CN106189241A - 一种复合绝缘子硅橡胶的处理方法及复合绝缘子硅橡胶在阻燃复合材料中的应用 - Google Patents

一种复合绝缘子硅橡胶的处理方法及复合绝缘子硅橡胶在阻燃复合材料中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种复合绝缘子硅橡胶的处理方法及复合绝缘子硅橡胶在阻燃复合材料中的应用，尤其涉及一种废弃复合绝缘子硅橡胶的酸化处理方法，属于属于复合绝缘子技术领域。所述的处理方法包括如下步骤：回收废弃复合绝缘子硅橡胶材料，经清洗、粉碎制得废弃复合绝缘子硅橡胶粉体；向废弃复合绝缘子硅橡胶粉体中加入浓盐酸，搅拌3‑6h后加入去离子水继续搅拌0.5‑3h；将搅拌完成后的废弃复合绝缘子硅橡胶粉体过滤、水洗，然后用有机溶剂浸泡0.1‑1.5h，接着滤干至有机溶剂完全挥发，最后在60‑100℃下真空干燥3‑5h，得复合绝缘子硅橡胶粉体。将通过酸化处理后的复合绝缘子硅橡胶粉体应用到阻燃复合材料中，显著提高阻燃复合材料的阻燃效果。

Description

一种复合绝缘子硅橡胶的处理方法及复合绝缘子硅橡胶在阻 燃复合材料中的应用
技术领域
本发明涉及一种复合绝缘子硅橡胶的处理方法及复合绝缘子硅橡胶在阻燃复合材料中的应用，尤其涉及一种废弃复合绝缘子硅橡胶的酸化处理方法，属于属于复合绝缘子技术领域。
背景技术
复合绝缘子硅橡胶可广泛用于高压输电线路，适用于不同污秽等级地区，具有重量轻、体积小、不易破碎、高抗拉强度，污秽性能强等特点。硅橡胶绝缘子主要用于变电站，具有良好的憎水性、抗老化性、耐漏电起痕性和耐电蚀损性，具有很高的抗张强度和抗弯强度，其机械强度高，抗冲击性能、防震和防脆断性能好，重量轻、安装维护方便。近年来，复合绝缘子硅橡胶还在新建线路工程中得到大批量甚至全线路使用。
然而，在复合绝缘子得到广泛应用的同时，会产生大量的复合绝缘子硅橡胶材料。如复合绝缘子制造中产生的残次品、废品以及边角料、复合绝缘子硅橡胶炼制过程中产生的结构化硅橡胶等。这些废弃物不仅污染环境，而且造成巨大的浪费。
虽然现有技术中存在多种废硅橡胶的回收利用方法：如热裂解法、加酸催化裂解法、碱催化裂解法等。但是，这些处理方法都存在多种问题，如：热裂解法所需温度高，副反应多，收率低；加酸催化裂解技术成熟，裂解产物中D4含量高，但是大量酸性废液可能造成第二次污染；碱催化裂解法裂解产物中的D4含量偏低，且目前的高产率方法大多有溶剂。而且，复合绝缘子硅橡胶为特种硅橡胶，组分、比例不同于普通的硅橡胶。复合绝缘子硅橡胶为特殊环境下使用的橡胶材料，为了实现高绝缘、高防污等性能，复合绝缘子硅橡胶中通常加入多种特殊材料，如氧化锌、氢氧化铝、白炭黑、硫化剂、抗老化助剂等，并采用特殊的高温硫化、辐射交联等工艺进行处理。常规的废硅橡胶的回收利用方法并不适用于处理废弃复合绝缘子硅橡胶。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的缺陷，提供一种简单易行的，降低成本的，变废为宝的复合绝缘子硅橡胶的处理方法，将该方法处理得到的复合绝缘子硅橡胶粉体应用在阻燃复合材料中，可显著提高复合材料的阻燃性。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实施：一种复合绝缘子硅橡胶的处理方法，所述的处理方法包括如下步骤：
S1、回收废弃复合绝缘子硅橡胶材料，经清洗、粉碎制得废弃复合绝缘子硅橡胶粉体；
S2、向废弃复合绝缘子硅橡胶粉体中加入浓盐酸，搅拌3-6h后加入去离子水继续搅拌0.5-3h；
S3、将搅拌完成后的废弃复合绝缘子硅橡胶粉体过滤、水洗，最后在60-100℃下真空干燥3-5h，得复合绝缘子硅橡胶粉体。
废弃复合绝缘子硅橡胶材料中约含有50％的氢氧化铝等其他助剂，这些无机类助剂与聚乳酸的相容性很差，会影响复合绝缘子硅橡胶的性能，进而影响其应用范围。本发明通过浓盐酸酸化处理将废弃复合绝缘子硅橡胶胶粉中的氢氧化铝及其他氧化物转化为易溶于水的金属氯化物，再通过过滤、水洗等方式除去得到复合绝缘子硅橡胶。该方法简单可以，实现变废为宝，降低生产成本。
在上述复合绝缘子硅橡胶的处理方法中，所述废弃复合绝缘子硅橡胶粉体与浓盐酸的质量比为1:(2.5-5)。若浓盐酸的质量偏大会造成酸的浪费，偏小会导致胶粉中的杂质处理不完全。
在上述复合绝缘子硅橡胶的处理方法中，步骤S3水洗后干燥前还包括用有机溶剂浸泡废弃复合绝缘子硅橡胶粉体0.1-1.5h。
作为优选，所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃中的一种或多种。采用上述的有机溶剂浸泡可以更好地干燥，其原因在于水的沸点比较高，采用低沸点的溶剂进行浸泡，可以使得干燥时间以及干燥温度都比较低，起到节能的目的。
本发明的第二个目的在于提供通过如上方法处理得的复合绝缘子硅橡胶粉体在阻燃复合材料中的应用。
所述阻燃复合材料包括如下质量份数的成分：
聚乳酸：60-100份
磷氮系阻燃剂：10-20份
多元醇：2-6份
复合绝缘子硅橡胶粉体：0.2-5份。
硅粉中硅氧成分能够催化多元醇在燃烧过程中的脱水炭化，同时还能促进聚乳酸的降解产物的交联成炭过程，即起到催化成炭的作用，因此该阻燃体系会形成足够的炭层来保护高分子基体。
作为优选，所述的磷氮系阻燃剂为聚磷酸铵、聚磷酸三聚氰胺、正磷酸三聚氰胺、焦磷酸二三聚氰胺中的一种或多种。
进一步优选，所述的所述的磷氮系阻燃剂为聚磷酸铵。
作为优选，所述的多元醇为季戊四醇、双季戊四醇、山梨醇中的一种或多种。
进一步优选，所述的多元醇为季戊四醇。
更进一步，聚磷酸铵与季戊四醇的质量比为(2-4):1。
所述阻燃复合材料的制备方法包括如下步骤：
先将聚乳酸、磷氮系阻燃剂及多元醇在60-100℃下烘烤4-6h，然后按上述质量份数称取复合材料的成分聚乳酸、磷氮系阻燃剂、多元醇及复合绝缘子硅橡胶粉体并将成分熔融混炼，最后经剪碎、冷却得阻燃复合材料。
作为优选，混炼的温度为150-200℃，转速为50-80r/min，混炼时间为5-10min。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明回收废弃复合绝缘子硅橡胶材料，并经酸化处理得性能优异的复合绝缘子硅橡胶粉体，该酸化处理方法简单可行，实现变废为宝，减少环境污染，且酸可回收，成本低。
2、将通过本发明酸化处理后的复合绝缘子硅橡胶粉体应用到阻燃复合材料中，与聚乳酸、磷氮系阻燃剂复合使用，具有更好的协同阻燃作用，有利于该阻燃体系在燃烧过程中形成足够的炭层来保护高分子基体，进而提高阻燃复合材料的阻燃效果。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种复合绝缘子硅橡胶的处理方法：
回收废弃复合绝缘子硅橡胶材料，经清洗、粉碎制得废弃复合绝缘子硅橡胶粉体；
称取100g废弃复合绝缘子硅橡胶粉体加入到1000ml三口瓶中，并加入300g浓盐酸，以500转/分钟机械搅拌4h后加入去离子水继续搅拌2h；
将搅拌完成后的废弃复合绝缘子硅橡胶粉体过滤并用去离子水洗至滤液呈中性，然后用乙醇浸泡1h，滤干后放置在通风厨内直至乙醇完全挥发，最后在80℃下真空干燥4h，得复合绝缘子硅橡胶粉体。
实施例2
一种复合绝缘子硅橡胶的处理方法：
回收废弃复合绝缘子硅橡胶材料，经清洗、粉碎制得废弃复合绝缘子硅橡胶粉体；
称取100g废弃复合绝缘子硅橡胶粉体，并向废弃复合绝缘子硅橡胶粉体中加入400g浓盐酸，以400转/分钟机械搅拌5h后加入去离子水继续搅拌1.5h；
将搅拌完成后的废弃复合绝缘子硅橡胶粉体过滤并用去离子水洗至滤液呈中性，然后用甲醇浸泡0.8h，滤干后放置在通风厨内直至甲醇完全挥发，最后在60℃下真空干燥3.5h，得复合绝缘子硅橡胶粉体。
实施例3
一种复合绝缘子硅橡胶的处理方法：
回收废弃复合绝缘子硅橡胶材料，经清洗、粉碎制得废弃复合绝缘子硅橡胶粉体；
称取100g废弃复合绝缘子硅橡胶粉体，并向废弃复合绝缘子硅橡胶粉体中加入350g浓盐酸，以520转/分钟机械搅拌5h后加入去离子水继续搅拌1.2h；
将搅拌完成后的废弃复合绝缘子硅橡胶粉体过滤并用去离子水洗至滤液呈中性，然后用四氢呋喃浸泡1.2h，滤干后放置在通风厨内直至四氢呋喃完全挥发，最后在65℃下真空干燥4.5h，得复合绝缘子硅橡胶粉体。
实施例4
一种复合绝缘子硅橡胶的处理方法：
回收废弃复合绝缘子硅橡胶材料，经清洗、粉碎制得废弃复合绝缘子硅橡胶粉体；
称取100g废弃复合绝缘子硅橡胶粉体，并向废弃复合绝缘子硅橡胶粉体中加入250g浓盐酸，以600转/分钟机械搅拌3h后加入去离子水继续搅拌3h；
将搅拌完成后的废弃复合绝缘子硅橡胶粉体过滤并用去离子水洗至滤液呈中性，然后用丙酮浸泡1.5h，滤干后放置在通风厨内直至丙酮完全挥发，最后在100℃下真空干燥3h，得复合绝缘子硅橡胶粉体。
实施例5
一种复合绝缘子硅橡胶的处理方法：
回收废弃复合绝缘子硅橡胶材料，经清洗、粉碎制得废弃复合绝缘子硅橡胶粉体；
称取100g废弃复合绝缘子硅橡胶粉体，并向废弃复合绝缘子硅橡胶粉体中加入500g浓盐酸，以550转/分钟机械搅拌6h后加入去离子水继续搅拌0.5h；
将搅拌完成后的废弃复合绝缘子硅橡胶粉体过滤并用去离子水洗至滤液呈中性，然后用四氢呋喃浸泡0.1h，滤干后放置在通风厨内直至四氢呋喃完全挥发，最后在60℃下真空干燥5h，得复合绝缘子硅橡胶粉体。
实施例6：实施例1中得到的复合绝缘子硅橡胶粉体在阻燃复合材料中的应用
先将聚乳酸、磷氮系阻燃剂及多元醇在80℃下烘烤5h，出去原料中的水和乙醇杂质，然后按如下质量份数称取复合材料的成分：聚乳酸：90份、聚磷酸铵：16份、季戊四醇：5份、复合绝缘子硅橡胶粉体：3份，并将复合材料的成分在HAAKE转矩流变仪中熔融混炼，混炼的温度为170℃，转速为60r/min，混炼时间为8min，混炼完全后将熔融料剪碎、冷却得阻燃复合材料。
实施例7：实施例2中得到的复合绝缘子硅橡胶粉体在阻燃复合材料中的应用
先将聚乳酸、磷氮系阻燃剂及多元醇在70℃下烘烤5.5h，出去原料中的水和乙醇杂质，然后按如下质量份数称取复合材料的成分：聚乳酸：90份、聚磷酸三聚氰胺：12份、双季戊四醇：3份、复合绝缘子硅橡胶粉体：4份，并将复合材料的成分在HAAKE转矩流变仪中熔融混炼，混炼的温度为160℃，转速为70r/min，混炼时间为9min，混炼完全后将熔融料剪碎、冷却得阻燃复合材料。
实施例8：实施例3中得到的复合绝缘子硅橡胶粉体在阻燃复合材料中的应用
先将聚乳酸、磷氮系阻燃剂及多元醇在90℃下烘烤4.5h，出去原料中的水和乙醇杂质，然后按如下质量份数称取复合材料的成分：聚乳酸：70份、聚磷酸三聚氰胺：15份、季戊四醇：4份、复合绝缘子硅橡胶粉体：1份，并将复合材料的成分在HAAKE转矩流变仪中熔融混炼，混炼的温度为180℃，转速为65r/min，混炼时间为6min，混炼完全后将熔融料剪碎、冷却得阻燃复合材料。
实施例9：实施例4中得到的复合绝缘子硅橡胶粉体在阻燃复合材料中的应用
先将聚乳酸、磷氮系阻燃剂及多元醇在60℃下烘烤6h，出去原料中的水和乙醇杂质，然后按如下质量份数称取复合材料的成分：聚乳酸：100份、正磷酸三聚氰胺：18份、双季戊四醇：6份、复合绝缘子硅橡胶粉体：5份，并将复合材料的成分在HAAKE转矩流变仪中熔融混炼，混炼的温度为200℃，转速为50r/min，混炼时间为5min，混炼完全后将熔融料剪碎、冷却得阻燃复合材料。
实施例10：实施例5中得到的复合绝缘子硅橡胶粉体在阻燃复合材料中的应用
先将聚乳酸、磷氮系阻燃剂及多元醇在100℃下烘烤4h，出去原料中的水和乙醇杂质，然后按如下质量份数称取复合材料的成分：聚乳酸：60份、焦磷酸二三聚氰胺：10份、山梨醇：2份、复合绝缘子硅橡胶粉体：0.2份，并将复合材料的成分在HAAKE转矩流变仪中熔融混炼，混炼的温度为150℃，转速为80r/min，混炼时间为10min，混炼完全后将熔融料剪碎、冷却得阻燃复合材料。
对比例1
该对比例与实施例6的区别仅在于：阻燃材料的成分仅为100份聚乳酸，其他与实施例6相同，此处不再累述。
对比例2
该对比例与实施例6的区别仅在于：阻燃复合材料的成分仅为聚乳酸：60-100份、磷氮系阻燃剂：10-20份、多元醇：2-6份，即该对比例中不含有复合绝缘子硅橡胶粉体。
对比例3
该对比例与实施例6的区别仅在于：阻燃复合材料中的复合绝缘子硅橡胶粉体并不是实施例1中处理得到的复合绝缘子硅橡胶粉体，而是实施例1中回收得到的废弃复合绝缘子硅橡胶材料，即该对比例中的复合绝缘子硅橡胶粉体未经酸化处理。
在上述实施例中的搅拌还可以为其他方式的搅拌，并不局限于上述转速的机械搅拌；熔融混炼并不局限于在HAAKE转矩流变仪中进行。
将实施例6-10及对比例1-3中的阻燃材料或阻燃复合材料进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1：实施例6-10及对比例1-3中的阻燃材料或阻燃复合材料的性能测试
从表1可得，本发明将复合绝缘子硅橡胶粉体应用到阻燃复合材料中，与聚乳酸、磷氮系阻燃剂复合使用，可提高材料的阻燃性能，尤其是将酸化处理后的废弃复合绝缘子硅橡胶材料，更可大幅度提高阻燃复合材料的阻燃性，同时保证复合材料的力学性能。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (10)

1.一种复合绝缘子硅橡胶的处理方法，其特征在于，所述的处理方法包括如下步骤：
S1、回收废弃复合绝缘子硅橡胶材料，经清洗、粉碎制得废弃复合绝缘子硅橡胶粉体；
S2、向废弃复合绝缘子硅橡胶粉体中加入浓盐酸，搅拌3-6h后加入去离子水继续搅拌0.5-3h；
S3、将搅拌完成后的废弃复合绝缘子硅橡胶粉体过滤、水洗，最后在60-100℃下真空干燥3-5h，得复合绝缘子硅橡胶粉体。
2.根据权利要求1所述的复合绝缘子硅橡胶的处理方法，其特征在于，所述废弃复合绝缘子硅橡胶粉体与浓盐酸的质量比为1:(2.5-5)。
3.根据权利要求1所述的复合绝缘子硅橡胶的处理方法，其特征在于，步骤S3水洗后干燥前还包括用有机溶剂浸泡废弃复合绝缘子硅橡胶粉体0.1-1.5h。
4.根据权利要求3所述的复合绝缘子硅橡胶的处理方法，其特征在于，所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃中的一种或多种。
5.通过如权利要求1或2或3或4所述方法处理得的复合绝缘子硅橡胶粉体在阻燃复合材料中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述阻燃复合材料包括如下质量份数的成分：
聚乳酸：60-100份
磷氮系阻燃剂：10-20份
多元醇：2-6份
复合绝缘子硅橡胶粉体：0.2-5份。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的磷氮系阻燃剂为聚磷酸铵、聚磷酸三聚氰胺、正磷酸三聚氰胺、焦磷酸二三聚氰胺中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的多元醇为季戊四醇、双季戊四醇、山梨醇中的一种或多种。
9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述阻燃复合材料的制备方法包括如下步骤：先将聚乳酸、磷氮系阻燃剂及多元醇在60-100℃下烘4-6h，然后按所述质量份数称取复合材料的成分聚乳酸、磷氮系阻燃剂、多元醇及复合绝缘子硅橡胶粉体并将成分熔融混炼，最后经剪碎、冷却得阻燃复合材料。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，混炼的温度为150-200℃，转速为50-80r/min，混炼时间为5-10min。
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