基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法

本发明属于电工绝缘材料，具体涉及一种基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法。

背景技术：

1、随着特高压技术和电气设备小型化的发展，对环氧绝缘材料的绝缘性能也提出了更高的要求。因此，环氧树脂材料绝缘性能的进一步提升是提高电力设备性能和可靠性的关键。环氧树脂由于具有较宽的禁带宽度，使其具备良好的绝缘性能，但这也导致了环氧绝缘材料中空间电荷迁移困难，容易聚集引起空间电场的畸变，限制了绝缘性能的进一步提升。

2、环氧绝缘材料绝缘性能的提升要求其具有较高的电阻率，同时提高空间电荷的迁移能力。为了提升环氧树脂材料的绝缘性能，同时均匀空间电场，防止空间电场畸变，目前国内外研究学者开展了大量的实验研究。有研究人员通过等离子刻蚀对聚合物表面进行氟化处理，增强了电荷在表面的迁移能力，缓解了电荷的聚集，树脂样品的真空闪络电压提高幅度达30％。有研究人员通过对环氧聚合物表面镀氟化层的方法，提高了电荷的迁移速率，缓解了空间电场畸变。但是表面处理的方法对绝缘性能的优化仅仅局限在材料表面，不能整体提升环氧树脂材料的绝缘性能。

3、有研究人员通过对环氧树脂分子进行了扩链改性，提高了环氧绝缘材料的沿面闪络电压，但是材料的表面电阻率和体积电阻率分别下降了8.74％和6.14％。

4、中国专利文献cn 114015019 a一种提升环氧树脂绝缘材料沿面闪络电压的方法，具体包括以下步骤：s1含氟分子片段的制备：在已无水分的全氟丁醇中加入三氟化硼醚，分多次加入氢氧化钠，滴加环氧氯丙烷，进行醚化反应；加入溶剂苯进行萃取；过滤液体加热蒸馏，得到全氟丁醇缩水甘油醚7f-bge；s2环氧树脂复合材料的制备：将环氧树脂、固化剂和全氟丁醇缩水甘油醚7f-bge按配比混合，搅拌后得到分散均匀的浇注料；进行真空脱气；固化脱模后得到标准的测试样件；s3沿面闪络电压测试。该技术方案是通过氟化提高沿面闪络电压。但现有方法在提高电荷的迁移速率时往往带来了电阻率的下降，电阻率的过度降低将会影响环氧绝缘材料的绝缘性能。

5、因此，如何保持环氧绝缘材料的高电阻率，同时提升其空间电荷迁移速速率，是提高环氧绝缘材料绝缘性能的重要研究内容。有必要开发一种基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法，能同时提高绝缘性能和良好空间电荷迁移能力。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法，提高了环氧树脂的绝缘强度同时实现良好的空间电荷迁移能力。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，该基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法，具体包括以下步骤：

3、s1氟取代改性bge的制备：将三氟丁醇或全氟丁醇加入反应容器中与三氟化硼醚、环氧氯丙烷在加热的环境中进行醚化反应，反应结束后，经过萃取、水洗提纯得到改性后的三氟丁醇缩水甘油醚3f-bge或全氟丁醇缩水甘油醚7f-bge，并进行表征；

4、s2环氧绝缘材料样件的制备：将环氧树脂、固化剂和氟取代改性稀释剂分别按比例混合，在加热与真空条件下进行充分搅拌，得到分散均匀的浇注料。

5、采用上述技术方案，通过使用氟原子取代改性丁基缩水甘油醚(bge)得到氟化稀释剂，使用氟原子取代改性丁基缩水甘油醚(bge)实现了分子轨道杂化，从而通过氟化稀释剂对现有的环氧树脂体系进行改性，提升环氧绝缘材料的绝缘性能，优化环氧绝缘材料的空间电荷迁移能力。

6、优选地，所述步骤s1的具体步骤为：

7、s11：将三氟丁醇或全氟丁醇进行分馏提纯后密封保存备用；

8、s12：向反应容器中加入三氟丁醇或全氟丁醇、三氟化硼醚，控制体系温度不变，滴加环氧氯丙烷，并分多次加入氢氧化钠，进行醚化反应；

9、s13：反应结束后，向混合液中加入苯溶液进行萃取，获得上层油状液体，最后采用去离子水多次水洗，将所得液体蒸馏提纯，得到改性后的三氟丁醇缩水甘油醚3f-bge或全氟丁醇缩水甘油醚7f-bge。

10、优选地，所述步骤s1中还包括步骤s14：对制得的改性后的三氟丁醇缩水甘油醚3f-bge或全氟丁醇缩水甘油醚7f-bge进行结构表征，验证反应得到的稀释剂是否为目标产物。通过对制得的改性后的三氟丁醇缩水甘油醚3f-bge或全氟丁醇缩水甘油醚7f-bge进行结构表征以证明反应按照预期进行，所得稀释剂为目标产物。

11、优选地，所述步骤s11中将三氟丁醇或全氟丁醇进行油浴加热至110℃，搅拌速度100rad/min，馏分提纯，密封保存备用。

12、优选地，所述步骤s12中向反应容器中加入1～3mol三氟丁醇或全氟丁醇和0.02～0.10mol三氟化硼醚，并控制体系温度为50～70℃不变，再滴加1～3mol环氧氯丙烷，并分多次加入总量为1～3mol的氢氧化钠，进行醚化反应，反应时间为5～10h。

13、优选地，所述步骤s13中向混合液中加入10mol苯溶液进行萃取，获得上层油状液体，最后采用去离子水多次水洗，将所得液体蒸馏提纯，得到改性后的三氟丁醇缩水甘油醚3f-bge或全氟丁醇缩水甘油醚7f-bge。

14、优选地，所述步骤s2中环氧树脂、固化剂和氟取代改性稀释剂的配方按份数比为：100份环氧树脂、84～85份固化剂、13～26份稀释剂和0.2～0.6份促进剂。

15、优选地，在所述步骤s2中的搅拌速率300rad/min，温度80℃，真空度≤100pa，时间20min，从而得到分散均匀的浇注料。

16、优选地，在所述步骤s2中还包括将浇注料进行固化，得到测试样件。

17、优选地，在所述步骤s2中将浇注料进行固化的具体步骤为：将浇注料倒入预热完毕的模具并放置在鼓风烘箱内，前固化温度100℃，时间4h；后固化温度140℃，时间12h，脱模后得到标准的测试样件。

18、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

19、(1)通过使用氟原子取代改性丁基缩水甘油醚(bge)实现了分子轨道杂化，制备了一种氟取代改性bge活性稀释剂；

20、(2)采用氟化稀释剂对现有的环氧树脂体系进行改性，提升环氧绝缘材料的绝缘性能，优化环氧绝缘材料的空间电荷迁移能力，制备改性环氧树脂试样进行性能测试对比，验证环氧绝缘材料的绝缘性能优化。

1.一种基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1的具体步骤为：

3.根据权利要求2所述的基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中还包括步骤s14：对制得的改性后的三氟丁醇缩水甘油醚3f-bge或全氟丁醇缩水甘油醚7f-bge进行结构表征，验证反应得到的稀释剂是否为目标产物。

4.根据权利要求2所述的基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s11中将三氟丁醇或全氟丁醇进行油浴加热至110℃，搅拌速度100rad/min，馏分提纯，密封保存备用。

5.根据权利要求4所述的基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s12中向反应容器中加入1～3mol三氟丁醇或全氟丁醇和0.02～0.10mol三氟化硼醚，并控制体系温度为50～70℃不变，再滴加1～3mol环氧氯丙烷，并分多次加入总量为1～3mol的氢氧化钠，进行醚化反应，反应时间为5～10h。

6.根据权利要求5所述的基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s13中向混合液中加入10mol苯溶液进行萃取，获得上层油状液体，最后采用去离子水多次水洗，将所得液体蒸馏提纯，得到改性后的三氟丁醇缩水甘油醚3f-bge或全氟丁醇缩水甘油醚7f-bge。

7.根据权利要求2所述的基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中环氧树脂、固化剂和氟取代改性稀释剂的配方按份数比为：100份环氧树脂、84～85份固化剂、13～26份稀释剂和0.2～0.6份促进剂。

8.根据权利要求7所述的基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤s2中的搅拌速率300rad/min，温度80℃，真空度≤100pa，时间20min，从而得到分散均匀的浇注料。

9.根据权利要求7所述的基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤s2中还包括将浇注料进行固化，得到测试样件。

10.根据权利要求9所述的基于氟化稀释剂改性的高绝缘性能环氧绝缘材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤s2中将浇注料进行固化的具体步骤为：将浇注料倒入预热完毕的模具并放置在鼓风烘箱内，前固化温度100℃，时间4h；后固化温度140℃，时间12h，脱模后得到标准的测试样件。