树枝化特性。通过使用该树脂组合物，可以提高高电压设备及送配电设备的可靠性。

附图说明

图1A是表示实施例的树脂固化物的剖面SEM图像。

图1B是对图1A的一部分放大表示的SEM图像。

图2是表示比较例的树脂固化物的一部分的照片。

图3A是表示实施例的树脂固化物中的树枝的发展的示意图。