CN106349683A - 一种变压器降噪散热壳体材料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种变压器降噪散热壳体材料。所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂30‑40 份，甲基乙烯基硅橡胶15‑26份，碳纤维20‑35 份，氧化铝10‑20份，硅藻土7‑12份，硅油 2‑8 份，抗氧剂 0.5‑1.5 份和2，5‑二甲基‑2，5‑二（叔丁基过氧基）己烷2‑5份。本发明变压器降噪散热壳体材料质量轻、硬度高，抗冲击，耐磨损，抗老化，吸音和散热效果好。

Description

一种变压器降噪散热壳体材料
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种变压器降噪散热壳体材料。
背景技术
随着城市建设的需要，建在市区内的变电站越来越多，变压器工作时，常因铁芯和线圈的振动而产生比较大的噪声，干扰和影响人们的生活、工作和学习，影响人体健康，而且变压器和电抗器室均采用封闭性设计，无通风窗或排气风扇，在高温和高负荷季节变压器和电抗器室温度可达 60℃以上，影响变压器的寿命和安全运行，因此，开发一种变压器降噪散热壳体材料具有重要的意义。
中国专利CN105153675A公开了一种变压器用隔音壳体材料，其由以下重量份的原料组成：聚氨酯树脂 30-40 份，酚醛树脂 20-30 份，环氧丙烯酸树脂 10-20 份，玻璃纤维30-40 份，硅酸铝棉10-20 份，氢氧化铝 20-30 份，高岭土 20-30 份，硫酸钡 2-8 份，甲苯磺酸 1-2 份，磷酸 1-3 份，正已烷2-4 份，十二烷基苯磺酸钠 2-8 份，抗氧剂 0.3-1.4份。中国专利CN105061982A公开了一种变压器隔音壳体材料，将酚醛树脂、环氧树脂、玻璃纤维、丁腈橡胶、聚氯乙烯树脂、空心微珠、膨胀蛭石、碳酸钙、硅藻土、硅油以及抗氧剂加入容器中，以 1600-1900r/min 的转速搅拌 15-20分钟，混合均匀后加入二氯甲烷继续搅拌5-10分钟，最后加入醋酸，以 2000-2200r/min 的转速搅拌 5-10 分钟，将混合均匀的原料浇入模具，在65-75℃条件下固化 60-80 分钟，冷却脱模即得变压器隔音壳体材料。但是，上述专利的隔音壳体材料导热效果差。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种变压器降噪散热壳体材料。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种变压器降噪散热壳体材料，所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂30-40 份，甲基乙烯基硅橡胶15-26份，碳纤维20-35 份，氧化铝10-20份，硅藻土7-12份，硅油 2-8 份，抗氧剂 0.5-1.5 份和2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷2-5份。
优选地，所述氧化铝为α-Al2O3，粒径为0.5-3μm，热导率30W/m·K。
优选地，还包括酚醛树脂10-20份。
优选地，所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂32-36份，甲基乙烯基硅橡胶18-23份，酚醛树脂12-18份，碳纤维21-28 份，氧化铝13-16份，硅藻土8-10份，硅油5-6.5份，抗氧剂 0.6-1.2 份和2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷2.5-4份。
优选地，所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂35份，甲基乙烯基硅橡胶20份，酚醛树脂15份，碳纤维25份，氧化铝15份，硅藻土10份，硅油6 份，抗氧剂 1份和2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷3份。
一种变压器降噪散热壳体材料的制备方法，包括以下步骤：将聚氨酯树脂、甲基乙烯基硅橡胶、碳纤维、氧化铝、硅藻土、硅油和抗氧剂加入混炼机中，搅拌 20-30 min，接着加入2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷，在70-100℃条件下混炼20-30min，最后送入金属磨具中，用压片机150-170℃，12-16MPa条件下挤压10-15min，最后170-200℃硫化成型。
本发明的积极有益效果：
1. 本发明聚氨酯树脂一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，而且隔热、吸音效果好；甲基乙烯基硅橡胶表面能较低，耐热性较好，具有良好的电绝缘性能，还具有良好的耐化学物质、耐油类等的性能；甲基乙烯基硅橡胶与聚氨酯树脂互补使用，内部网络结构相互交叉，材料的热稳定明显提高。
碳纤维的轴向强度和模量高，密度低，耐腐蚀性好，还具有良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好，吸音效果好；α-Al2O3属于六方紧密堆积结构，熔点、硬度高，不溶于酸碱，耐腐蚀，绝缘性、导热性好；硅藻土内部孔隙结构，本发明将碳纤维、氧化铝、硅藻土在聚氨酯树脂、甲基乙烯基硅橡胶基体中搭接成导热网络，提高了材料的吸音、导热性能。
2. 本发明酚醛树脂耐腐蚀性能、隔音效果好，质量轻强度高，绝缘性和导热性能好，与聚氨酯树脂和甲基乙烯基硅橡胶合用，进一步提高了材料的隔音和导热性能。
3. 本发明变压器降噪散热壳体材料制备方法简单，各原料之间混炼效果好，材料力学性能优异。
4. 本发明变压器降噪散热壳体材料质量轻、硬度高，抗冲击，耐磨损，抗老化，吸音和散热效果好。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。
实施例1
一种变压器降噪散热壳体材料，所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂30份，甲基乙烯基硅橡胶15份，碳纤维20份，氧化铝10份，硅藻土7份，硅油 2份，抗氧剂 0.5份和2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷2份。
所述氧化铝为α-Al2O3，粒径为0.5-3μm，热导率30W/m·K。
上述变压器降噪散热壳体材料的制备方法，包括以下步骤：将聚氨酯树脂、甲基乙烯基硅橡胶、碳纤维、氧化铝、硅藻土、硅油和抗氧剂加入混炼机中，搅拌 20 min，接着加入2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷，在 80℃条件下混炼25min，最后送入金属磨具中，用压片机150℃，15MPa条件下挤压10min，最后鼓风烘箱中170℃硫化成型。
实施例2
一种变压器降噪散热壳体材料，所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂35份，甲基乙烯基硅橡胶20份，碳纤维25 份，氧化铝15份，硅藻土10份，硅油 6 份，抗氧剂1份和2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷5份。
所述氧化铝为α-Al2O3，粒径为0.5-3μm，热导率30W/m·K。
上述变压器降噪散热壳体材料的制备方法，包括以下步骤：将聚氨酯树脂、甲基乙烯基硅橡胶、碳纤维、氧化铝、硅藻土、硅油和抗氧剂加入混炼机中，搅拌 25 min，接着加入2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷，在 70℃条件下混炼30min，最后送入金属磨具中，用压片机160℃，16MPa条件下挤压12min，最后鼓风烘箱中180℃硫化成型。
实施例3
一种变压器降噪散热壳体材料，所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂30份，甲基乙烯基硅橡胶15份，酚醛树脂10份，碳纤维20份，氧化铝10份，硅藻土7份，硅油 2份，抗氧剂 0.5份和2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷2份。
所述氧化铝为α-Al2O3，粒径为0.5-3μm，热导率30W/m·K。
上述变压器降噪散热壳体材料的制备方法，包括以下步骤：将聚氨酯树脂、甲基乙烯基硅橡胶、酚醛树脂、碳纤维、氧化铝、硅藻土、硅油和抗氧剂加入混炼机中，搅拌 20min，接着加入2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷，在 100℃条件下混炼20min，最后送入金属磨具中，用压片机150℃，15MPa条件下挤压15min，最后鼓风烘箱中200℃硫化成型。
实施例4
一种变压器降噪散热壳体材料，所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂32份，甲基乙烯基硅橡胶18份，酚醛树脂12份，碳纤维21份，氧化铝13份，硅藻土8份，硅油 5份，抗氧剂 0.6份和2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷2.5份。
所述氧化铝为α-Al2O3，粒径为0.5-3μm，热导率30W/m·K。
上述变压器降噪散热壳体材料的制备方法，包括以下步骤：将聚氨酯树脂、甲基乙烯基硅橡胶、酚醛树脂、碳纤维、氧化铝、硅藻土、硅油和抗氧剂加入混炼机中，搅拌30 min，接着加入2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷，在90℃条件下混炼25min，最后送入金属磨具中，用压片机170℃，12MPa条件下挤压10min，最后鼓风烘箱中190℃硫化成型。
实施例5
一种变压器降噪散热壳体材料，所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂35份，甲基乙烯基硅橡胶20份，酚醛树脂15份，碳纤维25份，氧化铝15份，硅藻土10份，硅油6份，抗氧剂 1份和2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷3份。
所述氧化铝为α-Al2O3，粒径为0.5-3μm，热导率30W/m·K。
上述变压器降噪散热壳体材料的制备方法，包括以下步骤：将聚氨酯树脂、甲基乙烯基硅橡胶、酚醛树脂、碳纤维、氧化铝、硅藻土、硅油和抗氧剂加入混炼机中，搅拌 25min，接着加入2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷，在 80℃条件下混炼30min，最后送入金属磨具中，用压片机170℃，15MPa条件下挤压15min，最后鼓风烘箱中200℃硫化成型。
实施例6
本实施例变压器降噪散热壳体材料原料与实施例5相同，
上述变压器降噪散热壳体材料的制备方法，包括以下步骤：首先将碳纤维酸化处理，然后将聚氨酯树脂、甲基乙烯基硅橡胶、酚醛树脂、碳纤维、氧化铝、硅藻土、硅油和抗氧剂加入混炼机中，搅拌 25 min，接着加入2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷，在 80℃条件下混炼30min，最后送入金属磨具中，用压片机170℃，15MPa条件下挤压15min，最后鼓风烘箱中200℃硫化成型。
所述碳纤维酸化处理步骤如下：在碳纤维中加入20倍重量的浓硫酸，于60℃水浴中超声波振荡3h，然后采用清水清洗，抽滤，反复多次清洗，抽滤至中性，烘干即得。
经过酸化处理的碳纤维，碳纤维的表面形态得到明显的改观，纤维缠结程度降低，残留的催化剂颗粒和杂质也显著减少，并在碳纤维表面引入了一定数量的-COH和-COOH等官能团，上述官能团的引入在一定程度上改善了纳米碳纤维在聚氨酯树脂、甲基乙烯基硅橡胶、酚醛树脂中的分散性和流动性，提高了材料的导热性，而且碳纤维与聚氨酯树脂、甲基乙烯基硅橡胶、酚醛树脂的界面结合也更为牢靠，这又提高了材料的力学性能。
实施例7
一种变压器降噪散热壳体材料，所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂36份，甲基乙烯基硅橡胶23份，酚醛树脂18份，碳纤维28份，氧化铝16份，硅藻土10份，硅油6.5 份，抗氧剂 1.2份和2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷4份。
所述氧化铝为α-Al2O3，粒径为0.5-3μm，热导率30W/m·K。
上述变压器降噪散热壳体材料的制备方法，包括以下步骤：将聚氨酯树脂、甲基乙烯基硅橡胶、酚醛树脂、碳纤维、氧化铝、硅藻土、硅油和抗氧剂加入混炼机中，搅拌 30min，接着加入2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷，在 75℃条件下混炼25min，最后送入金属磨具中，用压片机160℃，15MPa条件下挤压15min，最后鼓风烘箱中200℃硫化成型。
实施例8
一种变压器降噪散热壳体材料，所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂39.5份，甲基乙烯基硅橡胶25份，酚醛树脂19份，碳纤维30份，氧化铝18份，硅藻土11份，硅油7 份，抗氧剂 1.3份和2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷4.5份。
所述氧化铝为α-Al2O3，粒径为0.5-3μm，热导率30W/m·K。
上述变压器降噪散热壳体材料的制备方法见实施例5。
实施例9
一种变压器降噪散热壳体材料，所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂40份，甲基乙烯基硅橡胶26份，酚醛树脂20份，碳纤维35份，氧化铝20份，硅藻土12份，硅油8份，抗氧剂 1.5份和2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷5份。
所述氧化铝为α-Al2O3，粒径为0.5-3μm，热导率30W/m·K。
上述变压器降噪散热壳体材料的制备方法见实施例5。
将本发明实施例1-9制备的样片裁成直径为 10mm、厚度 3mm 的样片，采用驻波管法测定材料的隔音系数（频率1000Hz），上述实施例1-9制备的变压器降噪散热壳体材料性能检测结果见下表1。
表1 本发明实施例1-9制备的变压器降噪散热壳体材料性能检测结果
由表1可知，本发明实施例1-9制备的变压器降噪散热壳体材料力学性能优异，而且热导率高，导热性好，吸音效果优异。

Claims (6)

1.一种变压器降噪散热壳体材料，其特征在于，所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂30-40 份，甲基乙烯基硅橡胶15-26份，碳纤维20-35 份，氧化铝10-20份，硅藻土7-12份，硅油 2-8 份，抗氧剂 0.5-1.5 份和2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷2-5份。
2.根据权利要求1所述的变压器降噪散热壳体材料，其特征在于，所述氧化铝为α-Al2O3，粒径为0.5-3μm，热导率30W/m·K。
3.根据权利要求1或者2所述的变压器降噪散热壳体材料，其特征在于，还包括酚醛树脂10-20份。
4.根据权利要求3所述的变压器降噪散热壳体材料，其特征在于，所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂32-36份，甲基乙烯基硅橡胶18-23份，酚醛树脂12-18份，碳纤维21-28 份，氧化铝13-16份，硅藻土8-10份，硅油5-6.5份，抗氧剂 0.6-1.2 份和2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷2.5-4份。
5.根据权利要求4所述的变压器降噪散热壳体材料，其特征在于，所述壳体材料包括以下重量份数的原料：聚氨酯树脂35份，甲基乙烯基硅橡胶20份，酚醛树脂15份，碳纤维25份，氧化铝15份，硅藻土10份，硅油6 份，抗氧剂 1份和2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷3份。
6.一种权利要求1所述的变压器降噪散热壳体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚氨酯树脂、甲基乙烯基硅橡胶、碳纤维、氧化铝、硅藻土、硅油和抗氧剂加入混炼机中，搅拌 20-30 min，接着加入2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷，在70-100℃条件下混炼20-30min，最后送入金属磨具中，用压片机150-170℃，12-16MPa条件下挤压10-15min，最后170-200℃硫化成型。
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