[发明专利]一种GIS用微纳米结构环氧复合绝缘材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于绝缘材料领域，涉及一种环氧树脂复合材料的制备方法，具体涉及一种GIS用微纳米结构环氧复合绝缘材料的制备方法。

背景技术

环氧树脂是一种具有优秀的力学、绝缘和粘结性能的热固性树脂，广泛应用于电器电子材料封装、涂料、粘结剂、电器电子开关和电力设备等制造业和高科技领域中。尤其是在电力设备方面，随着环氧材料在GIS固体绝缘中的广泛应用，对环氧复合材料的热稳定性、交流击穿特性等性能提出了越来越高的要求。将纳米填料(Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、MgO、ZnO、蒙脱土等)与聚合物基体通过化学改性方法处理后制成的填充型聚合物复合材料能有效提高基体聚合物的电、热和机械性能。然而，微纳米填料的分散问题，制约了微纳米环氧树脂复合材料的进一步发展。由于微纳米填料存在比表面积大、表面活性能高的问题，这就容易产生团聚现象，尤其在高填料含量下表现的最为明显。团聚现象的存在直接导致微纳米复合材料的击穿性能和介电性能受到影响，因此，高效解决微纳米团聚并简化制样步骤提高复合材料的性能是研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GIS用微纳米结构环氧复合绝缘材料的制备方法，该方法通过在环氧树脂中加入改性后的纳米Al₂O₃及微米Al₂O₃，能够增强整个复合绝缘材料的性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种GIS用微纳米结构环氧复合绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：

1)填料粒子的改性及分散

将纳米Al₂O₃或TiO₂粒子加入酸酐类固化剂中，然后加入硅烷偶联剂，混合均匀后在0℃的冰浴中进行超声分散，再加入环氧树脂、微米Al₂O₃和促进剂，分散均匀，得到悬浊液；其中酸酐类固化剂的质量为环氧树脂质量的80～86％，促进剂的质量为环氧树脂质量的1～2％，微米Al₂O₃的质量为悬浊液质量的60～65％，纳米Al₂O₃或TiO₂粒子的质量为悬浊液质量的1～5％，硅烷偶联剂的质量为纳米Al₂O₃或TiO₂粒子质量的2～3％；

2)环氧复合绝缘材料的制备

将步骤1)得到的悬浊液放入真空干燥箱内，进行第一次真空脱气，然后将脱气后的悬浊液浇注到涂有脱模剂的模具内，再将模具放入真空干燥箱内进行第二次真空脱气，最后进行固化，固化过程分两步，首先在100～120℃下固化2～4h，然后在120～180℃下固化10～15h，固化完成后冷却、脱模，即得到GIS用微纳米结构环氧复合绝缘材料。

所述的酸酐类固化剂为甲基四氢苯酐，促进剂为二甲基苄胺，硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷(牌号为KH550)，环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂。

所述步骤1)中的分散均匀具体是用自转公转搅拌机先在500～1000r/min的转速下旋转10～15min，再在1000～2000r/min的转速下旋转5～10min。

所述步骤1)中的超声功率为400～600W，每次的超声时间为1～2s、超声间隙为1～2s，整个超声过程持续30～60min。

所述步骤2)中第一次真空脱气时的温度为40～60℃，压力为低于133Pa，时间为30～60min；第二次真空脱气时的温度为60～80℃，压力为低于133Pa，时间为60～120min。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：