本發(fā)明屬于材料化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種地坪材料，尤其涉及一種適用于變電站的絕緣地坪材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國電力行業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)對接地的要求也更加嚴(yán)格。變電站接地系統(tǒng)不僅關(guān)系到變電站的正常、可靠運(yùn)行，而且對運(yùn)行人員和設(shè)備本身的安全也起著至關(guān)重要的作用。然而，目前越來越多的變電站選擇建設(shè)在高土壤電阻率地區(qū)，同時(shí)伴隨高電壓等級變電站中采用HGIS和GIS設(shè)備日趨增多、變電站占地面積不斷減小、電力系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大等諸多不利因素的疊加，多數(shù)變電站接地網(wǎng)建成后，其接觸電勢不能滿足規(guī)程的要求。而且，因地形、地質(zhì)條件的限制，擴(kuò)大接地網(wǎng)的面積有困難，全面增設(shè)均壓帶或采取降阻措施又不經(jīng)濟(jì)時(shí)，經(jīng)常使用的辦法是在經(jīng)常維護(hù)的通道、操作機(jī)構(gòu)的四周、保護(hù)網(wǎng)附近鋪設(shè)絕緣地坪，而絕緣地坪的電阻率值是校驗(yàn)接觸電勢是否滿足要求的關(guān)鍵。
接觸電位差是指接地(故障)電流流過接地裝置時(shí)，大地表面形成分布電位，在地面上離設(shè)備水平距離為0.8m處與設(shè)備、構(gòu)架或墻壁離地面垂直距離1.8m處2點(diǎn)之間的電位差。由于地網(wǎng)網(wǎng)孔的存在形成的網(wǎng)孔內(nèi)各點(diǎn)對接地網(wǎng)的電位差，將網(wǎng)孔中心對地網(wǎng)接地極的最大電位差稱為最大接觸電位差。為了防止接地故障發(fā)生時(shí)運(yùn)行人員操作外殼接地的帶電設(shè)備所造成的觸點(diǎn)危險(xiǎn)，接地設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將接觸電勢限制在規(guī)范要求的安全值范圍內(nèi)。
目前國內(nèi)變電站設(shè)計(jì)中，操作絕緣地坪的材質(zhì)采用各不相同，主要有鋪設(shè)碎石、卵石、地磚和瀝青地面等。在全面推廣的“兩型一化”變電站設(shè)計(jì)導(dǎo)則中明確規(guī)定：戶外變電站不應(yīng)采用人工綠化草坪，配電裝置場地可采用碎石、卵石或灰土封閉等地坪處理方式，當(dāng)采用碎石、卵石時(shí)不設(shè)操作地坪。
國內(nèi)的接地規(guī)范僅對部分土、砂、巖石和混凝土、礦等材料的電阻率值做了粗略的交代，而變電站中由單獨(dú)或不同材料混合組成的操作絕緣地坪的電阻率值沒有交代完整或根本沒有提及。當(dāng)設(shè)計(jì)人員在校核增設(shè)操作絕緣地坪后變電站內(nèi)的接觸電勢時(shí)，僅能依據(jù)部分接地規(guī)范附表中部分?jǐn)?shù)值并輔助設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)估算在最惡劣情況下變電站絕緣地坪的電阻率值，這樣不但給變電站運(yùn)行人員帶來極大的安全隱患，而且也無法正確判斷變電站的接地網(wǎng)是否能夠滿足安全運(yùn)行的要求。因此，操作絕緣地坪材料的絕緣性能研究勢在必行。
現(xiàn)有技術(shù)中采用如下幾種方案作為核電站的絕緣地坪：(1)碎石墊層組成的操作絕緣地坪，碎石的粒徑為30～50mm；(2)卵石墊層組成的操作絕緣地坪，卵石的粒徑為30～50mm；(3)混凝土墊層組成的操作絕緣地坪；(4)瀝青拌碎石墊層組成的操作絕緣地坪；(5)由上層采用廣場磚鋪設(shè)，中間采用碎石拌瀝青墊層，下層采用混凝土墊層共同組成的復(fù)合型操作絕緣地坪。
然而，由于溫度和和濕度都不同程度地對材料的電阻率值產(chǎn)生一定的影響。因此，上述5中材質(zhì)的操作絕緣地坪的電阻率值隨著溫度和濕度的變化產(chǎn)生不穩(wěn)定因素，在生產(chǎn)實(shí)踐過程中影響了工作進(jìn)程。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，獲得一種對溫度、濕度等環(huán)境因素的變化不敏感，電阻率值穩(wěn)定的絕緣地坪，本發(fā)明提供了一種適用于變電站的絕緣地坪材料及其制備方法。
技術(shù)方案：一種適用于變電站的絕緣地坪材料，由以下組分按重量份數(shù)配比組成：環(huán)氧樹脂19～38份、丙烯酸樹脂12～28份、異氰酸酯11～25份、消泡劑2～5份、潤濕分散劑1～3份、吸水劑2～5份、催化劑1～4份、石墨7～12份、二氧化硅7～13份、氧化鋁7～13份、氧化鎂6～12份、氧化鈣2～11份、氧化鐵6～17份、碳酸鈉3～12份、鹽酸3～17份、硼砂8～19份。
優(yōu)選的，所述適用于變電站的絕緣地坪材料由以下組分按重量份數(shù)配比組成：環(huán)氧樹脂32份、丙烯酸樹脂25份、異氰酸酯21份、消泡劑3份、潤濕分散劑2份、吸水劑3份、催化劑2份、石墨9份、二氧化硅10份、氧化鋁11份、氧化鎂9份、氧化鈣8份、氧化鐵13份、碳酸鈉9份、鹽酸14份、硼砂16份。
一種適用于變電站的絕緣地坪材料的制備方法，包含以下步驟：
(1)地坪材料基體制備：將環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂加入密煉機(jī)中，共混溫度為92～116℃，共混時(shí)間為1～3.5小時(shí)，降溫至65～80℃后向其中滴加乙醇，攪拌混勻后加入消泡劑和潤濕分散劑，并在58～70℃條件下保溫8～13小時(shí)；
(2)第一改性劑制備：將石墨和二氧化硅混合，向其中加入氫氧化鈉，置于磁力攪拌器上，溫度為56～68℃、轉(zhuǎn)速為200～300轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌至體系為分散均勻的膠體狀，即得第一改性劑；
(3)第二改性劑制備：將異氰酸酯、氧化鐵和碳酸鈉混合，置于電爐中，在65～78℃條件下加熱32～50分鐘；向其中滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7～12％的鹽酸，攪拌成糊狀，即得第二改性劑；
(4)第一次改性：將第一改性劑加入步驟(1)制得的基體中，將密煉機(jī)內(nèi)的溫度控制為98～125℃，反應(yīng)6～17分鐘，反應(yīng)結(jié)束后降至79℃，保溫1～4小時(shí)；
(5)第二次改性：將第二改性劑加入第一次改性后的產(chǎn)物中，密煉機(jī)內(nèi)溫度控制為65～82℃，反應(yīng)10～22分鐘，反應(yīng)結(jié)束后降至56℃，保溫1～3小時(shí)；
(6)性能增強(qiáng)：將氧化鋁、氧化鎂和氧化鈣加入經(jīng)第二次改性后的產(chǎn)物中，將密煉機(jī)溫度升高為68～72℃，攪拌反應(yīng)9～15分鐘；
(7)收料：將吸水劑、催化劑和硼砂同時(shí)加入步驟(6)獲得的產(chǎn)物中，將溫度控制為56～65℃，反應(yīng)時(shí)間為35～55分鐘，即可制得。
優(yōu)選的，步驟(1)地坪材料基體制備：將環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂加入密煉機(jī)中，共混溫度為108℃，共混時(shí)間為2.5小時(shí)，降溫至72℃后向其中滴加乙醇，攪拌混勻后加入消泡劑和潤濕分散劑，并在66℃條件下保溫9小時(shí)。
優(yōu)選的，步驟(2)第一改性劑制備：將石墨和二氧化硅混合，向其中加入氫氧化鈉，置于磁力攪拌器上，溫度為62℃、轉(zhuǎn)速為260轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌至體系為分散均勻的膠體狀，即得第一改性劑。
優(yōu)選的，步驟(3)第二改性劑制備：將異氰酸酯、氧化鐵和碳酸鈉混合，置于電爐中，在72℃條件下加熱46分鐘；向其中滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9％的鹽酸，攪拌成糊狀，即得第二改性劑。
優(yōu)選的，步驟(4)第一次改性：將第一改性劑加入步驟(1)制得的基體中，將密煉機(jī)內(nèi)的溫度控制為116℃，反應(yīng)13分鐘，反應(yīng)結(jié)束后降至79℃，保溫2.5小時(shí)。
優(yōu)選的，步驟(5)第二次改性：將第二改性劑加入第一次改性后的產(chǎn)物中，密煉機(jī)內(nèi)溫度控制為75℃，反應(yīng)18分鐘，反應(yīng)結(jié)束后降至56℃，保溫2小時(shí)。
優(yōu)選的，步驟(6)性能增強(qiáng)：將氧化鋁、氧化鎂和氧化鈣加入經(jīng)第二次改性后的產(chǎn)物中，將密煉機(jī)溫度升高為70℃，攪拌反應(yīng)13分鐘。
優(yōu)選的，步驟(7)收料：將吸水劑、催化劑和硼砂同時(shí)加入步驟(6)獲得的產(chǎn)物中，將溫度控制為62℃，反應(yīng)時(shí)間為46分鐘，即可制得。
有益效果：(1)本發(fā)明所述適用于變電站的絕緣地坪材料能夠不受溫度、濕度等環(huán)境因素的影響，電阻率值保持穩(wěn)定；(2)本發(fā)明所述適用于變電站的絕緣地坪材料具有良好的力學(xué)性能和化學(xué)性能。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種適用于變電站的絕緣地坪材料，由以下組分按重量份數(shù)配比組成：環(huán)氧樹脂19份、丙烯酸樹脂12份、異氰酸酯11份、消泡劑2份、潤濕分散劑1份、吸水劑2份、催化劑1份、石墨7份、二氧化硅7份、氧化鋁7份、氧化鎂6份、氧化鈣2份、氧化鐵6份、碳酸鈉3份、鹽酸3份、硼砂8份。
一種適用于變電站的絕緣地坪材料的制備方法，包含以下步驟：
(1)地坪材料基體制備：將環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂加入密煉機(jī)中，共混溫度為92℃，共混時(shí)間為1小時(shí)，降溫至65℃后向其中滴加乙醇，攪拌混勻后加入消泡劑和潤濕分散劑，并在58℃條件下保溫8小時(shí)；
(2)第一改性劑制備：將石墨和二氧化硅混合，向其中加入氫氧化鈉，置于磁力攪拌器上，溫度為56℃、轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌至體系為分散均勻的膠體狀，即得第一改性劑；
(3)第二改性劑制備：將異氰酸酯、氧化鐵和碳酸鈉混合，置于電爐中，在65℃條件下加熱32分鐘；向其中滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7％的鹽酸，攪拌成糊狀，即得第二改性劑；
(4)第一次改性：將第一改性劑加入步驟(1)制得的基體中，將密煉機(jī)內(nèi)的溫度控制為98℃，反應(yīng)6分鐘，反應(yīng)結(jié)束后降至79℃，保溫1小時(shí)；
(5)第二次改性：將第二改性劑加入第一次改性后的產(chǎn)物中，密煉機(jī)內(nèi)溫度控制為65℃，反應(yīng)10分鐘，反應(yīng)結(jié)束后降至56℃，保溫1小時(shí)；
(6)性能增強(qiáng)：將氧化鋁、氧化鎂和氧化鈣加入經(jīng)第二次改性后的產(chǎn)物中，將密煉機(jī)溫度升高為68℃，攪拌反應(yīng)9分鐘；
(7)收料：將吸水劑、催化劑和硼砂同時(shí)加入步驟(6)獲得的產(chǎn)物中，將溫度控制為56℃，反應(yīng)時(shí)間為35分鐘，即可制得。
實(shí)施例2
一種適用于變電站的絕緣地坪材料，由以下組分按重量份數(shù)配比組成：環(huán)氧樹脂32份、丙烯酸樹脂25份、異氰酸酯21份、消泡劑3份、潤濕分散劑2份、吸水劑3份、催化劑2份、石墨9份、二氧化硅10份、氧化鋁11份、氧化鎂9份、氧化鈣8份、氧化鐵13份、碳酸鈉9份、鹽酸14份、硼砂16份。
一種適用于變電站的絕緣地坪材料的制備方法，包含以下步驟：
(1)地坪材料基體制備：將環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂加入密煉機(jī)中，共混溫度為108℃，共混時(shí)間為2.5小時(shí)，降溫至72℃后向其中滴加乙醇，攪拌混勻后加入消泡劑和潤濕分散劑，并在66℃條件下保溫9小時(shí)；
(2)第一改性劑制備：將石墨和二氧化硅混合，向其中加入氫氧化鈉，置于磁力攪拌器上，溫度為62℃、轉(zhuǎn)速為260轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌至體系為分散均勻的膠體狀，即得第一改性劑；
(3)第二改性劑制備：將異氰酸酯、氧化鐵和碳酸鈉混合，置于電爐中，在72℃條件下加熱46分鐘；向其中滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9％的鹽酸，攪拌成糊狀，即得第二改性劑；
(4)第一次改性：將第一改性劑加入步驟(1)制得的基體中，將密煉機(jī)內(nèi)的溫度控制為116℃，反應(yīng)13分鐘，反應(yīng)結(jié)束后降至79℃，保溫2.5小時(shí)；
(5)第二次改性：將第二改性劑加入第一次改性后的產(chǎn)物中，密煉機(jī)內(nèi)溫度控制為75℃，反應(yīng)18分鐘，反應(yīng)結(jié)束后降至56℃，保溫2小時(shí)；
(6)性能增強(qiáng)：將氧化鋁、氧化鎂和氧化鈣加入經(jīng)第二次改性后的產(chǎn)物中，將密煉機(jī)溫度升高為70℃，攪拌反應(yīng)13分鐘；
(7)收料：將吸水劑、催化劑和硼砂同時(shí)加入步驟(6)獲得的產(chǎn)物中，將溫度控制為62℃，反應(yīng)時(shí)間為46分鐘，即可制得。
實(shí)施例3
一種適用于變電站的絕緣地坪材料，由以下組分按重量份數(shù)配比組成：環(huán)氧樹脂38份、丙烯酸樹脂28份、異氰酸酯25份、消泡劑5份、潤濕分散劑3份、吸水劑5份、催化劑4份、石墨12份、二氧化硅13份、氧化鋁13份、氧化鎂12份、氧化鈣11份、氧化鐵17份、碳酸鈉12份、鹽酸17份、硼砂19份。
一種適用于變電站的絕緣地坪材料的制備方法，包含以下步驟：
(1)地坪材料基體制備：將環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂加入密煉機(jī)中，共混溫度為116℃，共混時(shí)間為3.5小時(shí)，降溫至80℃后向其中滴加乙醇，攪拌混勻后加入消泡劑和潤濕分散劑，并在70℃條件下保溫13小時(shí)；
(2)第一改性劑制備：將石墨和二氧化硅混合，向其中加入氫氧化鈉，置于磁力攪拌器上，溫度為68℃、轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌至體系為分散均勻的膠體狀，即得第一改性劑；
(3)第二改性劑制備：將異氰酸酯、氧化鐵和碳酸鈉混合，置于電爐中，在78℃條件下加熱50分鐘；向其中滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％的鹽酸，攪拌成糊狀，即得第二改性劑；
(4)第一次改性：將第一改性劑加入步驟(1)制得的基體中，將密煉機(jī)內(nèi)的溫度控制為125℃，反應(yīng)17分鐘，反應(yīng)結(jié)束后降至79℃，保溫4小時(shí)；
(5)第二次改性：將第二改性劑加入第一次改性后的產(chǎn)物中，密煉機(jī)內(nèi)溫度控制為82℃，反應(yīng)22分鐘，反應(yīng)結(jié)束后降至56℃，保溫3小時(shí)；
(6)性能增強(qiáng)：將氧化鋁、氧化鎂和氧化鈣加入經(jīng)第二次改性后的產(chǎn)物中，將密煉機(jī)溫度升高為72℃，攪拌反應(yīng)15分鐘；
(7)收料：將吸水劑、催化劑和硼砂同時(shí)加入步驟(6)獲得的產(chǎn)物中，將溫度控制為65℃，反應(yīng)時(shí)間為55分鐘，即可制得。
對照例1
與實(shí)施例2的區(qū)別在于，為進(jìn)行第一次改性，具體如下：
一種適用于變電站的絕緣地坪材料，由以下組分按重量份數(shù)配比組成：環(huán)氧樹脂32份、丙烯酸樹脂25份、異氰酸酯21份、消泡劑3份、潤濕分散劑2份、吸水劑3份、催化劑2份、氧化鋁11份、氧化鎂9份、氧化鈣8份、氧化鐵13份、碳酸鈉9份、鹽酸14份、硼砂16份。
一種適用于變電站的絕緣地坪材料的制備方法，包含以下步驟：
(1)地坪材料基體制備：將環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂加入密煉機(jī)中，共混溫度為108℃，共混時(shí)間為2.5小時(shí)，降溫至72℃后向其中滴加乙醇，攪拌混勻后加入消泡劑和潤濕分散劑，并在66℃條件下保溫9小時(shí)；
(2)改性劑制備：將異氰酸酯、氧化鐵和碳酸鈉混合，置于電爐中，在72℃條件下加熱46分鐘；向其中滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9％的鹽酸，攪拌成糊狀，即得改性劑；
(3)改性：將改性劑加入地坪材料基體中，密煉機(jī)內(nèi)溫度控制為75℃，反應(yīng)18分鐘，反應(yīng)結(jié)束后降至56℃，保溫2小時(shí)；
(4)性能增強(qiáng)：將氧化鋁、氧化鎂和氧化鈣加入經(jīng)改性后的產(chǎn)物中，將密煉機(jī)溫度升高為70℃，攪拌反應(yīng)13分鐘；
(5)收料：將吸水劑、催化劑和硼砂同時(shí)加入步驟(4)獲得的產(chǎn)物中，將溫度控制為62℃，反應(yīng)時(shí)間為46分鐘，即可制得。
對實(shí)施例1～3和對照例1制備獲得的適用于變電站的絕緣地坪材料進(jìn)行檢測，結(jié)果如下表所示：