本發(fā)明涉及堵漏材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于GIS電氣設(shè)備密封的新型環(huán)氧納米復(fù)合絕緣材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

SF6氣體具有良好的電氣絕緣性能及優(yōu)異的滅弧性能，廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備之中。但SF6絕緣設(shè)備在使用過程中常伴隨有SF6泄漏的問題，SF6泄漏會導(dǎo)致其絕緣性能與滅弧性能均大幅下降。本文針對SF6氣體絕緣設(shè)備氣體泄漏問題，制備了一種用于GIS電氣設(shè)備密封的新型環(huán)氧納米復(fù)合絕緣材料，并基于此類材料研究了現(xiàn)場堵漏技術(shù)。本文分析了無機納米填料的質(zhì)量分數(shù)及固化劑與樹脂的配比對堵漏材料性能的影響，確定了修復(fù)材料雙組分膠體系的配方，提出了一種簡單的現(xiàn)場帶壓封堵工藝，搭建了SF6氣體絕緣設(shè)備試驗裝置，研究了新型堵漏材料在壓力為0.8Mpa條件下180天內(nèi)的堵漏情況，結(jié)果表明該新型堵漏材料滿足SF6氣體絕緣設(shè)備泄露點帶壓封堵的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種可提高粘接強度，電絕緣性能，同時使固化速度得到提高的堵漏材料。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是雙組分膠作為基材，該雙組分膠的組分包括環(huán)氧樹脂體系和固化劑體系，其比例為1:1至1:3。

采用上述技術(shù)方案，通過環(huán)氧樹脂和固化劑形成復(fù)合物，該含環(huán)氧樹脂和固化劑的復(fù)合物具有高粘接強度，電絕緣性能良好，固化收縮率小的性能。同時由于固化體系的加入，固化速度得到提高，在常溫下可在較短時間內(nèi)固化。

本發(fā)明的進一步改進在于，該含環(huán)氧樹脂和固化劑的復(fù)合物還包括功能性填料組成。使用功能性調(diào)料，提高膠體材料混合后的黏度和抗剪切能力。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，環(huán)氧樹脂體系采用環(huán)氧樹脂E44。環(huán)氧樹脂E44具有高粘接強度，電絕緣性能良好，可常溫固化，固化收縮率小的性能。

本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是，提供一種可與環(huán)氧樹脂發(fā)生固化反應(yīng)，且能提高固化速度的材料。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，具體步驟如下：

（A）選取了如下型號的固化劑進行固化特性試驗：SF-MFA-39；TE-80；LT-45；2Y-A1；2Y-F52；

(B)測量每種固化劑對環(huán)氧樹脂E44進行凝膠固化所需的時間。

如圖1所示，SF-MA-39及TE-80由于固化時間過長，不適合作為現(xiàn)場堵漏修復(fù)作業(yè)材料使用。LT-45的固化速度受固化劑配比影響較大，操作時必須嚴格控制配比，且耐熱性不好，遇高溫容易軟化。2Y-A1固化后材料脆性比較大，物理性能不優(yōu)秀。最好的固化劑是FS-2B，選取FS-2B作為固化劑。

本發(fā)明還要解決的另一個問題是，提供一種提高雙組分膠在混合后的固化初期強度和抗剪切壓力能力的功能性填料。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，具體步驟如下：

(A)選取無機納米粉末顆粒作為功能性填料，包括有納米碳酸鈣、納米碳化硅、納米二氧化硅及納米氧化鋅粉

(B)用固化反應(yīng)到達峰值溫度的時間來衡量固化反應(yīng)速度。測量不同功能性材料在不同用量下，固化反應(yīng)到達峰值溫度的時間表征出功能性材料對固化反應(yīng)速度的影響，如圖2、圖3、圖4、圖5所示，從實驗結(jié)果知道，納米鋅粉的含量可以加快修復(fù)材料固化反應(yīng)的速度，減少固化時間，而增加納米碳化硅的含量則會增加固化時間；納米二氧化硅和納米碳酸鈣對固化速度的影響不大。納米二氧化硅主要影響的是修復(fù)材料的粘稠度，試驗顯示當(dāng)納米二氧化硅在修復(fù)材料中的占比達到7.5%及以上時，修復(fù)材料的粘稠度大幅度增加。

本發(fā)明需要解決的最后一個問題是，研究出雙組修復(fù)材料的配方比例，得到合適的固化速度。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，具體步驟如下：

環(huán)氧樹脂體系和固化劑體系，其比例為1:1至1:3。該比例配方修復(fù)材料具有較好的粘稠度，同時在常溫下可在3分鐘左右初步固化。

采用本發(fā)明的技術(shù)方案，其產(chǎn)生的有益效果是：制備了一種用于GIS電氣設(shè)備密封的新型環(huán)氧納米復(fù)合絕緣材料。通過樹脂、固化劑形成樹脂的固化體系，該材料具有高粘接強度，電絕緣性能良好，固化收縮率小的性能。同時由于固化體系的加入，固化速度得到提高，在常溫下可在較短時間內(nèi)固化，而且具有工藝簡單可靠、封堵效果良好持續(xù)的特點，可以滿足SF6氣體絕緣設(shè)備泄漏帶壓堵漏修復(fù)的應(yīng)用要求。

附圖說明

圖1為不同固化劑對環(huán)氧樹脂E44進行凝膠固化所需的時間；

圖2為修復(fù)材料加入納米碳化硅溫度變化曲線；

圖3為修復(fù)材料加入納米二氧化硅后溫度變化曲線；

圖4為修復(fù)材料加入納米碳酸鈣后溫度變化曲線；

圖5為修復(fù)材料加入納米鋅粉后溫度變化曲線；

圖6為實施例1中氣壓隨時間變化曲線；

圖7為實施例2中氣壓隨時間變化曲線。

具體實施方式

實施例 1

一種用于GIS電氣設(shè)備密封的新型環(huán)氧納米復(fù)合絕緣材料的組分包括：環(huán)氧樹脂體系和固化劑體系。

含環(huán)氧樹脂體系和固化劑體系的復(fù)合物的具體制備步驟如下：

（a）準(zhǔn)備原料： 環(huán)氧樹脂E44、固化劑FS-2B、納米二氧化硅、納米碳化硅、納米碳酸鈣、納米鋅粉，所用原料均為分析純

（b）組分（環(huán)氧樹脂體系）的制備：取33g環(huán)氧樹脂E44、12g納米鋅粉、30g納米碳酸鈣、10.5g納米二氧化硅、63g納米碳化硅放入高速攪拌機中，以3000轉(zhuǎn)/min攪拌30min，然后取出攪拌好的堵漏材料從高速攪拌機中取出，放在操作板上，用鏟子將其碾壓、混合，直至其變?yōu)槊鎴F狀，再將其放入陰涼處待用。

（c）組分（固化劑體系）的制備:取30g固化劑FS-2B、11g納米鋅粉、33g納米碳酸鈣、9g納米二氧化硅、68g納米碳化硅放入高速攪拌機中，以3000轉(zhuǎn)/min攪拌30min，然后取出攪拌好的堵漏材料從高速攪拌機中取出，放在操作板上，用鏟子將其碾壓、混合，直至其變?yōu)槊鎴F狀，再將其放入陰涼處待用。

（d）修復(fù)材料雙組分膠體系的配制：將環(huán)氧樹脂和固化劑按2：1的比例復(fù)合成最終的堵漏材料。

為了驗證封堵材料和封堵方法在現(xiàn)場使用的效果，選用一帶孔罐體充入SF6氣體，并使罐體壓力達到0.8Mpa模擬氣體絕緣設(shè)備。罐體開孔的直徑為1mm模擬可能出現(xiàn)的最大直徑砂眼。先使用軟金屬填塞的方法，把5A保險絲用鈍頭點沖反復(fù)向孔洞處填塞，再用改錐輕輕敲實。再用凹形鋁薄片涂抹修復(fù)材料對泄漏點進行封堵。最后將肥皂水刷在修復(fù)點及其周圍區(qū)域，觀察有無氣泡出現(xiàn)以便判定是否有氣體泄漏。

為驗證封堵材料的長期使用效果，將封堵罐體置于室外環(huán)境，并記錄180天內(nèi)封堵位置有無氣體泄漏的情況。

如圖6所示，剛開始其罐內(nèi)氣壓隨時間變化曲線斜率絕對值較大，漏氣現(xiàn)象較明顯，隨著時間的推移，其斜率絕對值越來越小，即曲線越來越平滑，說明漏氣程度越來越小。

封堵前設(shè)備存在泄漏情況，而封堵180天后，壓力容器里氣壓在0.7Mpa左右，處于正常氣壓狀態(tài)，滿足工況要求。說明采用的封堵材料和封堵方法工藝是有效的，可以解決六氟化硫氣體絕緣設(shè)備泄漏問題，并能長期保證封堵效果可靠。

實施例 2

一種用于GIS電氣設(shè)備密封的新型環(huán)氧納米復(fù)合絕緣材料的組分包括：環(huán)氧樹脂體系和固化劑體系。

含環(huán)氧樹脂體系和固化劑體系的復(fù)合物的具體制備步驟如下：

（a）準(zhǔn)備原料： 環(huán)氧樹脂E44、固化劑FS-2B、納米二氧化硅、納米碳化硅、納米碳酸鈣、納米鋅粉，所用原料均為分析純

（b）組分（環(huán)氧樹脂體系）的制備：取25g環(huán)氧樹脂E44、8g納米鋅粉、18g納米碳酸鈣、6g納米二氧化硅、43g納米碳化硅放入高速攪拌機中，以3500轉(zhuǎn)/min攪拌30min，然后取出攪拌好的堵漏材料從高速攪拌機中取出，放在操作板上，用鏟子將其碾壓、混合，直至其變?yōu)槊鎴F狀，再將其放入陰涼處待用。

（c）組分（固化劑體系）的制備:取23g固化劑FS-2B、7g納米鋅粉、20g納米碳酸鈣、6g納米二氧化硅、44g納米碳化硅放入高速攪拌機中，以3000轉(zhuǎn)/min攪拌35min，然后取出攪拌好的堵漏材料從高速攪拌機中取出，放在操作板上，用鏟子將其碾壓、混合，直至其變?yōu)槊鎴F狀，再將其放入陰涼處待用。

（d）修復(fù)材料雙組分膠體系的配制：將環(huán)氧樹脂和固化劑按1：1的比例復(fù)合成最終的堵漏材料。

為了驗證封堵材料和封堵方法在現(xiàn)場使用的效果，選用一帶孔罐體充入SF6氣體，并使罐體壓力達到0.8Mpa模擬氣體絕緣設(shè)備。罐體開孔的直徑為1mm模擬可能出現(xiàn)的最大直徑砂眼。先使用軟金屬填塞的方法，把5A保險絲用鈍頭點沖反復(fù)向孔洞處填塞，再用改錐輕輕敲實。再用凹形鋁薄片涂抹修復(fù)材料對泄漏點進行封堵。最后將肥皂水刷在修復(fù)點及其周圍區(qū)域，觀察有無氣泡出現(xiàn)以便判定是否有氣體泄漏。

為驗證封堵材料的長期使用效果，將封堵罐體置于室外環(huán)境，并記錄180天內(nèi)封堵位置有無氣體泄漏的情況。

如圖7所示，剛開始其罐內(nèi)氣壓隨時間變化曲線斜率絕對值較大，漏氣現(xiàn)象較明顯，隨著時間的推移，其斜率絕對值越來越小，即曲線越來越平滑，說明漏氣程度越來越小。

封堵前設(shè)備存在泄漏情況，而封堵180天后，壓力容器里氣壓在0.7Mpa左右，處于正常氣壓狀態(tài)，滿足工況要求。說明采用的封堵材料和封堵方法工藝是有效的，可以解決六氟化硫氣體絕緣設(shè)備泄漏問題，并能長期保證封堵效果可靠。

最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本發(fā)明的保護范圍。