[發明專利]一種聚四氟乙烯復合材料，滅弧噴口及其制備方法，高壓斷路器

有效

• 申請號: 201510371379.1
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN105001565B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 袁端鵬;林生軍;郝留成;張翀;田浩;李繼承;羅軍
• 申請（專利權）人: 平高集團有限公司;國家電網公司;國網江蘇省電力公司
• 主分類號: C08L27/18
• 分類號: C08L27/18;C08K3/24;C08K3/38;B29C69/02
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 牛愛周

技術領域

本發明屬于高壓斷路器技術領域，具體涉及一種聚四氟乙烯復合材料，使用該復合材料的滅弧噴口及其制備方法，同時還涉及一種該滅弧噴口的高壓斷路器。

背景技術

高壓SF₆斷路器作為電力系統中重要的電力設備，目前正在朝著高電壓、大容量的方向發展，在提供電力能源穩定性和運行可靠性方面的要求也越來越高。SF₆斷路器滅弧室的噴口，對開斷過程中吹弧氣體的流動起著控制作用，其直接影響開斷過程中噴口內SF₆氣體介質強度的恢復特性及滅弧能力。當斷路器在開斷短路電流時，電弧在噴口內熾燃，與噴口發生能量交換，引起噴口表面燒蝕和內部分解，噴口材料被電弧燒蝕的程度直接影響高壓斷路器的開斷能力和使用壽命。

目前，噴口材料多采用聚四氟乙烯材料。聚四氟乙烯(PTFE)具有極佳的電氣絕緣性能和耐高溫、耐電弧性能，同時具有優良的熱穩定性、較高的光反射性、突出的化學惰性、卓越的物理機械性能及良好的耐氣候性，廣泛應用于電器和高、中、低壓開關中，用作絕緣材料、斷路器噴口(噴嘴)、墊帶、制動環、襯套等。但是，由于聚四氟乙烯材料在400℃以上即開始發生顯著分解，而開斷過程中電弧溫度可達3500K以上，將純PTFE材料用作滅弧噴口時，在電弧輻射作用下，由于純PTFE對電弧能量的無規則吸收，噴口材料會發生顯著的表面分解和嚴重的內部破裂。因此，在噴口制作的過程中，通常在PTFE材料中添加一些無機粉體材料作為填料制成復合型材料，使其成為能量吸收中心，從而規范電弧能量的吸收，減小噴口的無規則分解和破裂，以期增強噴口的耐燒蝕性能，延長噴口的使用壽命。

現有技術中，采用無機填料填充的復合型材料主要有氧化鋁填充聚四氟乙烯復合材料、二硫化鉬填充聚四氟乙烯復合材料和氮化硼填充聚四氟乙烯復合材料，但是上述材料普遍存在熱導率低，噴口導熱散熱能力較差，耐電弧燒蝕能力較低的問題，還不能滿足使用的要求。

專利CN102731943公開了一種由二硫化鉬、氮化硼、聚四氟乙烯三種材料復合制成的耐高電壓、大電流電弧燒蝕的噴口，其質量百分比組成為：(1～10μm)氮化硼1～8％，(1～10μm)二硫化鉬為0.1～0.4％，余量為聚四氟乙烯。在高壓斷路器朝高電壓、大容量發展的今天，該復合材料噴口依然存在著熱導率低、耐電弧燒蝕性能不足的問題。

發明內容

本發明提供一種聚四氟乙烯復合材料，同時提供一種使用上述聚四氟乙烯復合材料的滅弧噴口，解決現有復合材料噴口熱導率低、耐電弧燒蝕性能差的問題。

本發明另外提供上述滅弧噴口的制備方法。

本發明還提供一種使用上述滅弧噴口的高壓斷路器。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：一種聚四氟乙烯復合材料，由以下重量百分比的組分組成：鋁酸鈷7～15％、氮化硼1～15％，余量為聚四氟乙烯。

作為優選方案，上述聚四氟乙烯復合材料由以下重量百分比的組分組成：鋁酸鈷7～10％、氮化硼7～15％，余量為聚四氟乙烯。上述聚四氟乙烯復合材料的重量百分比組成進一步優選為：鋁酸鈷7～10％、氮化硼7～10％，余量為聚四氟乙烯。

本發明提供的滅弧噴口使用上述聚四氟乙烯復合材料。

鋁酸鈷具有尖晶石結構，耐溫性達1200～1400℃，具有優異的耐高溫性和耐化學穩定性。鋁酸鈷是一種應用廣泛的陶瓷顏料，在軍用偽裝涂料，靜電復印和高透光率的汽車燈具涂料中也有應用。

采用本發明聚四氟乙烯復合材料的滅弧噴口，以無機填料鋁酸鈷、氮化硼復配填充聚四氟乙烯，鋁酸鈷組分可以在斷路器開斷過程中快速吸收電弧的能量，然后再緩慢向環境散發所吸收的能量，可以減少電弧對噴口的燒蝕作用；氮化硼組分分解溫度高，可降低電弧輻射過程中PTFE的分解速率。通過合理調配填充比例，明顯改善了噴口材料的熱導率，提高了材料的耐電弧燒蝕性能，同時具有優異的機械性能和耐高溫性能。

本發明提供的上述滅弧噴口的制備方法，包括取配方量的聚四氟乙烯樹脂粉、鋁酸鈷粉、氮化硼粉混合后，進行模壓、燒結，即得。

所述聚四氟乙烯樹脂粉的粒徑為45～55μm，鋁酸鈷粉的粒徑為1～5μm，氮化硼粉的粒徑為5～9μm。

所述混合是指在高速攪拌機中以400～600r/min轉速攪拌10～30min。

所述模壓的壓力為30～40MPa，保壓時間為30～35min。

所述燒結的溫度為330～375℃，燒結時間為40～55h。