[发明专利]一种避雷器氧化锌压敏阀片的制备方法

说明书

本发明涉及一种避雷器氧化锌压敏阀片的制备方法，属于压敏阀片制备技术领域。本发明首先将萤石粉末与水混合后，与烷基酚聚氧乙烯醚在冰水浴下混合反应，得混合悬浊液，再将其与过氧化氢混合，得聚吡咯包覆氟化钙颗粒，随后将其与氧化锌、三氧化二铋进行混合球磨，并与聚乙烯醇溶液混合压制，经程序煅烧，得到煅烧阀片，最后将磷酸二氢铝与聚乙烯醇混合得到浆液涂覆于煅烧阀片表面，经干燥即可。本发明制备的避雷器氧化锌压敏阀片避免了微观结构的不均匀性，提高了压敏阀片的电阻非线性和通流容量，方波通流容量达到420J/cm³以上，电阻非线性系数达到25.2以上；压敏电压梯度达到560V/mm以上，提高避雷器内在的安全可靠性。

技术领域

本发明涉及一种避雷器氧化锌压敏阀片的制备方法，属于压敏阀片制备技术领域。

背景技术

氧化锌避雷器是电力系统过电压保护的关键器件，避雷器的过电压保护水平是电力系统各种设备绝缘水平的基本决定因素。对特高压输电系统来说，由于系统电压等级很高，相关设备制造的体积和造价、及其运行的可靠性，在很大程度上取决于系统的绝缘水平；而系统绝缘配合的基础是系统在各种条件下的过电压水平，它是由特高压输电系统所用避雷器的保护性能所直接决定的。为了研制性能优异的特高压避雷器，需要解决其中涉及的诸多关键技术问题，包括高性能的氧化锌压敏电阻片(简称氧化锌阀片、阀片)、多柱并联阀片电流分布均匀性、整体电位分布均匀性、结构设计、绝缘性能、试验技术等等。在上述诸多关键技术问题之中，氧化锌阀片作为避雷器最核心的元件，对于特高压避雷器的整体性能起着决定性的作用。

氧化锌压敏阀片的制造工序多，周期长，工艺要求严格，它是保证充分发挥材料各项性能的重要手段。虽然压敏阀片的制造工艺和一般电子陶瓷大致相同，但也有它的特殊性。由于压敏阀片具有高电阻非线性以及微观结构的不均匀性，都将显著影响其性能的不均匀，使其电阻非线性、通流容量和寿命特性降低。因此，在压敏阀片制造过程中，严格地控制工艺是提高氧化锌压敏阀片。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对传统的氧化锌压敏阀片微观结构的不均匀性，影响其性能不均匀性，导致压敏阀片电阻非线性、通流容量和寿命特性降低降低的问题，提供了一种通过将有机聚吡咯包覆低表面能氟化钙材料，经煅烧形成包覆碳材料，由于碳裂解过程中将材料颗粒细化，与氟化钙协同作用，降低材料团聚特性，改善材料微观结构的不均匀性能，提高了材料通流容量和使用寿命的方法。本发明首先将萤石粉末与水混合后，与烷基酚聚氧乙烯醚等在冰水浴下混合反应，得混合悬浊液，再将其与过氧化氢混合反应，得聚吡咯包覆氟化钙颗粒，随后将其与氧化锌、三氧化二铋进行混合球磨，并将其与聚乙烯醇溶液混合压制后，经程序煅烧，得到煅烧阀片，最后将磷酸二氢铝与聚乙烯醇混合得到浆液涂覆于煅烧阀片表面，经干燥即可得到避雷器氧化锌压敏阀片。本发明制备的避雷器氧化锌压敏阀片避免了微观结构的不均匀性，提高了压敏阀片的电阻非线性和通流容量，延长了其使用寿命，具有广阔的应用前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

(1)按质量比1:10，将100～120目萤石粉末与去离子水混合，在200～300W下超声分散10～15min，收集得萤石粉末分散浆液，随后按重量份数计，分别称量45～50份上述制备的萤石粉末分散浆液、3～5份烷基酚聚氧乙烯醚和3～5份吡咯单体置于三口烧瓶中，在0～5℃下冰水浴反应1～2h；

(2)待冰水浴反应完成后，收集混合悬浊液，将混合悬浊液置于三口烧瓶中，并对三口烧瓶通氮气排除空气，在氮气气氛下，按质量比1:8，将过氧化氢滴加至混合悬浊液中，控制滴加速度为2mL/min，待滴加完成后，在0～5℃下保温搅拌混合10～12h，待搅拌完成后，过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，在55～60℃下干燥6～8h，制备得聚吡咯包覆氟化钙颗粒；