CN101237724B - 提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法 - Google Patents
提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101237724B CN101237724B CN2008100343561A CN200810034356A CN101237724B CN 101237724 B CN101237724 B CN 101237724B CN 2008100343561 A CN2008100343561 A CN 2008100343561A CN 200810034356 A CN200810034356 A CN 200810034356A CN 101237724 B CN101237724 B CN 101237724B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- filling material
- additive
- heating part
- insulation filling
- electric heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Abstract
本发明涉及的是一种提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法。其特征在于：将改善电性能用的固体添加剂粉碎成粒径在0.045mm以下的粉体，将上述粉体添加剂分散到有机硅溶液中，然后用该有机硅溶液涂敷具有适宜粒度级配的颗粒状电熔氧化镁，200℃-400℃固化后于800℃-1500℃氧化气氛中焙烧，冷却后即得产品。本发明可以将添加剂固定在氧化镁颗粒表面，即使氧化镁颗粒在运输过程中或充填过程中分层，也能保证产品各处添加剂的含量的均匀性，从而保证了产品电性能的均一性。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法。
背景技术
管状电热元件通常由三部分组成：金属外壳、发热丝和绝缘填充材料。其中绝缘填充材料起到固定发热丝、传递热量以及提供足够的电绝缘性能等作用。由于电熔氧化镁具有良好的导热性和高温电绝缘性，因而被广泛地用作管状电热元件的绝缘填充材料。
为了获得适宜的加工性能，通常将块状电熔氧化镁粉碎成粒径在0.425mm～0.045mm之间的颗粒状粉体(俗称氧化镁粉或镁砂)，并按要求调整各粒径的百分比以获得适宜的振实密度和流动性。一般来说，粒径小于0.045mm的颗粒含量不应大于5％，否则产品的流动性会受到实质性的影响。
然而纯电熔氧化镁一般不能直接作为填充材料，这是因为纯电熔氧镁往往不具备足够的热态电绝缘性能，具体表现为由其制得的管状电热元件的热态绝缘电阻率偏低。特别是对于设计负荷高、工作状态为干烧的管状电热元件，这些干烧的管状电热元件对所使用的绝缘填充材料的热态电绝缘性能提出了更苛刻的要求。其次，氧化镁是一种不可再生性矿产资源，高品质的氧化镁原料已经越来越少，这就使得如何提高低品质氧化镁原料的热态电绝缘性能变得十分重要。一种常用的方法是在镁砂中添加一些天然的或合成的固体材料，从而改善镁砂在高温下的电绝缘性能。目前普遍使用的方法是：将固体添加剂粉碎成粒径在0.425mm～0.045mm之间的颗粒状粉体，以一定的含量和镁砂混合。
然而这种方法存在一些问题，具体表现为：
1、由于流动性的限制，添加剂的粒径必需控制在0.425mm～0.045mm之间，因此添加剂的比表面积比较小。为了获得足够的热态绝缘电阻率，需要使用较大含量的添加剂。然而高含量的添加剂会对产品的其它性能产生副作用(如引起耐高压性能的下降)。
2、通常添加剂在破碎时有很大一部分的粒径小于0.045mm，但出于产品流动性的考虑，这部分添加剂无法用于生产，这大大地降低了添加剂的得率；
3、最为严重的问题是：由于产品在运输过程中的颠簸及管状电热元件制作过程中充填机的振动，不同粒径的镁砂颗粒会不可避免地出现分层。分层会导致镁砂各个部分添加剂的含量不一致，从而使镁砂的电性能的均一性受到影响：添加剂含量过高的地方会引起某些副作用(如引起耐高压性能的下降)，添加剂含量不足的地方会直接导致热态绝缘电阻率的不足，最终表现为所制造的管状电热元件达不到要求而报废。
发明内容
本发明目的在于提供一种提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法，试图从根本上解决现在存在的问题，并且基本上不引起成本的增加。从下面的说明中可以明显地看到本发明的这一目的及其优点。
一种提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将改善电性能用的固体添加物粉碎成粒径在0.045mm以下的粉体；
(2)将步骤1粉碎后的固体添加物分散到有机硅溶液中；
(3)然后用分散有固体添加剂的有机硅溶液涂敷在粒度级配的颗粒状电熔氧化镁颗粒表面；
(4)步骤3涂敷后于200-400℃烘干固化；
(5)最后在800-1500℃氧化气氛下焙烧，然后冷却。冷却可在氮气氛下。
其中有机硅中所含的碳元素因充分燃烧后生成二氧化碳挥发到大气中，剩余的硅元素生成的二氧化硅则紧密地附着在镁砂颗粒表面，与镁砂颗粒表面的游离氧化钙反应生成硅酸钙等物质，同时也将粉体添加剂固定在镁砂颗粒的表面。由于粉体添加剂固定在镁砂颗粒的表面，所以即使镁砂出现分层，也能够保证镁砂各处添加剂含量的均一性，从而保证了产品电性能的均一性。
所述的有机硅溶液为聚有机硅氧烷乙醇溶液或改性的聚有机硅氧烷乙醇溶液，粉碎的固体添加剂与有机硅氧烷的质量比为1∶1-1∶1.2；
所使用的固体添加物与颗粒级配镁砂之间的质量比为1∶300-1∶500；
所述的熔烧时间为0.5h-1h；
所述的固化时间为0.25h-1h；
所述的有机硅溶液涂敷在电熔氧化镁表面是将有机硅溶液按比例加入到颗粒级配的镁砂中，通过搅拌器搅拌实施的，搅拌时间为20-60分钟。
由于本方法是将添加剂作为有机硅材料的填料的方式加入的，因此，从技术方面考虑，其粒径越小越好，这就大大地提高了添加剂的得率。因为按照传统的方法，绝大部分粒径在0.045mm以下的添加剂不能使用，否则会影响产品的流动性。
而且，由于本方法所使用的添加剂具有更小的粒径，因此具有更大的比表面积，从而使处理每吨镁砂所需的添加剂用量几乎可减少一个数量级。具体减少多少与添加剂的细度有关，其用量由实验确定。
添加剂得率的提高及使用量的减少可以节约一定的成本，基本上可以平衡因添加剂粉碎及使用有机硅材料所造成的成本的增加。按照传统的方法，在制备高性能的氧化镁绝缘填充材料时，也需要800℃-1500℃的焙烧过程，所以该焙烧过程不是本方法额外增加的。综合上述，本发明提出的方法基本上不会增加制造成本。
总之，本方法可以从根本上解决填充绝缘填充材料热态绝缘性能的均一性问题。本发明所提供的使电性能均一性的方法对各种固体添加剂均通用的，且可以在量少的情况下达到均一性的目的。(详见实施例)
具体实施方式
下面以一个具体的例子来进一步说明本发明。
1、将固体添加剂粉碎，粉碎后粒度为：
0.045mm筛余物＜0.1％、中位粒径D50≤0.005mm；所述的固体添加剂为叶蜡石[Al2Si4O10(OH)2]；
2、将SF-99有机硅氧烷(GE公司生产)1.2Kg和乙醇1.2Kg混和后搅拌5分钟，加入上述粉体添加剂1.0Kg后继续搅拌10分钟，使粉体添加剂充分分散；
3、将具有适当粒度级配的镁砂400Kg倒入搅拌器中，加入步骤2制备的悬浮液，搅拌30分钟；
4、300℃烘干固化0.5hr；
5、在氧化气氛中，(850±50)℃/0.5hr高温焙烧；
6、在氮气气氛中冷却；
7、过筛及包装：25Kg/箱。
将制得的产品放入水中，在水中完全沉淀；测试处理前后碳元素的含量分别为：8ppm和12ppm。以上实验结果说明：由有机硅带入的碳元素已经充分燃烧为CO2了，不会对产品的电性能能造成危害；
测试制得的产品的流率(ASTM D3347-1994)：180s/100g，该流动性可以满足制作管状电热元件的要求(一般要求≤200s/100g)；
热态绝缘电阻率：将所得产品制成标准管状电热元件，以10W/cm2的负荷通电15分钟，测试管状电热元件的热态绝缘电阻率。为了比较，我们使用同样的方法测试了传统方法制造的产品(添加剂的含量为2％，添加剂粒度为0.425mm-0.045mm)及纯镁砂在相同状态下的绝缘电阻率，测试结果见表1。
表1：各填充材料的热态绝缘电阻率
| 编号 | 绝缘电阻率(MΩ·cm) | 说明 |
| 1 | 90.7 | 本发明制备的产品(添加剂含量为0.25％) |
| 2 | 89.2 | 同样原料，用传统方法制备的产品，添加剂含量为2％ |
| 3 | 56.3 | 纯镁砂，是上述1和2产品的原料 |
| 备注：标准管状电热元件为：管材为Incoloy 840、缩管从φ8.0mm→φ6.6mm、丝材为Ni80Cr20，丝径为φ0.3mm，螺圈径为φ2.2mm、有效发热长为44.5cm-46.5cm、220V/955W。 | ||
从表1中的结果可以看到，无论是本发明提供的方法还是传统的方法，都能提高镁砂的热态绝缘电阻率。然而，本发明只需要0.25％的添加剂就获得了与传统方法(2％添加剂)相似的功效。
为了验证产品电性能的均一性，我们将用该发明制备的一箱产品放在我公司的一辆卡车上，卡车平均每天行驶50公里。一个月后，将该箱氧化镁取出后在箱子的上中下三个不同的地方取样，制作标准管状电热元件后按上述方法测试热态绝缘性能，它们的热态绝缘电阻率分别为：
上：89.6MΩ·cm
中：88.9MΩ·cm
下：90.2MΩ·cm
从上面的试验结果可以看到，上、中、下三个位置的绝缘电阻率很相近，差异在5％之内，说明用本发明制备的氧化镁绝缘填充材料具有很强的保持电性能均一性的能力。
Claims (5)
1.一种提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将改善电性能用的固体添加物粉碎成粒径在0.045mm以下的粉体；
(2)将步骤1粉碎后的固体添加物分散到有机硅溶液中；
(3)然后将分散有固体添加物的有机硅溶液涂敷在粒度级配的电熔氧化镁颗粒表面；
(4)步骤3涂敷后于200-400℃烘干固化；
(5)最后在800-1500℃氧化气氛下焙烧，然后冷却；
所述的有机硅溶液为聚有机硅氧烷乙醇溶液或改性的聚有机硅氧烷乙醇溶液，固体添加物与聚有机硅氧烷或改性聚有机硅氧烷的质量比为1∶1-1∶1.2；
所述的固体添加物与粒度级配的电熔氧化镁之间质量比为1∶300-1∶500。
2.按权利要求1所述的提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法，其特征在于所述的有机硅溶液涂敷在电熔氧化镁表面是将有机硅溶液按比例加入到粒度级配的电熔氧化镁中，通过搅拌器搅拌实施的，搅拌时间为20-60分钟。
3.按权利要求1所述的提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法，其特征在于步骤4中所述的涂敷后烘干固化的时间为0.25-1小时。
4.按权利要求1所述的提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法，其特征在于步骤5中所述的焙烧时间为0.5-1小时。
5.按权利要求1所述的提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法，其特征在于步骤5中的冷却是在氮气氛保护下进行的。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100343561A CN101237724B (zh) | 2008-03-07 | 2008-03-07 | 提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100343561A CN101237724B (zh) | 2008-03-07 | 2008-03-07 | 提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101237724A CN101237724A (zh) | 2008-08-06 |
| CN101237724B true CN101237724B (zh) | 2010-07-14 |
Family
ID=39921006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008100343561A Active CN101237724B (zh) | 2008-03-07 | 2008-03-07 | 提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101237724B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102220034B (zh) * | 2011-04-15 | 2013-06-19 | 上海实业振泰化工有限公司 | 防发黑添加剂及防发黑高温氧化镁的制作方法 |
| CN103971786B (zh) * | 2013-12-27 | 2017-01-25 | 上海实业振泰化工有限公司 | 电烤箱用电工级有机涂层耐高温绝缘氧化镁粉及其生产方法 |
-
2008
- 2008-03-07 CN CN2008100343561A patent/CN101237724B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101237724A (zh) | 2008-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102203007B (zh) | 石墨粉末生产和处理的方法 | |
| CN103880448B (zh) | 一种浇注成型大型自结合碳化硅制品 | |
| CN107163585A (zh) | 一种可低温陶瓷化的硅橡胶及其制备方法 | |
| CN102024505A (zh) | 一种硅油电力复合脂及其制备方法 | |
| CN102181128B (zh) | 环氧树脂预混料及其配制工艺 | |
| CN107162597A (zh) | 一种浇注成型氮化硅结合碳化硅制品的配方及其制作方法 | |
| CN104724733A (zh) | 一种电工级氧化镁粉的热还原生产方法 | |
| CN105566950A (zh) | 一种高耐压电工级高温氧化镁的制造方法 | |
| CN116462509A (zh) | 一种光伏用等静压石墨及其制备方法和应用 | |
| CN103172390A (zh) | 一种抗水化高纯氧化钙坩埚的制备方法 | |
| CN101237724B (zh) | 提高管状电热元件用绝缘填充材料电性能均一性的方法 | |
| CN104478449A (zh) | 钢包用机压无碳刚玉尖晶石砖及其制备方法 | |
| CN101591190B (zh) | 一种铝电解槽侧墙用新型Si3N4-SiC-C耐火砖及其制备方法 | |
| CN104818400A (zh) | 一种中间合金材料及其制备方法 | |
| CN105350019B (zh) | 一种含硅添加剂的微膨胀低收缩铝电解用炭间糊及其制备方法 | |
| CN106967309B (zh) | 一种煲水铝管用电工级氧化镁粉的生产方法 | |
| CN108218393B (zh) | 一种利用煤矸石制备Al2O3-SiC-C系炮泥耐火材料的方法 | |
| CN103073309A (zh) | 一种中频感应电炉用环保型炉衬材料及其制备方法 | |
| CN102765735A (zh) | 一种电工级高温氧化镁专用助剂的生产方法 | |
| CN109754912A (zh) | 一种合金电缆及其制备方法 | |
| CN106747414B (zh) | 一种微孔钛铝酸钙原料及其制备方法 | |
| CN102211937A (zh) | 一种高纯铝硅碳超细粉体的合成方法 | |
| CN105731809A (zh) | 一种加热丝用绝缘材料及其制备与应用方法 | |
| CN106554013A (zh) | 一种全石墨质电极及其制备方法 | |
| CN102994802A (zh) | 一种铜合金材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Method for Improving the Uniformity of Electrical Properties of Insulating Filler Materials for Tubular Electric Heating Elements Effective date of registration: 20230605 Granted publication date: 20100714 Pledgee: The Bank of Shanghai branch Caohejing Limited by Share Ltd. Pledgor: SHANGHAI SIIC ZHENTAI CHEMICAL CO.,LTD. Registration number: Y2023310000226 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |