一种低微水含量铁芯的制备方法
文献发布时间：2024-04-18 19:52:40
技术领域
本发明涉及有机硅材料技术领域，具体涉及一种低微水含量铁芯的制备方法。
背景技术
电流互感器是电力系统中常用的测量仪器，依据电磁感应原理将高电压线路中的电流转换为低电压信号，起到增加磁场强度、电流变换和电气隔离的作用，以方便对电流进行监测和控制。电流互感器种类多样，按照绝缘方式可以分为干式电流互感器、浇注式电流互感器、油浸式电流互感器和充气式电流互感器。其中，浇注式电流互感器凭借小巧轻便、高精度和高稳定性的优势，广泛应用于各种类型的电力系统中，包括输变电站和发电厂等。近年来，浇注式电流互感器还被用于智能化电网建设中，在智能化管理中发挥着越来越重要的作用。浇注式电流互感器为使用环氧树脂和/或其他树脂的混合材料浇注成型的电流互感器。
浇注式电流互感器通常指树脂浇注式电流互感器，由铁芯、绕组、外壳和树脂等部分组成，其中，铁芯是由硅钢片叠压而成，具有较高的磁导率和较低的损耗；绕组是由多股细铜线缠绕在铁芯上，形成若干匝数；外壳用于保护内部元件并固定整个结构的部分；树脂则是将整个铁芯结构浸泡其中，通过固化实现对铁芯的保护作用，提高电流互感器的密封性和耐候性。
现有技术通常采用环氧树脂浇注铁芯，固化后的环氧树脂粘接强度高，能够有效提升铁芯的强度，但是防潮能力差，铁芯中较高的微水含量会对后期电流互感器及配套产品使用过程中的绝缘性能、开断性能和零部件的腐蚀情况都有影响。
发明内容
针对现有技术中浇注式电流互感器的铁芯微水含量高的问题，本发明提供一种低微水含量铁芯的制备方法，向铁芯中灌入包括α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、正硅酸乙酯、MQ树脂、硅烷偶联剂等组分的灌封胶，降低了铁芯的微水含量。
本发明提供一种低微水含量铁芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：制备灌封胶，灌封胶包括如下重量份数的组分：α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100-105份、二甲基硅油40-50份、正硅酸乙酯5-9份、MQ树脂1.5-2份、硅烷偶联剂1-1.5份；
步骤二：将步骤一所得灌封胶灌入铁芯中；
步骤三：在75-85℃下对步骤二所得铁芯进行烘烤，烘烤时长为4-6小时，得到成品铁芯。
进一步的，灌封胶的制备方法为：将各组分在室温下混合至均匀。
进一步的，α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷在25℃下的粘度为600-11000mPa·s。本发明可以选择相同粘度的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，也可以选择不同粘度的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷。α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷含有非常稳定的硅氧键，可以使α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷在相当宽的温度范围内稳定存在，耐久性良好。交联后的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷具有较好的疏水性，还可吸附周围环境中的疏水性物质聚集在其表面。
进一步的，二甲基硅油在25℃下的粘度为50-500mPa·s。本发明采用粘度范围较窄的二甲基硅油作为增塑剂，二甲基硅油粘温系数小，能够在较低温度下保持较好的流动性，使灌封胶在较低的温度下也可灌入铁芯中，二甲基硅油的加入还有利于提高灌封胶的断裂伸长率。
进一步的，MQ树脂包括甲基MQ硅树脂和/或乙烯基MQ硅树脂，优选甲基MQ硅树脂。MQ树脂作为增强材料，可提高所述灌封胶的结构稳定性和内聚力强度，使灌封胶具有较高的粘性，不易脱落。
进一步的，硅烷偶联剂包括硅氮烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的任意一种或两种及以上的混合物。硅烷偶联剂用于改善MQ树脂的分散性，提高MQ树脂与α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷之间的结合度。
进一步的，铁芯为叠片式铁芯。
进一步的，步骤二中，将步骤一所得灌封胶灌入铁芯本体的片层之间。
进一步的，步骤三中，在烘烤前将灌封胶于室温下自然干透。
进一步的，低微水含量铁芯在干燥环境下的微水含量小于100ppm，干燥环境为抽真空并充入高纯氮气且设置有吸附剂的密闭壳体，高纯氮气的水含量为3ppm。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种低微水含量铁芯的制备方法，以α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、正硅酸乙酯、MQ树脂、硅烷偶联剂等含有机硅的组分制备灌封胶，提高了灌封胶的疏水性；利用MQ树脂为灌封胶提供三维空间结构，利用硅烷偶联剂增强各组分之间、各组分与铁芯之间的结合作用，并通过控制各组分的重量份数，赋予灌封胶一定的塑性与强度，有助于灌封胶在较低的温度下灌入铁芯并在75-85℃下通过烘烤实现固化，提高了铁芯的密封性。本发明在铁芯的制备过程中，仅通过将灌封胶灌入铁芯并烘烤即可降低铁芯的微水含量，提高了铁芯的韧性与耐久性，方法简单易行。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种低微水含量铁芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在室温下将粘度为600mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷105份、粘度为500mPa.s的二甲基硅油50份、正硅酸乙酯5份、甲基MQ硅树脂1.5份、乙烯基三乙氧基硅烷1份混合至均匀，得到灌封胶；
步骤二：将步骤一所得灌封胶灌入叠片式铁芯本体的硅钢片层之间；
步骤三：待灌入灌封胶的铁芯于常温下放置直至灌封胶自然干透后，在85℃下对铁芯进行烘烤，烘烤时长为4小时，得到成品铁芯。
实施例2
一种低微水含量铁芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在室温下将粘度为900mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷105份、粘度为350mPa.s的二甲基硅油50份、正硅酸乙酯5份、甲基MQ硅树脂1.5份、乙烯基三乙氧基硅烷1份混合至均匀，得到灌封胶；
步骤二：将步骤一所得灌封胶灌入叠片式铁芯本体的硅钢片层之间；
步骤三：待灌入灌封胶的铁芯于常温下放置直至灌封胶自然干透后，在75℃下对铁芯进行烘烤，烘烤时长为6小时，得到成品铁芯。
实施例3
一种低微水含量铁芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在室温下将粘度为1500mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷105份、粘度为200mPa.s的二甲基硅油40份、正硅酸乙酯9份、甲基MQ硅树脂2份、乙烯基三乙氧基硅烷1.5份混合至均匀，得到灌封胶；
步骤二：将步骤一所得灌封胶灌入叠片式铁芯本体的硅钢片层之间；
步骤三：待灌入灌封胶的铁芯于常温下放置直至灌封胶自然干透后，在85℃下对铁芯进行烘烤，烘烤时长为4小时，得到成品铁芯。
实施例4
一种低微水含量铁芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在室温下将粘度为2000mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、粘度为150mPa.s的二甲基硅油55份、正硅酸乙酯7份、甲基MQ硅树脂1份、乙烯基三乙氧基硅烷1份混合至均匀，得到灌封胶；
步骤二：将步骤一所得灌封胶灌入叠片式铁芯本体的硅钢片层之间；
步骤三：待灌入灌封胶的铁芯于常温下放置直至灌封胶自然干透后，在75℃下对铁芯进行烘烤，烘烤时长为6小时，得到成品铁芯。
实施例5
一种低微水含量铁芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在室温下将粘度为4500mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷105份、粘度为100mPa.s的二甲基硅油50份、正硅酸乙酯6份、甲基MQ硅树脂1.5份、甲基三甲氧基硅烷2份混合至均匀，得到灌封胶；
步骤二：将步骤一所得灌封胶灌入叠片式铁芯本体的硅钢片层之间；
步骤三：待灌入灌封胶的铁芯于常温下放置直至灌封胶自然干透后，在85℃下对铁芯进行烘烤，烘烤时长为4小时，得到成品铁芯。
实施例6
一种低微水含量铁芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在室温下将粘度为6000mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷105份、粘度为100mPa.s的二甲基硅油50份、正硅酸乙酯5份、甲基MQ硅树脂2份、甲基三甲氧基硅烷1份混合至均匀，得到灌封胶；
步骤二：将步骤一所得灌封胶灌入叠片式铁芯本体的硅钢片层之间；
步骤三：待灌入灌封胶的铁芯于常温下放置直至灌封胶自然干透后，在85℃下对铁芯进行烘烤，烘烤时长为4小时，得到成品铁芯。
实施例7
一种低微水含量铁芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在室温下将粘度为8000mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、粘度为50mPa.s的二甲基硅油50份、正硅酸乙酯6份、甲基MQ硅树脂1.5份、甲基三甲氧基硅烷1.5份混合至均匀，得到灌封胶；
步骤二：将步骤一所得灌封胶灌入叠片式铁芯本体的硅钢片层之间；
步骤三：待灌入灌封胶的铁芯于常温下放置直至灌封胶自然干透后，在75℃下对铁芯进行烘烤，烘烤时长为6小时，得到成品铁芯。
实施例8
一种低微水含量铁芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在室温下将粘度为11000mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷105份、粘度为50mPa.s的二甲基硅油45份、正硅酸乙酯9份、甲基MQ硅树脂2份、甲基三甲氧基硅烷1.5份混合至均匀，得到灌封胶；
步骤二：将步骤一所得灌封胶灌入叠片式铁芯本体的硅钢片层之间；
步骤三：待灌入灌封胶的铁芯于常温下放置直至灌封胶自然干透后，在85℃下对铁芯进行烘烤，烘烤时长为4小时，得到成品铁芯。
对比例1
一种微水含量铁芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在室温下将粘度为8000mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷105份、粘度为350mPa.s的二甲基硅油65份、正硅酸乙酯9份、甲基MQ硅树脂0.5份、乙烯基三乙氧基硅烷0.2份混合至均匀，得到灌封胶；
步骤二：将步骤一所得灌封胶灌入叠片式铁芯本体的硅钢片层之间；
步骤三：待灌入灌封胶的铁芯于常温下放置直至灌封胶自然干透后，在75℃下对铁芯进行烘烤，烘烤时长为6小时，得到成品铁芯。
对比例2
一种微水含量铁芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在室温下将粘度为10000mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、粘度为100mPa.s的二甲基硅油55份、正硅酸乙酯8份、甲基MQ硅树脂0.5份、乙烯基三乙氧基硅烷0.2份混合至均匀，得到灌封胶；
步骤二：将步骤一所得灌封胶灌入叠片式铁芯本体的硅钢片层之间；
步骤三：待灌入灌封胶的铁芯于常温下放置直至灌封胶自然干透后，在85℃下对铁芯进行烘烤，烘烤时长为4小时，得到成品铁芯。
对比例3
一种微水含量铁芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在室温下将粘度为12000mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷115份、粘度为50mPa.s的二甲基硅油45份、正硅酸乙酯6份、甲基MQ硅树脂1.5份、乙烯基三乙氧基硅烷0.5份混合至均匀，得到灌封胶；
步骤二：将步骤一所得灌封胶灌入叠片式铁芯本体的硅钢片层之间；
步骤三：待灌入灌封胶的铁芯于常温下放置直至灌封胶自然干透后，在75℃下对铁芯进行烘烤，烘烤时长为6小时，得到成品铁芯。
对比例4
一种微水含量铁芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在室温下将粘度为8000mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷105份、粘度为50mPa.s的二甲基硅油45份、正硅酸乙酯6份混合至均匀，得到灌封胶；
步骤二：将步骤一所得灌封胶灌入叠片式铁芯本体的硅钢片层之间；
步骤三：待灌入灌封胶的铁芯于常温下放置直至灌封胶自然干透后，在75℃下对铁芯进行烘烤，烘烤时长为6小时，得到成品铁芯。
将实施例1-8和对比例1-4制得的铁芯装入密闭壳体中，在密闭壳体中放入吸附剂(产品名称：KDHF-03吸附剂，产品规格：Φ4-6)，静置24小时后进行第一次微水含量的测试；对密闭壳体进行抽真空至密闭壳体内部压力达到133Pa，然后像密闭壳体内部充入0.2MPa的高纯罐装氮气(氮气的含水量：3ppm)，静置24小时后进行第二次微水含量的测试。微水含量的测试结果如表1所示。
表1
由实施例1-8及对比例1-4的测试结果可知，在第一次测试时，采用本申请的方法制备的铁芯微水含量为145-212ppm，对比例1-4未采用本申请的方法制备的铁芯微水含量为221-268ppm，可见在室温、常压状态下采用本申请的方法制备的铁芯微水含量明显降低；在第二次测试时，采用本申请的方法制备的铁芯微水含量为76-96ppm，对比例1-4未采用本申请的方法制备的铁芯微水含量为119-145ppm，可见在相对干燥的环境中，采用本申请的方法制备的铁芯微水含量均低于100ppm，本申请所述制备方法能够有效降低叠片式铁芯的微水含量。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。