CN102286191A - 一种耐高温绝缘复合材料片材及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温绝缘复合材料片材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种复合材料，特别是涉及一种耐高温绝缘复合材料片材及其制备方法。本发明耐高温绝缘复合材料片材，由酚醛树脂、玻纤粉、云母粉、刚玉粉、硬脂酸钙及抗氧剂混合成胶液，加入固化剂制成树脂糊，将树脂糊涂在玻纤布上，再将浸有树脂糊的玻纤布叠加，干燥、压制、增稠熟化，得到耐高温绝缘复合材料片材。本发明一种耐高温绝缘复合材料片材，制造方便，生产过程中机械化程度高，所需劳动力少，成本低。耐高温绝缘复合材料片材和普通SMC相比，耐热性及绝缘性更好，收缩率更低，后续制品的强度、模量等更优异，刚性更大，更抗蠕变，使用寿命更长，可进一步加工成耐高温绝缘板材、管材等，可广泛应用于电解槽母线、高压输电线诸多场合。

Description

一种耐高温绝缘复合材料片材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料，特别是涉及一种耐高温绝缘复合材料片材及其制备方法。
背景技术
耐高温绝缘螺栓是用在立柱母线上保证绝对绝缘的一种装置。原来安装在立柱母线上的是铁螺栓，再在铁螺栓外套上一个绝缘套管来达到绝缘效果。当绝缘套管损坏时，由于电流强度大、磁场高，铁螺栓极易吸附在母线上，拆卸不便，并导致放电大火，引起严重事故。所以，绝缘套管是耐高温绝缘螺栓中非常重要的一部分，由于电解槽周边温度高，且需要高度绝缘，采用传统塑料或SMC制作的套管虽具有一定的绝缘性能及耐温性能，但实现不了高度绝缘，同时不能够耐高温环境，因此，发明一种既高度绝缘，更能耐高温的套管用复合材料片材就十分必要。
发明内容
本发明的目的是针对上述耐高温绝缘螺栓套管需要耐高温绝缘的需求而提供一种耐高温绝缘复合材料片材及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现：
一种耐高温绝缘复合材料片材，由包括以下重量份数的原料制备而成：
本发明一种耐高温绝缘复合材料片材，其中所述的酚醛树脂为3240型环氧酚醛树脂。
本发明一种耐高温绝缘复合材料片材，其中所述的固化剂为NL固化剂。
本发明一种耐高温绝缘复合材料片材，其中所述的玻璃纤维布采用无碱玻璃纤维布，玻璃纤维布的单重为27g/m2、52g/m2、85g/m2中的一种。
本发明一种耐高温绝缘复合材料片材，其中所述的短切玻纤粉为无碱短切玻纤粉，短切玻纤长度为3-4mm。
本发明一种耐高温绝缘复合材料片材，其中所述的云母粉粒径为1250目、2500目中的一种。
本发明一种耐高温绝缘复合材料片材，其中所述的刚玉粉粒径为20-40nm。
本发明一种耐高温绝缘复合材料片材，其中所述的抗氧剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、二丁羟基甲苯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或两种。
优选，一种耐高温绝缘复合材料片材，由包括以下重量份数的原料制备而成：
Figure BSA00000487061700021
更优选，一种耐高温绝缘复合材料片材，由包括以下重量份数的原料制备而成：
Figure BSA00000487061700022
本发明的一种耐高温绝缘复合材料片材的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将酚醛树脂、短切玻纤粉、云母粉、刚玉粉、硬脂酸钙及抗氧剂按配方量计量后加入到容器中，利用电动搅拌器混合10-20分钟形成胶液。
(2)往上述胶液中加入固化剂，搅匀制成树脂糊。
(3)将上述树脂糊加入到浸胶槽中。
(4)将玻璃纤维布以一定速度通过胶槽，使之浸溃上一定数量的树脂糊后，经过刮胶装置刮胶，通过调整刮胶张力，使树脂糊均匀涂布在玻璃纤维布上。
(5)将浸有树脂糊的玻璃纤维布逐层叠加，在90-100℃干燥10-20min，使胶布上的挥发性物质气化而被排除，同时使部分树脂缓慢而均匀地由A阶段转化到B阶段，然后采用10-20MPa的压力进行压制，压制温度为120-150℃，压制时间5-10分钟。
(6)将上述复合材料片材在室温下增稠熟化24-72小时后，得到耐高温绝缘复合材料片材。
本发明一种耐高温绝缘复合材料片材，生产制造方便，传统的手糊及模压玻璃钢生产工艺无需改进即可用于其生产及加工，生产过程中机械化程度较高，所需劳动力较少，生产成本低。耐高温绝缘复合材料片材和普通SMC片材相比，耐热性能及绝缘性能均更好，片材收缩率更低，后续制品的强度、模量等力学性能更加优异，刚性更大，更加抗蠕变，因而使用寿命更长，可进一步加工成耐高温绝缘板材、管材等，可广泛应用于电解槽母线、高压输电线诸多场合。
具体实施方式
以下采用实施例具体说明本发明的一种耐高温绝缘复合材料片材及其制备方法。
实施例1
酚醛树脂100，固化剂8，27g/m2玻璃纤维布35，3.5mm短切玻纤粉30，1250目云母粉3，30nm刚玉粉2，硬脂酸钙0.5，抗氧剂β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.25。
(1)将酚醛树脂、短切玻纤粉、云母粉、刚玉粉、硬脂酸钙及抗氧剂按配方量计量后加入到容器中，利用电动搅拌器混合15分钟形成胶液。
(2)往上述胶液中加入固化剂，搅匀制成树脂糊。
(3)将上述树脂糊加入到浸胶槽中。
(4)将玻璃纤维布以一定速度通过胶槽，使之浸溃上一定数量的树脂后，经过刮胶装置刮胶，通过调整刮胶张力，使树脂糊均匀涂布在玻璃纤维布上。
(5)将浸有树脂糊的玻璃纤维布逐层叠加，在95℃干燥15min，使胶布上的挥发性物质气化而被排除，同时使部分树脂缓慢而均匀地由A阶段转化到B阶段，然后采用15MPa的压力进行压制，压制温度为135℃，压制时间7.5分钟。
(6)将上述复合材料片材在室温下增稠熟化48小时后，得到耐高温绝缘复合材料片材。
实施例2
酚醛树脂100，固化剂7，52g/m2玻璃纤维布32，3mm短切玻纤粉25，1250目云母粉2，20nm刚玉粉1，硬脂酸钙0.4，抗氧剂二丁羟基甲苯0.22。
(1)将酚醛树脂、短切玻纤粉、云母粉、刚玉粉、硬脂酸钙及抗氧剂按配方量计量后加入到容器中，利用电动搅拌器混合20分钟形成胶液。
(2)往上述胶液中加入固化剂，搅匀制成树脂糊。
(3)将上述树脂糊加入到浸胶槽中。
(4)将玻璃纤维布以一定速度通过胶槽，使之浸溃上一定数量的树脂后，经过刮胶装置刮胶，通过调整刮胶张力，使树脂糊均匀涂布在玻璃纤维布上。
(5)将浸有树脂糊的玻璃纤维布逐层叠加，在100℃干燥20min，使胶布上的挥发性物质气化而被排除，同时使部分树脂缓慢而均匀地由A阶段转化到B阶段，然后采用20MPa的压力进行压制，压制温度为150℃，压制时间10分钟。
(6)将上述复合材料片材在室温下增稠熟化72小时后，得到耐高温绝缘复合材料片材。
实施例3
酚醛树脂100，固化剂9，85g/m2玻璃纤维布38，4mm短切玻纤粉35，2500目云母粉4，40nm刚玉粉2，硬脂酸钙0.6，抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.28。
(1)将酚醛树脂、短切玻纤粉、云母粉、刚玉粉、硬脂酸钙及抗氧剂按配方量计量后加入到容器中，利用电动搅拌器混合15分钟形成胶液。
(2)往上述胶液中加入固化剂，搅匀制成树脂糊。
(3)将上述树脂糊加入到浸胶槽中。
(4)将玻璃纤维布以一定速度通过胶槽，使之浸溃上一定数量的树脂后，经过刮胶装置刮胶，通过调整刮胶张力，使树脂糊均匀涂布在玻璃纤维布上。
(5)将浸有树脂糊的玻璃纤维布逐层叠加，在95℃干燥15min，使胶布上的挥发性物质气化而被排除，同时使部分树脂缓慢而均匀地由A阶段转化到B阶段，然后采用15MPa的压力进行压制，压制温度为135℃，压制时间7.5分钟。
(6)将上述复合材料片材在室温下增稠熟化48小时后，得到耐高温绝缘复合材料片材。
实施例4
酚醛树脂100，固化剂6，85g/m2玻璃纤维布30，3mm短切玻纤粉20，1250目云母粉1，20nm刚玉粉1，硬脂酸钙0.3，抗氧剂β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.2。
(1)将酚醛树脂、短切玻纤粉、云母粉、刚玉粉、硬脂酸钙及抗氧剂按配方量计量后加入到容器中，利用电动搅拌器混合10分钟形成胶液。
(2)往上述胶液中加入固化剂，搅匀制成树脂糊。
(3)将上述树脂糊加入到浸胶槽中。
(4)将玻璃纤维布以一定速度通过胶槽，使之浸溃上一定数量的树脂后，经过刮胶装置刮胶，通过调整刮胶张力，使树脂糊均匀涂布在玻璃纤维布上。
(5)将浸有树脂糊的玻璃纤维布逐层叠加，在90℃干燥10min，使胶布上的挥发性物质气化而被排除，同时使部分树脂缓慢而均匀地由A阶段转化到B阶段，然后采用10MPa的压力进行压制，压制温度为120℃，压制时间5分钟。
(6)将上述复合材料片材在室温下增稠熟化24小时后，得到耐高温绝缘复合材料片材。
实施例5
酚醛树脂100，固化剂10，27g/m2玻璃纤维布40，3.5mm短切玻纤粉40，2500目云母粉5，40nm刚玉粉3，硬脂酸钙0.7，抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.3。
(1)将酚醛树脂、短切玻纤粉、云母粉、刚玉粉、硬脂酸钙及抗氧剂按配方量计量后加入到容器中，利用电动搅拌器混合20分钟形成胶液。
(2)往上述胶液中加入固化剂，搅匀制成树脂糊。
(3)将上述树脂糊加入到浸胶槽中。
(4)将玻璃纤维布以一定速度通过胶槽，使之浸溃上一定数量的树脂后，经过刮胶装置刮胶，通过调整刮胶张力，使树脂糊均匀涂布在玻璃纤维布上。
(5)将浸有树脂糊的玻璃纤维布逐层叠加，在100℃干燥20min，使胶布上的挥发性物质气化而被排除，同时使部分树脂缓慢而均匀地由A阶段转化到B阶段，然后采用20MPa的压力进行压制，压制温度为150℃，压制时间10分钟。
(6)将上述复合材料片材在室温下增稠熟化72小时后，得到耐高温绝缘复合材料片材。
实施例6
酚醛树脂100，固化剂8，52g/m2玻璃纤维布35，4mm短切玻纤粉20，2500目云母粉5，30nm刚玉粉1，硬脂酸钙0.5，抗氧剂β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.15、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.15。
(1)将酚醛树脂、短切玻纤粉、云母粉、刚玉粉、硬脂酸钙及抗氧剂按配方量计量后加入到容器中，利用电动搅拌器混合20分钟形成胶液。
(2)往上述胶液中加入固化剂，搅匀制成树脂糊。
(3)将上述树脂糊加入到浸胶槽中。
(4)将玻璃纤维布以一定速度通过胶槽，使之浸溃上一定数量的树脂后，经过刮胶装置刮胶，通过调整刮胶张力，使树脂糊均匀涂布在玻璃纤维布上。
(5)将浸有树脂糊的玻璃纤维布逐层叠加，在90℃干燥15min，使胶布上的挥发性物质气化而被排除，同时使部分树脂缓慢而均匀地由A阶段转化到B阶段，然后采用20MPa的压力进行压制，压制温度为120℃，压制时间7.5分钟。
(6)将上述复合材料片材在室温下增稠熟化72小时后，得到耐高温绝缘复合材料片材。
实施例7
酚醛树脂100，固化剂6，27g/m2玻璃纤维布40，3.5mm短切玻纤粉30，1250目云母粉4，25nm刚玉粉3，硬脂酸钙0.6，抗氧剂β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.12、二丁羟基甲苯0.10。
(1)将酚醛树脂、短切玻纤粉、云母粉、刚玉粉、硬脂酸钙及抗氧剂计量后加入到容器中，利用电动搅拌器混合15分钟形成胶液。
(2)往上述胶液中加入固化剂，搅匀制成树脂糊。
(3)将上述树脂糊加入到浸胶槽中。
(4)将玻璃纤维布以一定速度通过胶槽，使之浸溃上一定数量的树脂后，经过刮胶装置刮胶，通过调整刮胶张力，使树脂糊均匀涂布在玻璃纤维布上。
(5)将浸有树脂糊的玻璃纤维布逐层叠加，在95℃干燥12min，使胶布上的挥发性物质气化而被排除，同时使部分树脂缓慢而均匀地由A阶段转化到B阶段，然后采用18MPa的压力进行压制，压制温度为130℃，压制时间9分钟。
(6)将上述复合材料片材在室温下增稠熟化36小时后，得到耐高温绝缘复合材料片材。
实施例8
酚醛树脂100，固化剂7，52g/m2玻璃纤维布32，3.2mm短切玻纤粉30，1250目云母粉4，35nm刚玉粉3，硬脂酸钙0.42，抗氧剂二丁羟基甲苯0.14、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.14。
(1)将酚醛树脂、短切玻纤粉、云母粉、刚玉粉、硬脂酸钙及抗氧剂计量后加入到容器中，利用电动搅拌器混合14分钟形成胶液。
(2)往上述胶液中加入固化剂，搅匀制成树脂糊。
(3)将上述树脂糊加入到浸胶槽中。
(4)将玻璃纤维布以一定速度通过胶槽，使之浸溃上一定数量的树脂后，经过刮胶装置刮胶，通过调整刮胶张力，使树脂糊均匀涂布在玻璃纤维布上。
(5)将浸有树脂糊的玻璃纤维布逐层叠加，在95℃干燥16min，使胶布上的挥发性物质气化而被排除，同时使部分树脂缓慢而均匀地由A阶段转化到B阶段，然后采用18MPa的压力进行压制，压制温度为130℃，压制时间9分钟。
(6)将上述复合材料片材在室温下增稠熟化60小时后，得到耐高温绝缘复合材料片材。
以下通过检测证明本发明实施例1的效果，其检测结果如下：
热变形温度：298℃，长期耐热温度：286℃，绝缘电阻：1.45×1015Ω，击穿电压：54kV，电气强度：10.6MV/m。
以上结果明显超过中华人民共和国国家标准GB/T 1303.1-2009及行业标准JB/T 7770-1995的要求。

Claims (10)

1.一种耐高温绝缘复合材料片材，由以下重量份数的原料制备而成：
Figure FSA00000487061600011
所述的酚醛树脂为3240型环氧酚醛树脂。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温绝缘复合材料片材，由以下重量份数的原料制备而成：
Figure FSA00000487061600012
所述的酚醛树脂为3240型环氧酚醛树脂。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温绝缘复合材料片材，由以下重量份数的原料制备而成：
Figure FSA00000487061600013
所述的酚醛树脂为3240型环氧酚醛树脂。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种耐高温绝缘复合材料片材，其特征在于所述的固化剂为NL固化剂。
5.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种耐高温绝缘复合材料片材，其特征在于所述的玻璃纤维布采用无碱玻璃纤维布，玻璃纤维布的单重为27g/m2、52g/m2、85g/m2中的一种。
6.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种耐高温绝缘复合材料片材，其特征在于所述的短切玻纤粉为无碱短切玻纤粉，短切玻纤长度为3-4mm。
7.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种耐高温绝缘复合材料片材，其特征在于所述的云母粉粒径为1250目、2500目中的一种。
8.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种耐高温绝缘复合材料片材，其特征在于所述的刚玉粉粒径为20-40nm。
9.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种耐高温绝缘复合材料片材，其特征在于所述的抗氧剂为β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、二丁羟基甲苯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或两种。
10.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种耐高温绝缘复合材料片材，其特征在于其制备过程为：
(1)将酚醛树脂、短切玻纤粉、云母粉、刚玉粉、硬脂酸钙及抗氧剂计量后加入到容器中，利用电动搅拌器混合10-20分钟形成胶液；
(2)往上述胶液中加入固化剂，搅匀制成树脂糊；
(3)将上述树脂糊加入到浸胶槽中；
(4)将玻璃纤维布以一定速度通过胶槽，使之浸溃上一定数量的树脂糊后，经过刮胶装置刮胶，通过调整刮胶张力，使树脂糊均匀涂布在玻璃纤维布上；
(5)将浸有树脂糊的玻璃纤维布逐层叠加，在90-100℃干燥10-20min，使胶布上的挥发性物质气化而被排除，同时使部分树脂缓慢而均匀地由A阶段转化到B阶段，然后采用10-20MPa的压力进行压制，压制温度为120-150℃，压制时间5-10min.；
(6)将上述复合材料片材在室温下增稠熟化24-72小时后，得到耐高温绝缘复合材料片材。
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