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(guó)電力行業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)對(duì)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(duì)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(lái)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(jí)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(shì)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(shì)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(guò)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(duì)接地網(wǎng)的電位差，將網(wǎng)孔中心對(duì)地網(wǎng)接地極的最大電位差稱(chēng)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(shì)限制在規(guī)范要求的安全值范圍內(nèi)。

目前國(guó)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(chǎng)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(guó)內(nèi)的接地規(guī)范僅對(duì)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(méi)有交代完整或根本沒(méi)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(shì)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?lèi)毫忧闆r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(lái)極大的安全隱患，而且也無(wú)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(shì)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(chǎng)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(duì)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(guò)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(duì)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(shù)脂19～38份、丙烯酸樹(shù)脂12～28份、異氰酸酯11～25份、消泡劑2～5份、潤(rùn)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(shù)脂32份、丙烯酸樹(shù)脂25份、異氰酸酯21份、消泡劑3份、潤(rùn)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(shù)脂和丙烯酸樹(shù)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(rùn)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(shù)脂和丙烯酸樹(shù)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(rùn)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(shù)脂19份、丙烯酸樹(shù)脂12份、異氰酸酯11份、消泡劑2份、潤(rùn)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(shù)脂和丙烯酸樹(shù)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(rùn)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(shù)脂32份、丙烯酸樹(shù)脂25份、異氰酸酯21份、消泡劑3份、潤(rùn)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(shù)脂和丙烯酸樹(shù)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(rùn)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(shù)脂38份、丙烯酸樹(shù)脂28份、異氰酸酯25份、消泡劑5份、潤(rùn)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(shù)脂和丙烯酸樹(shù)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(rùn)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(duì)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(shù)脂32份、丙烯酸樹(shù)脂25份、異氰酸酯21份、消泡劑3份、潤(rùn)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(shù)脂和丙烯酸樹(shù)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(rùn)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(duì)實(shí)施例1～3和對(duì)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(cè)，結(jié)果如下表所示：