一種自愈式金屬化電容器用蠟的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自愈式金屬化電容器用蠟，所述自愈式金屬化電容器用蠟配方如下：微晶蠟：10%~30%，植物油：60%~80%，端羥基改性液體橡膠：3%~5%，油凝膠劑：1%~5%，氫化丁苯橡膠：0.1%~2%。本發(fā)明還提供了一種自愈式金屬化電容器用蠟的制備方法。本發(fā)明制備的自愈式金屬化電容器用蠟低溫收縮率小，高溫不滲油，而且對電容器的聚丙膜幾乎無溶脹。
【專利說明】一種自愈式金屬化電容器用蠟
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種灌封材料，特別是一種自愈式金屬化電容器的絕緣灌封材料。
【背景技術(shù)】
[0002]在電氣行業(yè)，自愈式金屬化電容器作為電子元件中的一員，以其優(yōu)異的性價比、穩(wěn)定的無功補償安全性而發(fā)展迅速，隨著電氣制造技術(shù)的不斷改進(jìn)和提高，對電容器絕緣灌封材料的性能要求也在不斷提高。 [0003]灌封蠟是目前多數(shù)的低壓并聯(lián)電容器制造廠家的首選，因其具有良好的電性能、耐熱性能和老化穩(wěn)定性能，而且價格低廉。但蠟是固體浸潰灌封料，會產(chǎn)生收縮和開裂，形成的孔隙易導(dǎo)致電離現(xiàn)象，并在較高的電壓下放電，發(fā)生擊穿，收縮過程中還可能對元件及殼體產(chǎn)生損傷以及使噴金層脫落。而且蠟中總含有低碳烴(主要為礦物油)，即使在固體狀態(tài)下，低碳烴在高低溫變化時也易從蠟中析出，對聚丙膜產(chǎn)生溶脹而破壞電容器。所以需要對蠟進(jìn)行改性，降低體積收縮率和減少對聚丙膜的溶脹。
[0004]中國專利CN101173158A、中國專利 CN102367331A、中國專利 CN102382474A、文獻(xiàn)《電力電容器用浸潰灌封蠟的開發(fā)與應(yīng)用》(當(dāng)代化工，第36卷第4期)等資料都涉及對石油蠟進(jìn)行改性，有效減少蠟的收縮率，但并不能解決石油蠟中的低碳烴(主要為礦物油)對聚丙膜的溶脹以及油的滲漏問題，因此仍然無法杜絕固體蠟?zāi)虝r收縮現(xiàn)象和對電容器中聚丙膜的溶脹現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種低溫收縮率小，高溫不滲油，而且對電容器的聚丙膜幾乎無溶脹的自愈式金屬化電容器用蠟。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種自愈式金屬化電容器用蠟，其特征在于，所述自愈式金屬化電容器用蠟配方如下(按質(zhì)量百分比):
微晶蠟10%~30%
植物油60%~80%
端羥基改性液體橡膠 3%~5%
油凝膠劑1%~5%
氫化丁苯橡膠0.1%~2%。
[0007]優(yōu)選的，所述自愈式金屬化電容器用蠟配方如下:
微晶蠟12%~24%
植物油62%~78%
端羥基改性液體橡膠 3%~5%
油凝膠劑1%~5%
氫化丁苯橡膠0.1%~2%。
[0008]優(yōu)選的，所述自愈式金屬化電容器用蠟配方如下:微晶蠟20%
植物油70%
端羥基改性液體橡膠 4.9%
油凝膠劑5%
氫化丁苯橡膠0.1%。
[0009]優(yōu)選的，所述自愈式金屬化電容器用蠟配方如下:
微晶蠟22%
植物油70%
端羥基改性液體橡膠 4%
油凝膠劑3%
氫化丁苯橡膠1%。
[0010]優(yōu)選的，所述微晶蠟是80號微晶蠟。
[0011]優(yōu)選的，所述植物油是菜籽油、花生油、棉籽油、大豆油和棕櫚油中的一種，或上述植物油中的兩種及兩種以上的任意組合的混合物。這些油在90°C左右都可以任意比例和80號微晶蠟均勻混合。
[0012]優(yōu)選的，所述油凝膠劑是氫化蓖麻油和羥基改性硬脂酸比例為1:廣2的混合物。氫化蓖麻油和植物油形成凝膠強度不足，耐溫性不足，溫度稍高則凝膠破壞；羥基改性硬脂酸形成的凝膠狀態(tài)很好，熔點也適中，但必須控制添加量，因為所帶羥基會導(dǎo)致材料絕緣性下降。所以優(yōu)選用氫化蓖麻油:羥基改性硬脂酸比例為I 2的混合物。
[0013]優(yōu)選的，所述端羥基改性液體橡膠是端羥基鏈烯烴類液體橡膠、端羥基二烯類液體橡膠，或它們的混合物。
[0014]優(yōu)選的，所述端羥基改性液體橡膠是端羥基二烯類液體橡膠，粘度不小于5000cps(30°C),羥基含量不大于lmmol/g。
[0015]優(yōu)選的，所述端羥基改性液體橡膠是羥基封端聚丁二烯。
[0016]氫化丁苯橡膠和礦物油按一定比例混合可制成透明果凍狀物質(zhì)。微晶蠟中含有通常不大于5%含量的礦物油，高低溫變化時會游離出來同聚丙膜發(fā)生接觸而產(chǎn)生溶脹。為了消除這少量的礦物油對聚丙膜的溶脹，采用氫化丁苯橡膠將它固化。
[0017]在現(xiàn)有技術(shù)中，植物油(帶極性基團(tuán))和石油蠟(完全非極性)雖然能加熱混合在一起，但相容性并不佳，固體狀態(tài)下會滲油，高低溫變化時滲油更快。要想兩種材料能完美混合，需要帶少量極性基團(tuán)但又不影響電絕緣性能的材料進(jìn)行搭橋，發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)試驗，目前確定端羥基液體橡膠是首選。少量的端羥基液體橡膠同氫化丁苯橡膠能形成果凍狀物質(zhì)，這樣由氫化丁苯橡膠和端羥基液體橡膠、微晶蠟(中的礦物油)組成的果凍蠟(觸感)和由油凝膠劑、植物油組成的固體凝膠就完美地混合在了一起，固體狀態(tài)下不會滲油，解決了石油蠟和植物油直接混合滲油的缺陷。
[0018]本發(fā)明還提供一種自愈式金屬化電容器用蠟的制備方法，所述制備方法包括以下步驟:
(一)、將微晶蠟預(yù)先熔化，加入氫化丁苯橡膠，攪拌；
(二)、添加端羥基改性液體橡膠,攪拌；
(三)、再添加油凝膠劑，攪拌；(四)、最后慢慢加入植物油，攪拌；
(五)、放料冷卻成型即得所述自愈式金屬化電容器用蠟。
[0019]優(yōu)選的，所述步驟(一)在溫度120±5°C下進(jìn)行，攪拌時間為60~90 min，攪拌轉(zhuǎn)速 60 r/min ；
所述步驟(二)在溫度100±5°C下進(jìn)行，攪拌時間為60~90 min，攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min ；所述步驟(三)和(四)在溫度不低于90°C下進(jìn)行，攪拌時間不少于60 min，攪拌轉(zhuǎn)速60r/min。 [0020]本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，其特殊性在于加料的次序，特別是植物油一定要最后添加。如果提前添加了就會先和氫化丁苯橡膠形成凝膠，而這種凝膠是不穩(wěn)定的，會滲油。同理，端羥基改性液體橡膠及微晶蠟中的礦物油也會和油凝膠劑形成凝膠，但不穩(wěn)定。所以一定要讓微晶蠟和氫化丁苯膠高溫熔化混合后再添加端羥基改性液體橡膠形成穩(wěn)定凝膠，然后再添加油凝膠劑。
[0021]本發(fā)明提供的自愈式金屬化電容器用蠟在常溫下為固體蠟狀物，但觸感為硬的凝膠狀，低溫下體積收縮率極小，一般不大于4%，更關(guān)鍵的是收縮時幾乎無徑向收縮，如灌封在電容器中，在_35°C下只看到蠟整體向下收縮，蠟同電容器殼之間看不到脫層空隙。高溫55°C時觸感為軟的果凍狀，一點也不滲油。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是:由氫化丁苯橡膠和端羥基液體橡膠、微晶蠟(中的礦物油)組成的果凍蠟和由油凝膠劑、植物油組成的固體凝膠良好的混合在一起，低溫收縮率小，高溫不滲油；而且固體狀態(tài)下，產(chǎn)品中的低碳烴被填充到氫化丁苯橡膠中成為具空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的彈性體，溫度變化時也不會再游離在產(chǎn)品中，故而對電容器的聚丙膜幾乎無溶脹。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。
[0024]實施例1
步驟(一)、將10份微晶蠟預(yù)先熔化，加入0.1份氫化丁苯橡膠，控制溫度在120±5°C，攪拌60 min,攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min ；
步驟(二)、再添加4.9份端羥基聚丁二烯，控制溫度100±5°C，攪拌60 min，攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min ；
步驟(三)、再添加5份油凝膠劑，控制溫度不低于90°C，攪拌60 min，攪拌轉(zhuǎn)速60 r/
min ；
步驟(四)、最后慢慢加入80份植物油，控制溫度不低于90°C，攪拌60 min,攪拌轉(zhuǎn)速60r/min ；
步驟(五)、放料冷卻成型即得所述自愈式金屬化電容器用蠟。
[0025]實施例2:
步驟(一)、將20份微晶蠟預(yù)先熔化，加入0.1份氫化丁苯橡膠，控制溫度在120±5°C，攪拌70 min,攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min ；
步驟(二)、再添加4.9份端羥基聚丁二烯，控制溫度100±5°C，攪拌70 min，攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min ；
步驟(三)、再添加5份油凝膠劑，控制溫度不低于90°C，攪拌60 min，攪拌轉(zhuǎn)速60 r/
min ；
步驟(四)、最后慢慢加入70份植物油，控制溫度不低于90°C，攪拌70 min,攪拌轉(zhuǎn)速60r/min ；
步驟(五)、放料冷卻成型即得所述自愈式金屬化電容器用蠟。
[0026]實施例3:
步驟(一)、將30份微晶蠟預(yù)先熔化，加入0.1份氫化丁苯橡膠，控制溫度在120±5°C，攪拌80 min，攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min ；
步驟(二)、再添加4.9份端羥基聚丁二烯，控制溫度100±5°C，攪拌80 min，攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min ；
步驟(三)、再添加5份油凝膠劑，控制溫度不低于90°C，攪拌60 min，攪拌轉(zhuǎn)速60 r/
min ； 步驟(四)、最后慢慢加入60份植物油，控制溫度不低于90°C，攪拌60 min,攪拌轉(zhuǎn)速60r/min ；
步驟(五)、放料冷卻成型即得所述自愈式金屬化電容器用蠟。
[0027]實施例4:
步驟(一)、將10份微晶蠟預(yù)先熔化，加入2份氫化丁苯橡膠，控制溫度在120±5°C，攪拌90 min,攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min ；
步驟(二)、再添加3份端羥基聚丁二烯，控制溫度100 ±5 °C，攪拌90 min，攪拌轉(zhuǎn)速60r/min ；
步驟(三)、再添加5份油凝膠劑，控制溫度不低于90°C，攪拌60 min，攪拌轉(zhuǎn)速60 r/
min ；
步驟(四)、最后慢慢加入80份植物油，控制溫度不低于90°C，攪拌60 min,攪拌轉(zhuǎn)速60r/min ；
步驟(五)、放料冷卻成型即得所述自愈式金屬化電容器用蠟。
[0028]實施例5
微晶蠟20份，植物油70份，端羥基聚丁二烯3份，油凝膠劑5份，氫化丁苯橡膠2份按上述制備方法生產(chǎn)完成。
[0029]實施例6
微晶蠟30份，植物油60份，端羥基聚丁二烯3份，油凝膠劑5份，氫化丁苯橡膠2份按上述方法生產(chǎn)完成。
[0030]實施例7
微晶蠟14份，植物油80份，端羥基聚丁二烯4份，油凝膠劑1份，氫化丁苯橡膠1份按上述方法生產(chǎn)完成。
[0031]實施例8
微晶蠟24份，植物油70份，端羥基聚丁二烯4份，油凝膠劑1份，氫化丁苯橡膠1份按上述方法生產(chǎn)完成。
[0032]實施例9微晶蠟30份，植物油64份，端羥基聚丁二烯4份，油凝膠劑1份，氫化丁苯橡膠1份按上述方法生產(chǎn)完成。
[0033]實施例10
微晶蠟12份，植物油80份，端羥基聚丁二烯4份，油凝膠劑3份，氫化丁苯橡膠1份按上述方法生產(chǎn)完成。
[0034]實施例11
微晶蠟22份，植物油70份，端羥基聚丁二烯4份，油凝膠劑3份，氫化丁苯橡膠1份按上述方法生產(chǎn)完成。
[0035]實施例12
微晶蠟30份，植物油62份，端羥基聚丁二烯4份，油凝膠劑3份，氫化丁苯橡膠1份按上述方法生產(chǎn)完成。
[0036]實施例13
對以上實施例廣12制成的自愈式金屬化電容器用蠟和現(xiàn)有電容器上使用的灌封蠟比較例廣2進(jìn)行性能比較測試，結(jié)果示于表1。
[0037]表1中“對膜的溶脹”性能測試如下:將未裝外殼的電容器元器件熱浸蠟，進(jìn)行O~55°C之間高低溫循環(huán)30d，然后恒溫85°C直到蠟熔化，聚出該膜，觀察膜的溶脹情況?！盁o”表示未觀察到膜有溶脹情況?！懊黠@”表示膜存在明顯的溶脹現(xiàn)象。溶脹現(xiàn)象容易導(dǎo)致噴金層脫落，產(chǎn)生局部過熱，造成短路，嚴(yán)重影響電容器的使用壽命。
[0038]表1中“滲油情況”性能測試如下:將蠟產(chǎn)品制成dXh=50X20mm圓柱體，放置在白卡紙的正中間，放置在55°C的恒溫箱中24h，然后取出移走蠟柱，查看白卡紙的油潰大小?！盁o”表示無滲油，油潰不大于蠟柱底面積。“有”表示有滲油，油潰大于蠟柱底面積。
[0039]通過表1的比較可以見到，本發(fā)明制成的自愈式金屬化電容器用蠟具有較低的體積收縮率，并且很好地克服了現(xiàn)有灌封臘存在的對膜的溶脹問題和滲油情況。
[0040]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是:由氫化丁苯橡膠和端羥基液體橡膠、微晶蠟(中的礦物油)組成的果凍蠟和由油凝膠劑、植物油組成的固體凝膠良好的混合在一起，低溫收縮率小，高溫不滲油；而且固體狀態(tài)下，產(chǎn)品中的低碳烴被填充到氫化丁苯橡膠中成為具空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的彈性體，溫度變化時也不會再游離在產(chǎn)品中，故而對電容器的聚丙膜幾乎無溶脹。
[0041]在上述實施例中，自愈式金屬化電容器用蠟配方按如下質(zhì)量百分比任意組合: 微晶蠟10%~30%
植物油60%~80%
端羥基改性液體橡膠 3%~5%
油凝膠劑1%~5%
氫化丁苯橡膠0.1%~2%。
[0042]其中，所述植物油是菜籽油、花生油、棉籽油、大豆油和棕櫚油中的一種，或上述植物油中的兩種及兩種以上的任意組合的混合物。這些油在90°C左右都可以任意比例和80號微晶蠟均勻混合。
[0043]其中，所述油凝膠劑是氫化蓖麻油和羥基改性硬脂酸比例為1:廣2的混合物。氫化蓖麻油和植物油形成凝膠強度不足，耐溫性不足，溫度稍高則凝膠破壞；羥基改性硬脂酸形成的凝膠狀態(tài)很好，熔點也適中，但必須控制添加量，因為所帶羥基會導(dǎo)致材料絕緣性下降。所以優(yōu)選用氫化蓖麻油:羥基改性硬脂酸比例為1:廣2的混合物。
[0044]其中，所述端羥基改性液體橡膠是端羥基鏈烯烴類液體橡膠、端羥基二烯類液體橡膠，或它們的混合物。
[0045]其中，所述端羥基改性液體橡膠是端羥基二烯類液體橡膠，粘度不小于5000cps(30°C),羥基含量不大于lmmol/g。
[0046]其中，所述端羥基改性液體橡膠是羥基封端聚丁二烯。
[0047]氫化丁苯橡膠和礦物油按一定比例混合可制成透明果凍狀物質(zhì)。微晶蠟中含有通常不大于5%含量的礦物油，高低溫變化時會游離出來同聚丙膜發(fā)生接觸而產(chǎn)生溶脹。為了消除這少量的礦物油對聚丙膜的溶脹，采用氫化丁苯橡膠將它固化。
[0048]在現(xiàn)有技術(shù)中，植物油(帶極性基團(tuán))和石油蠟(完全非極性)雖然能加熱混合在一起，但相容性并不佳，固體狀態(tài)下會滲油，高低溫變化時滲油更快。要想兩種材料能完美混合，需要帶少量極性基團(tuán)但又不影響電絕緣性能的材料進(jìn)行搭橋，發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)試驗，目前確定端羥基液體橡膠是首選。少量的端羥基液體橡膠同氫化丁苯橡膠能形成果凍狀物質(zhì)，這樣由氫化丁苯橡膠和端羥基液體橡膠、微晶蠟(中的礦物油)組成的果凍蠟(觸感)和由油凝膠劑、植物油組成的固體凝膠就完美地混合在了一起，固體狀態(tài)下不會滲油，解決了石油蠟和植物油直接混合滲油的缺陷。
[0049]在自愈式金屬 化電容器用蠟的制備方法步驟中，各參數(shù)取值在如下范圍內(nèi)任意設(shè)定:
所述步驟(一)在溫度120 ±5 °C下進(jìn)行，攪拌時間為60~90 min，攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min ；所述步驟(二)在溫度100±5°C下進(jìn)行，攪拌時間為60~90 min，攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min ；所述步驟(三)和(四)在溫度不低于90°C下進(jìn)行，攪拌時間不少于60 min，攪拌轉(zhuǎn)速60r/min。
[0050]本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，其特殊性在于加料的次序，特別是植物油一定要最后添加。如果提前添加了就會先和氫化丁苯橡膠形成凝膠，而這種凝膠是不穩(wěn)定的，會滲油。同理，端羥基改性液體橡膠及微晶蠟中的礦物油也會和油凝膠劑形成凝膠，但不穩(wěn)定。所以一定要讓微晶蠟和氫化丁苯膠高溫熔化混合后再添加端羥基改性液體橡膠形成穩(wěn)定凝膠，然后再添加油凝膠劑。
[0051]本發(fā)明提供的自愈式金屬化電容器用蠟在常溫下為固體蠟狀物，但觸感為硬的凝膠狀，低溫下體積收縮率極小，一般不大于4%，更關(guān)鍵的是收縮時幾乎無徑向收縮，如灌封在電容器中，在_35°C下只看到蠟整體向下收縮，蠟同電容器殼之間看不到脫層空隙。高溫55°C時觸感為軟的果凍狀，一點也不滲油。
[0052]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是:由氫化丁苯橡膠和端羥基液體橡膠、微晶蠟(中的礦物油)組成的果凍蠟和由油凝膠劑、植物油組成的固體凝膠良好的混合在一起，低溫收縮率小，高溫不滲油；而且固體狀態(tài)下，產(chǎn)品中的低碳烴被填充到氫化丁苯橡膠中成為具空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的彈性體，溫度變化時也不會再游離在產(chǎn)品中，故而對電容器的聚丙膜幾乎無溶脹。
[0053]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種自愈式金屬化電容器用蠟，其特征在于，所述自愈式金屬化電容器用蠟配方如下: 微晶蠟10%~30% 植物油60%~80% 端羥基改性液體橡膠 3%~5% 油凝膠劑1%~5% 氫化丁苯橡膠0.1%~2%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自愈式金屬化電容器用蠟，其特征在于，所述自愈式金屬化電容器用蠟配方如下: 微晶蠟12%~24% 植物油62%~78% 端羥基改性液體橡膠 3%~5% 油凝膠劑1%~5% 氫化丁苯橡膠0.1%~2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自愈式金屬化電容器用蠟，其特征在于，所述自愈式金屬化電容器用蠟配方如下: 微晶蠟22% 植物油70% 端羥基改性液體橡膠 4% 油凝膠劑3% 氫化丁苯橡膠1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一所述的自愈式金屬化電容器用蠟，其特征在于，所述微晶蠟是80號微晶臘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一所述的自愈式金屬化電容器用蠟，其特征在于，所述植物油是菜籽油、花生油、棉籽油、大豆油和棕櫚油中的一種，或上述植物油中的兩種及兩種以上的任意組合的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求f3任一所述的自愈式金屬化電容器用蠟，其特征在于，所述油凝膠劑是氫化蓖麻油和羥基改性硬脂酸比例為I 2的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一所述的自愈式金屬化電容器用蠟，其特征在于，所述端羥基改性液體橡膠是端羥基鏈烯烴類液體橡膠、端羥基二烯類液體橡膠，或它們的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一所述的自愈式金屬化電容器用蠟，其特征在于，所述端羥基改性液體橡膠是羥基封端聚丁二烯。
9.一種自愈式金屬化電容器用蠟的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟: (一)、將微晶蠟預(yù)先熔化，加入氫化丁苯橡膠，攪拌； (二)、添加端羥基改性液體橡膠,攪拌； (三)、再添加油凝膠劑，攪拌； (四)、最后慢慢加入植物油，攪拌； (五)、放料冷卻成型即得所述自愈式金屬化電容器用蠟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自愈式金屬化電容器用蠟的制備方法，其特征在于，所述步驟(一)在溫度120 ±5 °C下進(jìn)行，攪拌時間為60~90 min，攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min ； 所述步驟(二)在溫度100±5°C下進(jìn)行，攪拌時間為60~90 min，攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min ；所述步驟(三)和(四)在 溫度不低于90°C下進(jìn)行，攪拌時間不少于60 min，攪拌轉(zhuǎn)速60r/min。
【文檔編號】C08K5/101GK103540143SQ201210228840
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月4日
【發(fā)明者】李毅, 劉家芳 申請人:江蘇泰爾新材料股份有限公司