CN101643534B - 中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合绝缘材料领域，公开了一种中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料及其制备方法。其是在普通大理石花纹聚酯模塑料的主体结构上采用多种粒径级配填充材料，再配合以新型纤维材料及其它辅助材料以新工艺方法制备而成，在保持聚酯模塑料原有其它优良性能的同时，电气绝缘性能得到极大提高，其工频介电强度达到25kV/mm以上、耐电弧达到200S以上、耐漏电起痕指标达到800V，是一种极有应用前景的电器用聚酯模塑料。

Description

中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合绝缘材料领域，更具体地，是一种中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料及其制备方法。

背景技术

节能已经成为当今世界的主流，2009年开始，我国为降低能耗，在部分大中型城市将配电网络的用户端进户电压由10000V提高到24000V，这就决定了各种配套的绝缘制品的耐电压等级也必须相应提高才能满足国家的这一要求。聚酯模塑料是电器行业广泛应用的复合绝缘材料，因此，提高聚酯模塑料的电气绝缘水平对于降低电器能耗具有十分重要的意义。

聚酯模塑料的电气绝缘性能主要取决于选用的聚酯树脂、填料的粒径级配、纤维及其它辅助原材料的合理配合应用。当聚酯模塑料发展到现阶段，聚酯树脂对于电气绝缘性的影响已经基本明确，没有太多可提高的余地。相反，填料由于选材广泛、粒径范围宽；纤维及其它辅助原材料的配合变化多，已经成为提高聚酯模塑料电气绝缘性的主要途径。

发明内容

本发明目的在于提供一种中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料，其在保持聚酯模塑料原有优良性能的同时，电气绝缘性能明显提高，以满足国家对电器产品不断提高的电气绝缘性要求。本发明的另一目的在于提供该中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料的制备方法。

本发明目的是通过如下技术手段实现的：

一种中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料，其是在普通大理石花纹聚酯模塑料的主体结构上采用多种粒径级配填充材料，再配合以新型纤维材料及其它辅助材料以新工艺方法制备而成。

具体地，该中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料由以下重量百分比的原料配比而成：

间苯型不饱和聚酯树脂             60～80；

低收缩添加剂                     20～40；

填充材料                         160～240；

脱模剂                           3～5；

聚乙烯醇纤维                     0.6～1.2；

颜料                             6～10；

工艺助剂BYK-W-996                2～4；

固化剂                           1.0～2.5；

阻聚剂                           0.1～0.3；

增稠剂                           0.5～1.0；

无碱短切玻璃纤维                 60～90。

其中：

所述间苯型不饱和聚酯树脂的固含量为70％(其余为苯乙烯溶液)，粘度为2000cps，与填充材料和其他增强材料之间具有良好的浸润性，亦具有良好的电学性能。

所述低收缩添加剂是用市售聚苯乙烯与浓度为70％的单体苯乙烯溶液混合溶融而得，优选其中聚苯乙烯占45％～55％重量份，70％的单体苯乙烯溶液占45％～55％重量份，其具有优异的收缩控制性能、着色性和润滑性。

所述填充材料是由粒径纳米级的水合氧化铝粉末或碳酸钙粉末、粒径1～2um的水合氧化铝粉末或碳酸钙粉末、粒径4～6um的沉淀碳酸钙粉末、粒径7～9um的水合氧化铝粉末或碳酸钙粉末四种物质组成的混合物。上述四种物质优选的重量配比为：粒径纳米级的水合氧化铝粉末或碳酸钙粉末，5～10重量份；粒径1～2um的水合氧化铝粉末或碳酸钙粉末，5～10重量份；粒径4～6um的沉淀碳酸钙粉末，10～15重量份；粒径7～9um的水合氧化铝粉末或碳酸钙粉末，20～25重量份。

所述脱模剂是硬脂酸锌粉末，优选粒径为190目～210目的硬脂酸锌粉末。

所述聚乙烯醇纤维是表面处理的聚乙烯醇纤维，长度为3mm。

所述颜料是由各种颜色的色粉和无单体不饱和聚酯树脂S10混合碾磨而成的色浆，优选其中色粉占10％重量份、无单体不饱和聚酯树脂S10占90％重量份。

所述工艺助剂BYK-W-996由德国BYK公司生产，是一种含有酸性基团的共聚物溶液，能够改善流动性从而稳定模塑料，亦能改善脱模性，是具有降粘浸润作用的特殊工艺助剂。

所述固化剂是纯度98％以上，10小时半衰期温度为104℃的过氧化苯甲酸叔丁酯。

所述阻聚剂是对苯二酚和对苯醌的混合物，优选二者按照1∶3的比例混合，能够控制固化特征、减少缺陷的产生，具有延长模塑料的存储期、提高稳定性的作用。

所述增稠剂是纯度为95％以上的氢氧化钙粉末，优选粒径为7～10um的氢氧化钙粉末。

所述无碱短切玻璃纤维的长度优选6mm和12mm。

上述中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将填充材料、脱模剂、聚乙烯醇纤维加入预混设备中，在800～1000r/min的高剪切速度下搅拌5分种，得混合物质A，备用；

(2)将不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、颜料、工艺助剂BYK-W-996加入捏和机里充分搅拌，约2分钟后搅拌均匀；

(3)加入固化剂和阻聚剂，搅拌1分钟；

(4)加入混合物质A，搅拌5分钟；

(5)加入全部无碱短切玻璃纤维的2％(重量百分比)，搅拌10分钟；

(6)加入增稠剂，搅拌5分钟；

(7)加入余下98％(重量百分比)的无碱短切玻璃纤维，搅拌使之分散均匀，8分钟左右材料即制作完成。

本发明的高压电器用大理石花纹聚酯模塑料，其原料选用首创性地引入了级配填料体系，并加入了聚乙烯醇纤维，有效地提高了材料的电气绝缘性能；制作过程并没有采用传统的物理混合过程，而是增加了粉体预先分散、少量玻璃纤维预分散的特殊工艺步骤，进一步提高了模塑料的强度和耐热性能。

按照上述配方和方法制备的高压电器用大理石花纹聚酯模塑料，其工频介电强度达到25kV/mm以上，比现有材料提高近100％；耐电弧达到200S以上，提高比现有材料提高10％；耐漏电起痕指标达到800V，比现有材料提高30％。即在保持聚酯模塑料原有其它优良性能的同时，电气绝缘性能得到极大提高，是一种极有应用前景的电器用聚酯模塑料。实践中测得其具体的技术指标如下表所示：

测试项目	单位	试验法	技术指标
				成形品比重	g/cm3	ISO 1183-2004(E)	1.75～1.95
成形收缩率	％	ISO 2577-1984(E)	＜0.2
				热变形温度	℃	ISO 75-1987(E)	＞200
弯曲强度	MPa	ISO 178-2001(E)	＞120
				冲击强度(却贝)	KJ/m2	ISO 179-2000(E)	＞30
绝缘抵抗(常态)	Ω	GB10064	＞1014
				绝缘抵抗(煮沸)	Ω	GB10064	＞1012
耐电压	KV/mm	IEC60243-1：1998	＞25
				耐电弧性	Sec	GB/T1411-2002	＞200
耐漏电性	CTI	GB/T4207-2003	＞800

具体实施方式

以下描述本发明的几个优选实施方式，但并非用以限定本发明。

实施例1：

按照如下重量份配比原料：

60份固含量为70％的间苯型不饱和聚酯树脂，40份低收缩添加剂，160份填充材料，3份粒径为190目的硬脂酸锌粉末，0.6份长度为3mm的聚乙烯醇纤维，6份颜料，2份BYK-W-996，1.0份10小时半衰期温度为104℃的过氧化苯甲酸叔丁酯(纯度98％)，0.1份阻聚剂，0.5份粒径为7～10um的氢氧化钙粉末(纯度95％)，60份长度为6mm的无碱短切玻璃纤维，待用；

其中：

低收缩添加剂是用市售聚苯乙烯与浓度为70％的单体苯乙烯溶液按照4.5∶5.5的比例混合而得；

填充材料是由5份粒径纳米级的水合氧化铝粉末、5份粒径1～2um的水合氧化铝粉末、10份粒径4～6um的沉淀碳酸钙粉末、20份粒径7～9um的水合氧化铝粉末组成的混合物；

颜料是由各种颜色的色粉和无单体不饱和聚酯树脂S10按照1∶9的重量比混合碾磨而成的色浆；

阻聚剂是对苯二酚和对苯醌按照1∶3的比例混合的混合物。

按照如下步骤制备高压电器用大理石花纹聚酯模塑料：

(1)将填充材料、硬脂酸锌粉末、聚乙烯醇纤维加入预混设备中，在800r/min的速度下搅拌5分种，得混合物质A，备用；

(2)将不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、颜料、BYK-W-996加入捏和机里充分搅拌，约2分钟后搅拌均匀；

(3)加入过氧化苯甲酸叔丁酯和阻聚剂，搅拌1分钟；

(4)加入混合物质A，搅拌5分钟；

(5)加入0.24份无碱短切玻璃纤维的，搅拌10分钟；

(6)加入氢氧化钙粉末，搅拌5分钟；

(7)加入余下11.76份的无碱短切玻璃纤维，搅拌使之分散均匀，8分钟左右材料即制作完成。

实施例2：

按照如下重量份配比原料：

80份固含量为70％的间苯型不饱和聚酯树脂，20份低收缩添加剂，240份填充材料，5份粒径为190目的硬脂酸锌粉末，1.2份长度为3mm的聚乙烯醇纤维，10份颜料，4份BYK-W-996，2.5份10小时半衰期温度为104℃的过氧化苯甲酸叔丁酯(纯度98％)，0.3份阻聚剂，1.0份粒径为7～10um的氢氧化钙粉末(纯度95％)，90份长度为6mm的无碱短切玻璃纤维，待用；

其中：

低收缩添加剂是用市售聚苯乙烯与浓度为70％的单体苯乙烯溶液按照5.5∶4.5的比例混合而得；

填充材料是由10份粒径纳米级的水合氧化铝粉末、10份粒径1～2um的水合氧化铝粉末、15份粒径4～6um的沉淀碳酸钙粉末、25份粒径7～9um的水合氧化铝粉末组成的混合物；

颜料是由各种颜色的色粉和无单体不饱和聚酯树脂S10按照1∶8的重量比混合碾磨而成的色浆；

阻聚剂是对苯二酚和对苯醌按照1∶3.5的比例混合的混合物。

按照如下步骤制备高压电器用大理石花纹聚酯模塑料：

(1)将填充材料、硬脂酸锌粉末、聚乙烯醇纤维加入预混设备中，在1000r/min的速度下搅拌5分种，得混合物质A，备用；

(2)将不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、颜料、BYK-W-996加入捏和机里充分搅拌，约2分钟后搅拌均匀；

(3)加入过氧化苯甲酸叔丁酯和阻聚剂，搅拌1分钟；

(4)加入混合物质A，搅拌5分钟；

(5)加入0.4份无碱短切玻璃纤维的，搅拌10分钟；

(6)加入氢氧化钙粉末，搅拌5分钟；

(7)加入余下19.6份的无碱短切玻璃纤维，搅拌使之分散均匀，8分钟左右材料即制作完成。

Claims (8)

1.一种中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料，其特征在于由以下重量份的原料组成：

间苯型不饱和聚酯树脂              60～80；

低收缩添加剂                      20～40；

填充材料                          160～240；

脱模剂                            3～5；

聚乙烯醇纤维                      0.6～1.2；

颜料                              6～10；

工艺助剂BYK-W-996                 2～4；

固化剂                            1.0～2.5；

阻聚剂                            0.1～0.3；

增稠剂                            0.5～1.0；

无碱短切玻璃纤维                  60～90；

其中：

所述间苯型不饱和聚酯树脂的固含量为70％，其余为苯乙烯溶液；

所述低收缩添加剂是用市售聚苯乙烯与浓度为70％的单体苯乙烯溶液混合溶融而得；

所述填充材料是由粒径纳米级的水合氧化铝粉末或碳酸钙粉末、粒径1～2um的水合氧化铝粉末或碳酸钙粉末、粒径4～6um的沉淀碳酸钙粉末、粒径7～9um的水合氧化铝粉末或碳酸钙粉末四种物质混合而成，并且上述四种物质的重量配比为：粒径纳米级的水合氧化铝粉末或碳酸钙粉末5～10重量份，粒径1～2um的水合氧化铝粉末或碳酸钙粉末5～10重量份，粒径4～6um的沉淀碳酸钙粉末10～15重量份，粒径7～9um的水合氧化铝粉末或碳酸钙粉末20～25重量份；

所述脱模剂是硬脂酸锌粉末；

所述聚乙烯醇纤维是表面处理的聚乙烯醇纤维，长度为3mm；

所述颜料是由各种颜色的色粉和无单体不饱和聚酯树脂S10混合碾磨而成的色浆；

所述固化剂是纯度98％以上，10小时半衰期温度为104℃的过氧化苯甲酸叔丁酯；

所述阻聚剂是对苯二酚和对苯醌的混合物；

所述增稠剂是纯度为95％以上的氢氧化钙粉末。

2.根据权利要求1所述的中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料，其特征在于所述低收缩添加剂中聚苯乙烯占45％～55％重量份，70％的单体苯乙烯溶液占45％～55％重量份。

3.根据权利要求1所述的中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料，其特征在于所述脱模剂是粒径190目～210目的硬脂酸锌粉末。

4.根据权利要求1所述的中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料，其特征在于所述颜料中各种颜色的色粉占10％重量份、无单体不饱和聚酯树脂S10占90％重量份。

5.根据权利要求1所述的中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料，其特征在于所述阻聚剂是由对苯二酚和对苯醌按照1∶3的比例混合而成的混合物。

6.根据权利要求1所述的中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料，其特征在于所述氢氧化钙粉末的粒径为7～10um。

7.根据权利要求1所述的中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料，其特征在于所述无碱短切玻璃纤维的长度为6mm或12mm。

8.一种制备权利要求1所述的中高压电器用大理石花纹聚酯模塑料的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将填充材料、脱模剂、聚乙烯醇纤维加入预混设备中，在800～1000r/min的高剪切速度下搅拌5分种，得混合物质A，备用；

(2)将不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、颜料、工艺助剂BYK-W-996加入捏和机里充分搅拌，约2分钟后搅拌均匀；

(3)加入固化剂和阻聚剂，搅拌1分钟；

(4)加入混合物质A，搅拌5分钟；

(5)加入全部无碱短切玻璃纤维的2％(重量百分比)，搅拌10分钟；

(6)加入增稠剂，搅拌5分钟；

(7)加入余下98％(重量百分比)的无碱短切玻璃纤维，搅拌使之分散均匀，8分钟左右材料即制作完成。