具有提高的电击穿强度的电绝缘体系制造技术

具有提高的电击穿强度的电绝缘体系，该电绝缘体系包括在其中引入了普通填料和所选择的预处理填料的硬化聚合物组分，其中（ａ）该硬化聚合物组分选自环氧树脂体系，聚酯，聚酰胺，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚氨酯和聚二环戊二烯；（ｂ）普通的填料是具有在１μｍ－５００μｍ范围内的平均粒度分布的已知填料，以相对于绝缘体体系的总重量计算的４０％－６５ｗｔ％范围内的量存在；和（ｃ）所选择的预处理填料选自于具有在１μｍ－５００μｍ范围内的平均粒度分布的硅石，石英，或硅酸盐，或是这些化合物的混合物，其中所选择的填料已经用插层化合物预处理和其中预处理填料是以相对于在绝缘体体系中存在的普通填料的重量计算的１％－３０ｗｔ％的量存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有提高的电击穿强度的电绝缘体系。用于灌封应用例如包埋电极，仪器和配电变压器或传感器的电绝缘体通常由在促 进剂存在下用酸酐固化的环氧树脂组成。起始组分通常与填料优选硅石粉混合在一起，相 对于电绝缘体的总重量计算，该填料典型地为60-65衬％范围内的填料量；然后混合物被 固化。其它聚合物也能够使用，如聚酯，聚酰胺，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚氨酯或聚二环戊 二烯。大量的填料通常降低绝缘体的总价格，但是它也会提高绝缘体的劲度、断裂韧性、热 导率并且降低绝缘体的热膨胀系数。电绝缘材料的可靠性的关键性能是它具有高的电击穿强度和在高的电场强度下 的良好绝缘性质。W0 2006/008422建议了供高电压应用的包括矿物填料的电绝缘体的生 产，其中矿物填料是具有在微米级尺寸之内的平均粒度分布的填料与具有在纳米级尺寸内 (即低于lym)的平均粒度分布的所选择的填料一起的组合。然而，此类组合，尤其用于工 业灌封应用，例如在环氧树脂中，具有不同的缺点如增大粘度(这会降低可加工性)和纳米 颗粒对于健康、安全和环境的尚末定性的可能影响。在高电压应用的电绝缘体的生产中，通常使用矿物微米级填料，它具有在 1 U m-500 y m范围内，优选在5 u m-100 y m范围内的平均粒度分布。现在已令人吃惊地发现此类微米级填料，当预先用插层化合物例如用烷基铵化合 物处理时，能够以较少的量被添加到未处理的填料中，从而显著改进绝缘体体系的电学性 能，尤其它的电击穿强度。已经表明，通过将约5重量份的用烷基铵化合物预处理的此类微 米级填料添加到约55重量份的普通的微米级硅石中，与仅仅使用60重量份的微米级硅石 的情况相比，有可能使聚合物绝缘体的介电击穿强度提高高达50%。该预处理填料包括例 如硅石，石英和层状硅酸盐。本专利技术在权利要求中定义。本专利技术具体地说涉及具有提高的电击穿强度的电绝缘 体系，该电绝缘体系包括在其中引入了普通填料和所选择的预处理填料的硬化的聚合物组 分，其特征在于(a)该硬化聚合物组分选自环氧树脂体系，聚酯，聚酰胺，聚对苯二甲酸丁二醇酯， 聚氨酯和聚二环戊二烯，并且优选是硬化的环氧树脂体系；(b)普通的填料是具有在1 P m-500 y m范围内的平均粒度分布的已知填料，相对 于绝缘体体系的总重量计算，是以40% _65衬％范围内的量存在；和(c)所选择的预处理填料选自于具有在1 P m-500 y m范围内的平均粒度分布的硅 石，石英，或硅酸盐，优选云母、高岭土或层状硅酸盐或滑石，或是这些化合物的混合物，其 中所选择的填料已经用插层化合物预处理，和其中该预处理填料是以相对于在绝缘体体系 中存在的普通填料的重量计算的_30wt%的量存在。本专利技术还涉及已经用插层化合物处理的具有在lym-500iim范围内、优选在 Sym-lOOiim范围内的平均粒度分布的在以上定义为组分(c)的所选择的预处理填料。本专利技术还涉及在以上定义为组分(c)的所选择的预处理填料和在以上定义为 组分(b)的普通未处理填料的混合物，其中所选择的预处理填料是以相对于普通填料的重量计算的_30wt%的量存在，该所选择的预处理填料和该普通未处理填料具有在 1 U m-500 ii m范围内的平均粒度分布。本专利技术还涉及生产该具有提高的电击穿强度的电绝缘体系的方法。本专利技术进一步涉及包括该具有提高的电击穿强度的电绝缘体系的电气制品。本专利技术的重要特征是所选择的预处理填料具有在IP m-500 iim范围内的平均粒 度分布。该预处理填料选自硅石，石英，或硅酸盐，优选云母，高岭土或层状硅酸盐，或滑 石或是这些化合物的混合物。优选的是两层的或三层的硅酸盐，该硅酸盐选自页硅酸盐， 优选地选自蒙脱土，锂蒙脱石，皂石，蛭石，蒙脱石，伊利石，海泡石，坡缕石，白云母，钠板 石，镁绿泥石，氟化锂蒙脱石，贝得石，滑石，绿脱石，富镁皂石(stevensite)，膨润土，云母 (glimmer)，氟化蛭石，埃洛石，水滑石(hydrotalcite)或这些化合物的混合物。优选的是 蒙脱土，锂蒙脱石，皂石，蛭石，蒙脱石，伊利石；最优选的是蒙脱土，锂蒙脱石，蛭石，蒙脱 石，伊利石。不同的化合物可用于预处理所选择的填料，因此改进所选择填料的表面性质。应 当理解，改进表面性质的预处理微米级填料非常良好地分散在环氧树脂中，因此令人吃惊 地改进绝缘体体系的介电强度以及机械性能。然而，本专利技术不限于这一解释。用于改进所选择填料的表面性质的优选化合物是本身已知的。这些化合物也称作 插层化合物。优选的此类化合物例如是质子化的伯、仲或叔胺，质子化的碱性杂环化合物如 质子化的咪唑化合物，或被至少一个烷基残基或至少一个官能化烷基残基取代的季铵化合 物。优选的是用取代的铵化合物，或用2-羟烷基取代的咪唑化合物处理。最优选的是用烷 基取代或羟烷基取代的铵化合物的处理，如二甲基-二氢化牛油基季铵和相关的含羟烷基 的化合物。在现有技术中还有许多已知的插层化合物用于层状硅酸盐和其它无机层状化合 物的处理，如芳族、脂肪族、芳脂族和脂环族碳酸和其它酸的金属盐。例子是甲酸，乙酸，草 酸，葡糖酸，乙二醇和其它二醇的碱金属盐(锂，钠或钾盐)。在本专利技术的范围内这些化合物 也可以使用。普通的填料和所选择的预处理填料，两者彼此无关地，优选具有在5 u m-100 u m 范围内，优选在5 u m-50 y m范围内，优选在5 u m-30 y m范围内平均粒度分布。优选至少 70 %的该颗粒，优选至少80 %的该颗粒，具有在所表示范围内的粒度。普通的填料可以独立地选自于所选择的预处理填料，并且也可以是与以上对于选 自硅石、石英、或滑石或硅酸盐，优选云母、高岭土或层状硅酸盐中的预处理填料所列出的 相同的无机填料。另外该普通的填料也可选自于其它已知的填料化合物如氧化铝，三水合 铝，氧化钛或白云石，金属氮化物如氮化硅、 氮化硼和氮化铝，或金属碳化物如碳化硅。云母和高岭土是基本上由Si02和A1203组成的 硅酸铝。普通的填料可以用本身已知的偶联剂进行表面处理。偶联剂优选地选自于硅烷和 硅氧烷，并且优选是硅烷，例如3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷或3-环氧丙氧基丙基二甲 氧基甲基硅烷。用插层化合物生产所选择的预处理填料的方法体现特征于所选择的填料与插层 化合物相互接触，任选在合适的溶剂存在下和在搅拌下，在20°C到150°C的温度范围内，优 选在室温至60°C的温度范围内，并且进行足够长的时间，以使插层化合物改性所选择填料的表面。该时间一般是在1个小时和3天之间，这取决于所使用的温度。优选的是室温和 反应时间是约1天到3天。合适的溶剂通常是水，但是低分子量的醇也可使用。插层化学 物在溶剂中的浓度不是关键的并且优选是在0. lmol到5. Omol/每升溶剂的范围内。悬浮 液然后被滤出，用溶剂、优选用水洗涤，然后在50-80°C范围内的温度下、优选在约60°C下 干燥几个小时，优选约10-24小时。普通的填料优选是以相对于绝缘体体系的总重量计算的在50% -60wt%范围内 的量，优选以约55衬％的量存在于该绝缘体体系中。已经用插层化合物预处理的所选择的预处理填料，优选是以相对于在绝缘体体系 存在的普通填料的重量计算的2% _本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有提高的电击穿强度的电绝缘体系，该电绝缘体系包括在其中引入了普通填料和所选择的预处理填料的硬化聚合物组分，其特征在于：（ａ）该硬化聚合物组分选自环氧树脂体系，聚酯，聚酰胺，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚氨酯和聚二环戊二烯，并且优选是硬化的环氧树脂体系；（ｂ）普通的填料是具有在１μｍ－５００μｍ范围内的平均粒度分布的已知填料，以相对于绝缘体体系的总重量计算的４０ｗｔ％－６５ｗｔ％范围内的量存在；和（ｃ）所选择的预处理填料选自于具有在１μｍ－５００μｍ范围内的平均粒度分布的硅石，石英，或硅酸盐，优选云母、高岭土或层状硅酸盐或滑石，或是这些化合物的混合物，其中所选择的填料已经用插层化合物预处理和其中该预处理填料是以相对于在绝缘体体系中存在的普通填料的重量计算的１ｗｔ％－３０ｗｔ％的量存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：M卡伦，X科恩曼，A克里夫达，F格鲁特，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]