费龙菲，谭伟
(西安西开高压电气股份有限公司，陕西 西安 710077)

摘要：简述了利用正交试验法等试验方法研制GIS/GCB用耐热型环氧浇注件(HDT=135～150℃)的过程，对所研制出的耐热配方试样的电、机械、热性能进行了测定，试验证明所研制出的耐热浇注件性能符合工作温升为65K的产品要求。
关键词：高压开关；环氧浇注件；耐热；研制
中图分类号：TQ323.5 文献标识码：A 文章编号：1002-7432(2004)02-0027-04
1、前言
随着我国能源基础建设力度的加大，国内对工作温升为65K的产品需求不断增加，开发适合工作温升为65K，即机械上限温度为105℃，热变形温度为135～150℃，玻璃化温度为120～135℃的GIS/GCB用耐热环氧浇注件就成了各大高压开关厂亟待解决的问题。本公司20世纪80年代中期同日本三菱公司进行技术合作，引进三菱公司热变形温度为100～115℃的2种配方，通过技术攻关实现了这2种配方的国产化，利用这2种配方生产了126～550
kV 3种电压等级上百个品种的环氧浇注件，满足温升为40K的产品需求。近几年，市场对温升为65K的产品需求增多，但本公司产品所需的耐热盆式绝缘子一直依赖国外进口，为此开展了耐热型环氧浇注件的研究工作。

2、耐热型环氧浇注件的研制
2.1树脂及固化剂的种类对玻璃化温度(Tg)的影响
我们立足于国内现有的原材料，利用不同的树脂、固化剂测定其固化物的玻璃化温度，以确定满足要求的树脂固化剂种类。当固化剂为液态甲基四氢苯酐时，采用双酚A型与脂环族型混合树脂，可有效地提高固化物的玻璃化温度，这是因为脂环族环氧树脂的环氧基直接连接在脂环上，而其他环氧树脂的环氧基是以环氧丙基醚连接在苯核和脂肪烃上，固化后，含脂环族树脂的固化物含有脂环紧密刚性高分子结构，因而固化物耐热性较高[1]。当固化剂为液态羧酸酐时，采用改性双酚A环氧树脂，也可提高固化物的Tg。
2.2填料的种类对固化物机械性能的影响
当采用CY-179与XH5531的混合树脂与液态甲基四氢苯酐体系时可得Tg值为120～135℃范围内的固化物。由于填料的表面态、晶体形状、杂质成分、粒度大小的不同会对固化物的机械性能产生影响，为此我们选择了FA-1、2X及K型Al2O3粉，在相同配方组成、相同工艺参数下进行浇注试验，测量其冲击、弯曲、拉伸强度、HDT值。
2X所得固化物的机械性能要优于FA-l及K型。为此，我们选择2X作为耐热配方专用填料。
2.3利用正交试验法筛选最佳配方
通过2.1、2.2对材料的分析，确定出了适合于耐热浇注件的原材料，为了确定出最佳工艺条件，我们利用正交试验法[2]进行试样条的浇注。在满足热变形温度135～150℃条件下，选取浇注试样的机械性能最优的配方及固化条件。
2.3.1挑因素、选水平、制定因素水平表
通过分析研究，认为需考察树脂、填料、添加剂的量以及固化条件4种因素，每个因素取2个水平。
2.3.2制定试验方案进行了试样条的浇注。
2.3.3试验数据及统计分析
由冲击强度试验统计分析试验数据及列计算表，见表5。计算出各因子的I、Ⅱ及极差R。比较极差的大小，得各因素对试验指标影响的主次，比较每个因素在2个水平下试验指标的大小，选择其中最大者，得最佳水平组合为A1、B1、C2、D2，若考虑因素A与B及B与C的交互作用对试验指标所起的影响。
各因素对试验指标的影响的主次由比较各因素极差的大小决定，计算结果表明：交互作用A×B极差很小，可忽略不计，而交互作用B×C超过了因素B、C单独对指标的影响，因此在选取最佳水平组合时，应首先考虑B×C的作用。从表6可看出B1、C2这一搭配最好，因此得最佳水平组合为：A1，B1，C2，D2其次为A1，B2，C1，D2。这与单独比较每个因素在2个水平下试验指标的大小所得结论是一致的。
由各因素的偏差平方和可知，B×C的数值最大，而A×B的数值比空白的数值还小，这说明A与B之间不存在交互作用，其偏差平方和可认为是误差引起。此处因素B的偏差平方和也比空白的小，其偏差平方和可列入误差。
同理，对弯曲强度进行了试验统计分析，得最佳水平组合为A，B1，C1，D1。
同样地，对拉伸强度也进行了试验统计分析，得最佳搭配为A2，B2，C2，D1。
B×C搭配在冲击强度中，因素最显著，其最佳搭配为Bl，C2，其次为B2，C1；D在弯曲强度中，因素最显著，其最佳值为D1；A×B搭配在拉伸强度中因素最显著，其最佳搭配为A2、B2，其次A1、B1。综合考虑各因素，得最佳配方为A1、B1、C2、D1。

3、配方试样性能试验
3.1高温下电性能的测量)
耐热配方在高温(t=120℃)下电性能较普通配方优异。
120℃下耐热配方的拉伸、弯曲强度较之普通配方提高了78%～89%，即高温下耐热配方的机械强度好于普通配方。
3.3试样的热老化寿命的测定
评定高分子材料的热稳定性最简单常用的方法是利用高分子材料的热重图谱，依据[3]对耐热配方试样分别作升温速率口为1K/min、5K/min、10K/min、15K/min及20K/min的热重分析。由热重分析图得到当失重50%时升温速率β与对应的温度值T，以lgβ为纵坐标，l/T为横坐标作图，由图计算得图中直线的斜率为-13636，则由式中可得：E=13636×R/0.457=248(kJ/mol)，做耐热配方试样300℃时的等温热重曲线，再由阿累尼乌斯经验方程。

4、浇注件性能试验
根据上面所选定的最佳固化条件及配方，我们在环氧浇注生产线上进行了126kV三相盆式绝缘子的浇注。即耐热配方所浇注零件满足耐热三相盆子的电性能及机械性能要求。

5结论
由样条性能测试及零件型式试验结果证明，耐热配方所浇注的零件可以满足工作温升为65K的产品需要，本公司已将此配方所浇注的耐热盆式绝缘子应用于实际工程中，取得较好的经济效益。

参考文献：
[1]上海树脂厂．环氧树脂生产与应用[M]．北京：石油化学工业出版社，1976．283-307．
[2]郑用熙．分析化学中的数理统计方法．第1卷第7册[M]．北京：科学出版社，1986．185-2lO．
[3]邱昌容，曹晓珑．电气绝缘测试技术．第3版[M]．北京：机械工业出版社，2001．221-227