本發(fā)明屬于高電壓與絕緣技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種全新的絕緣材料納米改性方面的混料方法。

背景技術(shù)：

目前公開的環(huán)氧樹脂等絕緣材料的納米改性混料方法有兩種，一是將納米粉末先分散于丙酮等易揮發(fā)有機(jī)溶劑中，再將混合液以一定比例與環(huán)氧樹脂混合，通過機(jī)械攪拌、恒溫水浴超聲分散等手段使兩者混合均勻，然后通過加熱使混合物溫度高于溶劑沸點(diǎn)，蒸發(fā)掉有機(jī)溶劑。二是直接將納米粉末加入環(huán)氧樹脂液體中，然后在恒溫油浴中加熱并進(jìn)行攪拌，最后恒溫水浴超聲分散。上述混料方法的主要缺點(diǎn)為：

(1)方法一中用到的有機(jī)溶劑丙酮屬于易揮發(fā)有毒液體，吸入量過多會(huì)有明顯不適，長(zhǎng)期使用表現(xiàn)為對(duì)眼的刺激癥狀，如流淚、畏光和角膜上皮浸潤(rùn)等，還可表現(xiàn)為眩暈、灼熱感、咽喉刺激、咳嗽等。此外，丙酮屬于易燃液體，易引起火災(zāi)等危害。

(2)方法一中需要使用加熱方法蒸發(fā)掉有機(jī)溶劑，但很難將引入的有機(jī)溶劑完全蒸發(fā)掉。有機(jī)溶劑殘留在絕緣材料中相當(dāng)于引入了雜質(zhì)，從而影響絕緣材料的電性能，并使其機(jī)械性能急劇下降。

(3)方法一中殘留的有機(jī)溶劑會(huì)在環(huán)氧樹脂高溫固化成型過程中繼續(xù)氣化，從而導(dǎo)致環(huán)氧樹脂絕緣材料中產(chǎn)生氣泡，該氣泡會(huì)被固化在環(huán)氧樹脂絕緣材料中形成氣泡缺陷，使材料的電氣性能明顯下降。

(4)方法二中的納米顆粒由于尺寸效應(yīng)極易發(fā)生團(tuán)聚,從而導(dǎo)致納米顆粒在環(huán)氧樹脂中分散不均勻，影響納米摻雜對(duì)材料的改性效果。

(5)方法一、二中均使用恒溫水浴超聲分散方法，此種超聲分散方法易使環(huán)氧樹脂吸收水蒸氣，從而影響材料的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有混料工藝存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種全新的納米粉末摻雜絕緣材料改性的高壓氣流超聲波分散混料方法，解決了改性絕緣材料中納米功能材料局部團(tuán)聚和分布不均所致難以發(fā)揮效用問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種納米粉末摻雜絕緣材料改性的高壓氣流超聲波分散混料方法，包括如下三種方法：

(1)以氣體為載體，利用氣體噴射器將納米粉末以單個(gè)的細(xì)煙狀粒子形式噴灑到攪拌下的待改性基體溶液中，以防止納米粒子團(tuán)聚。

(2)利用高壓液體噴槍對(duì)待改性基體與納米粒子的混合液進(jìn)行高速噴射，對(duì)混合液產(chǎn)生沖擊力，以實(shí)現(xiàn)團(tuán)聚的納米顆粒在高速射流下的分離。

(3)為了實(shí)現(xiàn)納米顆粒與待改性基體的高度分散混合，在步驟(1)或步驟(2)的基礎(chǔ)上，將棒狀超聲分散儀直接插入混合溶液中，利用棒狀超聲分散儀對(duì)混合液進(jìn)一步高度分散。

上述三種方法的使用需要根據(jù)分散基體的粘度進(jìn)行確定，例如：當(dāng)分散基體的粘度較低(50Mpas以下)時(shí)，如：環(huán)氧樹脂升溫后粘度會(huì)變得比較低的，可以使用方法(1)、方法(1)和方法(2)的組合、方法(1)和方法(3)的組合以及方法(1)、方法(2)和方法(3)的組合，其中，使用三種方法的組合分散效果較好；當(dāng)分散基體的粘度較大(8000Mpas左右)時(shí)，只能單獨(dú)使用方法(1)或方法(1)和方法(3)的組合。

本發(fā)明所述的高壓氣流超聲波分散混料方法，是通過恒溫磁力攪拌器、棒式超聲分散儀、氣體噴射器、高壓液體噴槍和液體容器等配合操作來實(shí)現(xiàn)的。所述棒式超聲分散儀的功率可調(diào)，振動(dòng)子為棒狀，可直接插入待分散液中，通過調(diào)節(jié)功率并調(diào)節(jié)振動(dòng)子位置使每一個(gè)部位都能接收到超聲振蕩；高壓液體噴槍的噴射速度可調(diào)；氣體噴射器的噴射氣流的速度可調(diào)，只要始終保持出煙口以細(xì)煙狀態(tài)噴射納米煙即可，且噴射口處裝有濾網(wǎng)。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明混料過程中不使用易揮發(fā)性有毒溶劑；

(2)綠色環(huán)保，對(duì)實(shí)驗(yàn)人員無危害；

(3)無需揮發(fā)溶劑，簡(jiǎn)化混料工藝，可以提高制備效率；

(4)試樣固化過程中，無氣泡析出，可以提高良品率；

(5)本發(fā)明在混料過程中，納米粉末是以細(xì)煙狀態(tài)加入到待改性基體中的，納米粒子分散均勻。

(6)本發(fā)明利用高壓液體噴槍分離團(tuán)聚納米顆粒，使待改性基體的均一性與納米粉末分散的均勻性顯著提高。

(7)本發(fā)明使用功率可調(diào)的棒狀超聲分散儀，可以更好分離團(tuán)聚的納米粒子，使其分散更均勻。

(8)本發(fā)明使用的超聲分散儀可以直接作用于待改性基體，與水浴超聲分散方法相比，避免了超聲分散過程中待改性基體對(duì)水蒸氣的吸收，提高了材料的電氣性能。

附圖說明

圖1為各混料儀器設(shè)備裝配示意圖，圖中：1-氣體噴射器，2-納米粒子，3-濾網(wǎng)，4-高壓液體噴槍，5-環(huán)氧樹脂，6-導(dǎo)熱硅油，7-連接電線，8-超聲分散儀控制器，9-超聲分散儀振子，10-恒溫磁力攪拌器，11-液體容器，12-磁力攪拌子。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此，凡是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式提供了一種納米粉末摻雜絕緣材料改性的高壓氣流超聲波分散混料方法，其步驟如下：

以氣體為載體，利用氣體噴射器將納米粉末以單個(gè)的細(xì)煙狀粒子形式噴灑到恒溫磁力攪拌下的待改性基體溶液中，以防止納米粒子團(tuán)聚。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是，所述方法還包括如下步驟：

利用高壓液體噴槍對(duì)待改性基體與納米粒子的混合液進(jìn)行高速噴射，對(duì)混合液產(chǎn)生沖擊力，以實(shí)現(xiàn)團(tuán)聚的納米顆粒在高速射流下的分離。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是，為了實(shí)現(xiàn)納米顆粒與待改性基體的高度分散混合，將棒狀超聲分散儀直接插入納米顆粒與待改性基體的混合溶液中，利用棒狀超聲分散儀對(duì)混合液進(jìn)行分散。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式二不同的是，為了實(shí)現(xiàn)納米顆粒與待改性基體的高度分散混合，在高速噴射的同時(shí)，將棒狀超聲分散儀直接插入混合溶液中，利用棒狀超聲分散儀對(duì)混合液進(jìn)行分散。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式以液體硅橡膠為例，液體硅橡膠納米復(fù)合材料的高壓氣流超聲波分散混料方法如下：

以氣體為載體，利用氣體噴射器將納米粉末以單個(gè)的細(xì)煙狀粒子形式噴灑到高速分散機(jī)攪拌下的液體硅橡膠中。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)納米顆粒與液體硅橡膠的高度分散混合，還可以將棒狀超聲分散儀直接插入納米顆粒與液體硅橡膠的混合溶液中，利用棒狀超聲分散儀對(duì)混合液進(jìn)行分散。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式以配備納米粒子濃度為1％的E51環(huán)氧樹脂為例，環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的高壓氣流超聲波分散混料方法如下：

(1)稱量99g E51環(huán)氧樹脂，固定在溫度為70℃恒溫磁力攪拌器上，10min后打開磁力攪拌開關(guān)，轉(zhuǎn)速設(shè)定為1000r/min。

(2)將1g納米粒子填入氣體噴射器，固定于液體容器上方，然后將高壓液體噴槍和棒式超聲分散儀按圖1裝配到位。

(3)啟動(dòng)高壓液體噴槍、氣體噴射器和棒式超聲分散儀，調(diào)節(jié)氣體流速，氣體流速以噴射口納米粒子噴射狀態(tài)為準(zhǔn)，即恰好為淡淡的細(xì)煙裝態(tài)，使系統(tǒng)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。

(4)納米粉末添加完畢后，關(guān)閉氣體噴射器；30min后關(guān)閉其它儀器，初步混料過程結(jié)束。