低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料及其制备方法，其技术特点是：环氧树脂/富勒烯复合材料的原料组分及其组分的质量份数为：富勒烯颗粒0.05～0.5份，环氧树脂100份，固化剂85份。该复合材料的制备方法包括：原料混合步骤和材料固化步骤。本发明专利技术设计合理，其在环氧树脂材料中掺入富勒烯颗粒，降低了电导率对温度的依赖特性，削弱电气设备中的电场畸变，为电气设备电场均化及结构优化提供有效方案，有效地解决了直流电气设备由温度引起的电场畸变问题，可广泛用于在直流电力系统绝缘材料领域。统绝缘材料领域。统绝缘材料领域。

【技术实现步骤摘要】
低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于绝缘材料
，尤其是一种低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电力系统的不断发展，跨区域、远距离电力传输已经成为解决能源传输的重要方式之一。大型能源和负荷中心之间的传输距离通常为1000
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3000公里。传统的特高压交流系统已不能满足大容量远距离输电的要求。高压直流输电(HVDC)，特别是特高压直流输电(UHVDC)凭借其低损耗、大容量、占地小、高效稳定等特点，被证明是远距离高效可靠输电的理想解决方案。
[0003]在直流电力系统中，绝缘的主要问题是电场分布问题。在交流情况下，绝缘材料电场取决于绝缘材料的介电常数，而介电常数对温度并不敏感；直流情况与交流大不相同，直流下电场分布取决于绝缘材料的电导特性，而电导特性高度依赖于温度，根据Arrhenius方程，电导与温度呈现非线性指数分布，这使得在温度梯度的影响下，绝缘材料的电导率呈现数量级上的差异，导致实际运行工况下电气设备内部电场畸变十分严重，而且以数量级倍增的电导率会导致泄露电流过大，也会引起发热异常。特别是直流套管，在大电流下导体由于焦耳发热产生热量，绝缘介质通常为“热的不良导体”，使得套管散热问题严重，整体上呈现出由内到外的温度梯度分布。加之套管主绝缘为多层铝箔
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皱纹纸
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环氧树脂复合结构，界面处在直流作用下存在显著的空间电荷效应，更加畸变了绝缘材料中的电场分布，导致绝缘材料加速劣化，甚至寿命降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料及其制备方法，解决直流电气设备由温度引起的电场畸变问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0006]一种低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料，其原料组分及其组分的质量份数为：
[0007]富勒烯颗粒
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0.05～0.5份；
[0008]环氧树脂
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100份；
[0009]固化剂
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85份。
[0010]进一步，所述富勒烯颗粒采用直径为1nm、纯度99.5％的富勒烯颗粒；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51；所述固化剂为甲基四氢苯酐酸酐。
[0011]进一步，所述富勒烯颗粒为0.05份、0.1份或0.5份，所述制得的低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料分别为EP/C60
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0.05、EP/C60
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0.1或EP/C60
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0.5。
[0012]一种低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1、原料混合步骤：将富勒烯颗粒加入到乙醇中，得到富勒烯乙醇混合溶液；在
富勒烯乙醇混合溶液中加入环氧树脂，经过超声处理得到均匀分散体；使用磁力搅拌器均匀搅拌以去除乙醇，获得环氧树脂与富勒烯颗粒的混合物；
[0014]步骤2、材料固化步骤：将环氧树脂与富勒烯颗粒的混合物与固化剂混合，使用磁力搅拌器进行搅拌，将搅拌获得的混合物进行脱气处理以去除气泡，将脱气后的混合物倒入模具中，然后进行固化。
[0015]进一步，所述步骤1中乙醇和富勒烯颗粒以重量比1：100混合得到富勒烯乙醇混合溶液。
[0016]进一步，所述步骤1中的超声处理的时间为1小时。
[0017]进一步，所述步骤1中的搅拌是在90℃下用磁力搅拌器均匀搅拌6小时完成的。
[0018]进一步，所述步骤2的搅拌是用磁力搅拌器搅拌30分钟完成的。
[0019]进一步，所述步骤2的脱气处理是在50℃中真空烘箱中脱气1小时实现的。
[0020]进一步，所述步骤2的固化过程为：首先在100℃下固化15小时，然后145℃下固化20小时。
[0021]本专利技术的优点和积极效果是：
[0022]本专利技术设计合理，其在环氧树脂材料中掺入富勒烯颗粒，降低了电导率对温度的依赖特性，削弱电气设备中的电场畸变，为电气设备均化电场及结构优化提供有效方案，有效地解决了直流电气设备由温度引起的电场畸变问题，可广泛用于在直流电力系统绝缘材料领域。
附图说明
[0023]图1为本专利技术低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料的制备过程示意图；
[0024]图2为本专利技术使用的富勒烯颗粒(C60)结构图；
[0025]图3为不同填料含量下EP/C60纳米复合材料断裂表面的扫描电镜图像，其中，(a)为纯环氧树脂材料，(b)为EP/C60
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0.05材料，(c)为EP/C60
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0.1材料，(d)为EP/C60
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0.5材料；
[0026]图4为室温下不同填料含量下EP/C60纳米复合材料电场强度与电导率之间的关系图；
[0027]图5为8kV/mm在不同填料含量下EP/C60纳米复合材料温度倒数(1/T)与电导率之间的关系图；
[0028]图6为室温下不同填料含量下EP/C60纳米复合材料的直流击穿场强的威布尔分布图；
[0029]图7为室温下纯环氧数值和EP/C60纳米复合材料直流击穿场强的威布尔参数关系图。
具体实施方式
[0030]以下结合附图对本专利技术做进一步详述。
[0031]实施例1
[0032]一种低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料，由以下重量份的原料制备而得：
[0033]富勒烯颗粒
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0.05份；
[0034]环氧树脂基料
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100份；
[0035]固化剂
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85份
[0036]其中，富勒烯颗粒为纳米富勒烯颗粒，该纳米富勒烯颗粒由北京德科岛金科技有限公司提供，如图2所示，其直径约1nm、纯度99.5％。环氧树脂基料为双酚A型环氧树脂E51，具有低粘度，室温下为液体的特点。固化剂为甲基四氢苯酐酸酐固化剂。
[0037]本实施例的低温度系数环氧树脂纳米复合绝缘材料的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0038]步骤1、称重富勒烯颗粒，然后以重量比1：100将富勒烯颗粒与乙醇混合获得混合溶液；
[0039]步骤2、将富勒烯颗粒与乙醇的混合溶液通过超声处理1小时，得到均匀的分散的悬浮溶液；
[0040]步骤3、将称重的环氧树脂加入悬浮溶液中，其中填料重量比例为环氧树脂重量的0.05％；
[0041]步骤4、将步骤3获得的混合物进行进行超声处理一小时，获得均匀分散；然后在90℃下用磁力搅拌器搅拌6小时以除去乙醇。乙醇本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料，其特征在于：其原料组分及其组分的质量份数为：富勒烯颗粒0.05～0.5份；环氧树脂100份；固化剂85份。2.根据权利要求1所述的低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料，其特征在于：所述富勒烯颗粒采用直径为1nm、纯度99.5％的富勒烯颗粒；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51；所述固化剂为甲基四氢苯酐酸酐。3.根据权利要求1或2所述的低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料，其特征在于：所述富勒烯颗粒为0.05份、0.1份或0.5份，所述制得的低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料分别为EP/C60
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0.05、EP/C60
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0.1或EP/C60
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0.5。4.一种如权利要求1或2或3所述的低电导温度系数环氧树脂/富勒烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、原料混合步骤：将富勒烯颗粒加入到乙醇中，得到富勒烯乙醇混合溶液；在富勒烯乙醇混合溶液中加入环氧树脂，经过超声处理得到均匀分散体；使用磁力搅拌器均匀搅拌以去除乙醇，获得环氧树脂与富勒烯颗粒的混合物；步骤2、材料固化步骤：将环氧树脂与...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹立，王琨，杨威，陈赟，陈新，张翀，张卓，颜丙越，孙汉雷，杜伯学，孔晓晓，李进，王义方，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：