專利名稱：電絕緣材料以及使用它的高電壓設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電絕緣材料和將其應(yīng)用于需要電絕緣的位置的高電壓設(shè)備。
背景技術(shù)：
應(yīng)用于以變壓器或斷路器為代表的電力配送設(shè)備、或者馬達(dá)或逆變器等高電壓設(shè)備的絕緣方式以往以利用絕緣氣體的氣體絕緣或真空絕緣、或者將絕緣油封入的油絕緣為主流。然而，由于近年來(lái)的設(shè)備小型化、輕量化的潮流，采用了絕緣強(qiáng)度優(yōu)異的固體絕緣材料的固體絕緣方式的應(yīng)用得以發(fā)展。固體絕緣方式中，從具有良好的絕緣性、耐熱性、機(jī)械特性及化學(xué)穩(wěn)定性出發(fā)，多使用環(huán)氧樹脂等熱固化性樹脂。然而，一般地，熱固化性樹脂和金屬比較，熱膨脹率大，因此，在和不同種材料的接觸面中由于熱膨脹的差，熱應(yīng)力將變得極高。
其結(jié)果，具有在樹脂中產(chǎn)生裂紋、使強(qiáng)度或絕緣性顯著降低的情況。對(duì)于該問(wèn)題，為使樹脂的熱膨脹率降低，另外也從低成本化或機(jī)械強(qiáng)度改善的觀點(diǎn)出發(fā)，將二氧化硅和氧化鋁等熱膨脹率極小的無(wú)機(jī)粒子大量地添加于樹脂中。另一方面，無(wú)機(jī)粒子的過(guò)多添加使得樹脂粘度大幅度增加，其結(jié)果使得加工性降低。另外具有使樹脂固化物中產(chǎn)生氣泡(孔洞)的情形。對(duì)于固化物中的孔洞，具有電場(chǎng)集中導(dǎo)致的絕緣性降低或者使機(jī)械強(qiáng)度降低的可能。因此，無(wú)機(jī)粒子的高填充化技術(shù)、樹脂的低粘度化技術(shù)或者對(duì)于樹脂自身賦予耐裂紋性來(lái)抑制樹脂裂紋的高強(qiáng)度化技術(shù)的研究在積極地開(kāi)展。作為使固體絕緣樹脂的耐裂紋性改善的方法之一，在樹脂中加入可撓性添加劑的方法從很早就已知。專利文獻(xiàn)I公開(kāi)了通過(guò)將超微粒子熱塑性樹脂、環(huán)氧樹脂、固化劑、無(wú)機(jī)填充劑和固化促進(jìn)劑混合，提供粘合性、韌性優(yōu)異的樹脂的方法。另外，專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了通過(guò)將粒徑不同的μm尺寸的無(wú)機(jī)粒子以及核殼結(jié)構(gòu)構(gòu)成的橡膠粒子添加于包含環(huán)氧樹脂和固化劑的熱固化性樹脂、提供機(jī)械特性優(yōu)異的電絕緣材料的方法。然而，上述專利文獻(xiàn)I對(duì)于超微粒子熱塑性樹脂的制備方法沒(méi)有提及。為了得到熱塑性樹脂形成的超微粒子，一般預(yù)先將熱塑性樹脂交聯(lián)而成形為有限的大小，但是，例如在利用化學(xué)交聯(lián)的情形下，使用硫化劑作為交聯(lián)劑，因而容易混入硫元素等雜質(zhì)。具有這樣的雜質(zhì)的絕緣材料與導(dǎo)體部鄰接配置時(shí)，具有促使因吸濕等而發(fā)生的遷移的進(jìn)行、使絕緣性能顯著降低的情形。另外，專利文獻(xiàn)2中，作為彈性體粒子選擇核殼類型的橡膠粒子。為使樹脂中的彈性體粒子的分散性改善，核殼類型由在粒子內(nèi)部具有彈性體粒子的核層和還在其外側(cè)設(shè)置有與樹脂的相容性好的殼層的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。由此，樹脂中的彈性體粒子的分散性改善，能夠穩(wěn)定地改善樹脂耐裂紋性。然而使用核殼類型的彈性體粒子的情形下，我們的實(shí)驗(yàn)中，確認(rèn)了不多量添加時(shí)難以取得效果。其結(jié)果，雖然改善了樹脂的可撓性，但使其他的樹脂特性降低，特別是，介電常數(shù)增加、tan δ增加或者耐熱性和斷裂強(qiáng)度等機(jī)械特性降低成為問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :特開(kāi)2006-22188號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :特開(kāi)2002-15621號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題本發(fā)明的目的在于提供不損害固體絕緣方式中的絕緣樹脂的各特性、耐裂紋性優(yōu)異的電絕緣材料和使用它的高電壓設(shè)備。用于解決課題的手段S卩，本發(fā)明的電絕緣材料包含環(huán)氧樹脂、固化劑、作為添加材料的彈性體粒子和無(wú) 機(jī)粒子，其特征在于所述彈性體粒子的至少一部分經(jīng)放射線交聯(lián)。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，可得到不損害電絕緣材料的各特性(耐熱性、絕緣性)、耐裂紋性優(yōu)異的電絕緣材料以及應(yīng)用它的高電壓設(shè)備。


圖I是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的電絕緣材料的剖面圖。圖2是用于說(shuō)明本發(fā)明的另外的實(shí)施方式的剖面圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明I電絕緣材料2無(wú)機(jī)粒子3彈性體粒子4 一次繞線5 二次繞線6 鐵心7層間絕緣
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中的環(huán)氧樹脂為在分子內(nèi)包含2個(gè)以上的由2個(gè)碳原子和I個(gè)氧原子構(gòu)成的環(huán)氧基的化合物，只要是可通過(guò)適當(dāng)?shù)墓袒瘎┦乖摥h(huán)氧基開(kāi)環(huán)反應(yīng)形成樹脂固化物的化合物，即可應(yīng)用任意的化合物。作為其優(yōu)選的實(shí)例，例如，可舉出通過(guò)環(huán)氧氯丙烷和雙酚類等多元酚類或多元醇的縮合而得到的雙酚A型環(huán)氧樹脂，通過(guò)環(huán)氧氯丙烷和雙酚類等多元酚類或多元醇的縮合而得到的雙酚A型環(huán)氧樹脂，溴化雙酚A型環(huán)氧樹脂，氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂，雙酚F型環(huán)氧樹脂，雙酚S型環(huán)氧樹脂，雙酚AF型環(huán)氧樹脂，聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂，萘型環(huán)氧樹脂，芴型環(huán)氧樹脂，酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，苯酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，鄰甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，三(羥基苯基)甲烷型環(huán)氧樹脂，四酚基乙烷型環(huán)氧樹脂等縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂、或通過(guò)環(huán)氧氯丙烷和羧酸的縮合得到的縮水甘油酯型環(huán)氧樹脂，通過(guò)三縮水甘油基異氰酸酯(或三縮水甘油基異氰脲酸酯)或環(huán)氧氯丙烷和乙內(nèi)酰脲類的反應(yīng)得到的乙內(nèi)酰脲型環(huán)氧樹脂等雜環(huán)式環(huán)氧樹脂。另外，它們可單獨(dú)或作為2種以上的混合物應(yīng)用。
使用上述材料的本發(fā)明中，通過(guò)放射線交聯(lián)得到的彈性體粒子由于交聯(lián)密度高而耐熱性優(yōu)異，此外由于進(jìn)行均勻交聯(lián)，因而彈性體粒子之間的交聯(lián)密度差小，能夠穩(wěn)定地改善耐裂紋性。另外，放射線交聯(lián)通過(guò)僅僅照射放射線(電子束)來(lái)進(jìn)行，因此不需要添加多余的交聯(lián)劑，例如作為交聯(lián)劑使用的硫化劑的硫元素等雜質(zhì)難以混入。其結(jié)果，可以抑制因雜質(zhì)元素而使交聯(lián)加速進(jìn)行的遷移。因此，使用了根據(jù)本發(fā)明的放射線交聯(lián)彈性體粒子的情形下，不用說(shuō)使樹脂的耐裂紋性改善，可具有以遷移的抑制為代表的良好的絕緣性，還可抑制耐熱性的降低。順便提及，放射線交聯(lián)彈性體粒子的有無(wú)可以根據(jù)固體NMR等化學(xué)分析來(lái)評(píng)價(jià)。此外，本發(fā)明的特征在于，彈性體粒子的平均粒徑為500nm以下，優(yōu)選為IOOnm以下，并且在電絕緣材料中均勻分散。表I示出體積濃度2%的分散體系中球狀粒子半徑與粒 子間距及相對(duì)比表面積的關(guān)系。 表I
權(quán)利要求
1.電絕緣材料，包含環(huán)氧樹脂、固化劑、作為添加材料的彈性體粒子和無(wú)機(jī)粒子，其特征在于所述彈性體粒子的至少一部分經(jīng)放射線交聯(lián)。
2.權(quán)利要求I的電絕緣材料，其特征在于，所述彈性體粒子的平均粒徑為500nm以下，其均勻地分散在電絕緣材料中。
3.權(quán)利要求I的電絕緣材料，其特征在于，所述彈性體粒子的添加量相對(duì)于環(huán)氧樹脂重量，為50重量份以下。
4.權(quán)利要求I的電絕緣材料，其特征在于，所述彈性體粒子的至少一部分包含丙烯酸類橡膠、丁腈橡膠、異戊二烯橡膠、聚氨酯橡膠、乙丙橡膠、環(huán)氧氯丙烷橡膠、氯丁橡膠、苯乙烯橡膠、硅橡膠、氟橡膠及丁基橡膠中的任一種、或者它們的改性物或者它們的組合，其表面或內(nèi)部用羧基或酸酐類、胺類、咪唑類中的至少一種進(jìn)行了改性。
5.權(quán)利要求I的電絕緣材料，其特征在于，所述無(wú)機(jī)粒子的至少一部分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鋁水合物、氧化鈦、氮化鋁、氮化硼中的至少一種，其平均粒徑為500μπι以下。
6.權(quán)利要求I的電絕緣材料，其特征在于，所述無(wú)機(jī)粒子的表面用由烴構(gòu)成的基團(tuán)、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、羥基、酸酐、羧基、烷氧基中的至少一種進(jìn)行了改性。
7.權(quán)利要求I的電絕緣材料，其特征在于，所述無(wú)機(jī)粒子的添加量相對(duì)于環(huán)氧樹脂重量為300 600重量份。
8.權(quán)利要求I的電絕緣材料，其特征在于，所述固化劑的至少一部分包含酸酐類。
9.權(quán)利要求I的電絕緣材料，其特征在于，還添加有硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑以及其他的表面改性劑。
10.權(quán)利要求I的電絕緣材料，其特征在于，所述電絕緣材料的粘度在80°C下為150Pa · s 以下。
11.高電壓設(shè)備，其特征在于，將權(quán)利要求I 10中任一項(xiàng)所述的電絕緣材料應(yīng)用于需要電氣設(shè)備絕緣的位置。
12.權(quán)利要求11所述的高電壓設(shè)備，其特征在于所述高電壓設(shè)備為變壓器、斷路器、馬達(dá)和逆變器中的任一種。
全文摘要
提供不損害固體絕緣方式中的絕緣樹脂的各個(gè)特性，耐裂紋性優(yōu)異的電絕緣材料以及使用了其的高電壓設(shè)備。提供包含環(huán)氧樹脂、固化劑、作為添加材料的彈性體粒子和無(wú)機(jī)粒子的電絕緣材料，其是彈性體粒子經(jīng)放射線交聯(lián)的電絕緣材料。提供將該電絕緣材料用于需要電氣設(shè)備絕緣的位置的變壓器、斷路器、馬達(dá)、逆變器等高電壓設(shè)備。
文檔編號(hào)C08K3/36GK102816411SQ20121003440
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者松本啟紀(jì), 大獄敦, 竹內(nèi)正樹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立產(chǎn)機(jī)系統(tǒng)