用于浇注核电用中压树脂母线的合成树脂组合物及其制备和使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种绝缘材料，尤其涉及用于浇注核电用中压树脂母线的合成树脂组 合物及其制备和使用方法。
【背景技术】
[0002] 随着人类对能源需求的加大，核电已成为一种常规能源，但核电设备在制造和运 行时，对安全和可靠性的要求却越来越高，在核电站发电机组输配电中，为了保证输配电的 安全可靠性，需要一套运行安全稳定，60年免维护的母线输配电系统。在核电现有电力传输 技术中，要求中压母线在保证安全稳定传输电力的同时，具有结构紧凑的特点，需在其表面 设置绝缘层，环氧树脂是目前公认的一种良好的绝缘材料，其分子结构是以分子链中含有 活泼的环氧基团为特征，其和相应的固化剂混合后，可以浇注在母线表面，环氧基团和固化 剂发生交联反应而形成具有二向网状结构的高聚物，待其固化后，可以和母线形成良好的 结合，能起到良好的绝缘作用。其存在以下不足，其一，由于环氧树脂本身的膨胀系数和作 为母线的铜导体的膨胀系数是有差异的，在温度上升时，两者之间会产生较大的内应力，容 易导致环氧树脂开裂、变形、影响电气设备的使用可靠性。其二，环氧树脂的脆性大，耐冲击 损伤能力差，耐热性能相对较差，一般小于170°C。
[0003] 公布号为CN101698740B的发明专利公布了一种"用于浇铸中压母线的合成树脂 组合物"，由环氧树脂、固化剂和石英砂组成，其中，环氧树脂重量百分比为45 %?50 % ;固 化剂重量百分比为12%?20% ;所述石英砂粒度为2?150目，其中彡2目且< 10目的 石英砂在组合物中的重量百分比为6%?11%、> 10目且< 50目的石英砂在组合物中的 重量百分比为10%?15%，> 50目且< 80目的石英砂在组合物中的重量百分比为6%? 11%、> 80目且< 150目的石英砂在组合物中的重量百分比为6%?10%。该组合物在现 场进行浇铸，固化后环氧树脂组合物只能用于3-17. 5KV的中压配电系统中，不能用于更高 的中压配电系统中，从而不能满足实际生产的很多需求。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种用于浇注核电用中压树脂母线的合成树脂 组合物，使浇注后的中压母线的绝缘层不易开裂、耐冲击、具有抗老化和阻燃性，且抗震性 能优越。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用自主研发的用于浇注核电用中压树脂母线的合 成树脂组合物，其由环氧树脂、固化剂和石英砂组成，其中，环氧树脂重量百分比为40%? 45%;固化剂重量百分比为12%?16%;所述石英砂粒度为2?150目，其中彡2目且< 10 目的石英砂在组合物中的重量百分比为10%?15%、>10目且<50目的石英砂在组合物 中的重量百分比为12%?18%，> 50目且< 80目的石英砂在组合物中的重量百分比为 6%?10%、> 80目且彡150目的石英砂在组合物中的重量百分比为5%?8%。
[0006] 本发明的配方形成的组合物可现场调配后浇注在铜导体外，形成绝缘层，固化后 的绝缘层为三向网状结构的高聚物，石英砂均匀分散于环氧树脂中，大径颗粒和小径颗粒 之间经由环氧树脂填充，环氧树脂和石英砂颗粒之间粘合良好；石英砂的比例关系使得大 多数石英砂颗粒能够相互接近，与单纯的环氧树脂相比，可更好地传递热能，以便在工作中 帮助母线散热，同时使绝缘层的各部分的温度尽快达到一致，绝缘层自身内层和外层的温 差小，内应力小，可保证绝缘层不会开裂；由于有多种不同规格的石英砂的掺入，使其膨胀 系数受到影响，为0. 0000176 (1/K)，和铜导体的膨胀系数相等，可以经受剧烈的温差骤变， 因此，其在受热时，可与铜导体同步热胀冷缩，两者之间也不会产生内应力，可保证绝缘层 不会与铜导体剥离。同时，由于有石英砂的加入，提高了绝缘层的韧性，使其具有良好的耐 冲击性能；浇注成型的绝缘层的介电强度达到30. 5kV/mm，具有良好的绝缘性能；所浇注的 母线可用于3. 6kV?40. 5kV的中压输变电系统中，其耐温性能好，可长时间耐受170-180°C 的高温。
[0007] 为加速固化，所述固化剂由聚酰胺固化剂和改性胺固化剂混合而成。其中，改性胺 固化剂可用作其他胺固化剂的加速剂，起催化作用，可加速环氧树脂的固化。两者的含量可 以如下：聚酰胺固化剂在组合物中的重量百分比为7% -10%，改性胺固化剂在组合物中的 重量百分比为5% -6%。聚酰胺固化剂产品型号可为Aradur250 ;改性胺固化剂产品型号 为Aradur2292。上述固化剂均可从公开销售渠道获得。
[0008] 本发明的组合物中，环氧树脂型号可为GY285,通过市售可得，环氧树脂GY285为 双酚A型环氧树脂，为缩水甘油醚类环氧树脂的一种，其环氧值为5. 10-5. 40Eq/kg，环氧当 量为 185_196g/Eq，粘度 25°C (mPa s) :800-1100。
[0009] 作为本发明的优选方案，所述环氧树脂在组合物中的重量比为44. 5% ;聚酰胺 固化剂在组合物中的重量百分比为8.55% ;改性胺固化剂在组合物中的重量百分比为 5. 45%;彡2目且彡10目的石英砂在组合物中的重量百分比为14. 25%、> 10目且彡50目 的石英砂在组合物中的重量百分比为15. 25%，>50目且<80目的石英砂在组合物中的重 量百分比为6.5%、>80目且< 150目的石英砂在组合物中的重量百分比为5.5%。
[0010] 本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
[0011] 采用本发明的组合物浇注在母线表面，环氧基团和固化剂发生交联反应而形成具 有二向网状结构的高聚物，待其固化后，可以和母线形成良好的结合，从而起到良好的绝缘 作用，除此以外，本发明的组合物生产的母线的绝缘材料具有以下优点：
[0012] (1)固化剂中的环氧基（或其他反应基）和有机基与环氧树脂组分中的有机成分 之间的分子间作用力和化学键、半化学键（氢键）作用力，有效地阻碍填料粒子的沉降运 动，固化物与填料之间除了分子间作用力以外，还有比较强烈的氢键结合力，有效地防止异 种材料之间的龟裂、剥离等，使得组合物具有好的机械性能：其绝缘层韧性好，耐冲击。
[0013] (2)由于树脂材料本身无毒，化学性能稳定，填料和固化剂反应后不产生有毒气 体，不含卤化物，亦不会对环境和人体造成危害。由于稳定的化学性质，使得固化后的组合 物具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶性：通过在PH = 11的溶液中浸泡24小时不发生物理 化学机理的变化，从而有效抵抗各种化学品的侵蚀，可在盐雾区、酸雨区和化工厂内使用。
[0014] (3)其树脂分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为特征，其和相应的固化 剂混合后，可以浇注在母线表面，环氧基团和固化剂发生交联反应而形成具有二向网状结 构的高聚物，待其固化后，可以和母线形成良好的结合，化学性质稳定，并能起到良好的绝 缘作用，具有较好的抗老化性，以及高介电性能，耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘特性。
[0015] (4)与现有技术相比，本发明组合物生产的母线的绝缘材料各种物理性能都得到 了一定的提高，使得用该组合物生产的母线的耐受电压从27. 5kV上升至高达42kV，使用寿 命也从220000小时上升至438000小时，更为有利的是，本发明的优选实施例（实施例1) 还具有抗震的作用，其抗震等级为八级设防，取得了意料不到的技术效果。