CN106751789A - 一种低吸湿抗冻电力金具用阻燃尼龙复合材料及其制作方法 - Google Patents

一种低吸湿抗冻电力金具用阻燃尼龙复合材料及其制作方法 Download PDF

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于水
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Abstract

本发明公开了一种低吸湿抗冻电力金具用阻燃尼龙复合材料，由下列重量份的原料制成：尼龙6674‑78、有机硅树脂23‑26、碳纤维19‑22、三聚氰胺氰尿酸盐8.7‑9.5、碳化硅23‑27、铝溶胶2‑3、异氰酸酯3‑4、纳米氧化钐1.8‑2.3、γ巯丙基三甲氧基硅烷6‑8、陶瓷纤维12‑14、淀粉醚5‑6，本发明以三聚氰胺氰尿酸盐为阻燃剂，将碳化硅进行硅烷改性后作为导热填料，以碳纤维作为增强材料再配伍其他有效成分相互复合制得的电力金具具有低吸湿、高强度、耐磨、抗冻等特性。

Description

一种低吸湿抗冻电力金具用阻燃尼龙复合材料及其制作方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种低吸湿抗冻电力金具用阻燃尼龙复合材料及其制作方法。
背景技术
电力金具是连接和组合电力系统中的各类装置，起到传递机械负荷、电气负荷及某种防护作用的金属附件，作为输电线路上不可或缺的部件，其电能损耗一直是电力部门关注的问题。除了从电力金具铸造工艺上改进外，对其材料的选择尤为重要，目前制备材料主要以无磁性铝合金为主，虽然与以前使用的铁磁性材料相比，对电网节能减排起到一定作用，但是作为金属导体，涡流损耗依然存在，电能损失仍然无法避免，而且铝合金制品必须经过选矿、开采、电解、熔炼等高能耗、高污染工序获得，属于国家限制发展行业，不能满足输电线路的经济需求。用绝缘材料代替金属材料，就可减少涡流损耗，达到更好的节能效果。随着新兴材料科学的迅猛发展，具有绝缘性的复合材料越来越多地被应用到电力行业中，将其作为电力金具的制作材质，将达到减少甚至消除涡流损耗的目的。
众所周知纤维增强复合材料具有轻质、高强、耐蚀、绝缘、环保等性能，在电力行业输配电网络中已有广泛应用，因而为了解决输配电线路中钢和铝合金金具高能耗的问题，降低线路损耗，文献《改性复合材料间隔棒和悬垂线夹的研制及应用》对数十种工程塑料进行了遴选和研究，确定以PA66尼龙作为复合材料的基材。在基材中加入玻璃纤维、增韧剂、耐臭氧和耐腐蚀等改性材料，并通过反复试验测试和配方优化，成功研制出一种改性复合材料，并进行了基于改性复合材料的间隔棒和悬垂线夹设计、试制与试验研究，结果表明其性能满足国家标准和电力行业标准要求，基于复合材料的悬垂线夹已应用于35 kV 和220kV 架空输电线路中，运行状况良好。
然而由于尼龙材料属于易燃材料，电力金具长期用于户外，尤其是在炎热的夏季和干燥的冬季容易引起火灾，而文献中对材料阻燃、抗寒、耐老化等性能的改进未加阐述，因而开发出一种多功能高效节能的具有阻燃性能的电力金具用改性复合尼龙材料具有良好的应用前景。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种低吸湿抗冻电力金具用阻燃尼龙复合材料及其制作方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种低吸湿抗冻电力金具用阻燃尼龙复合材料，由下列重量份的原料制成：尼龙6674-78、有机硅树脂23-26、碳纤维19-22、三聚氰胺氰尿酸盐8.7-9.5、碳化硅23-27、铝溶胶2-3、异氰酸酯3-4、纳米氧化钐1.8-2.3、γ-巯丙基三甲氧基硅烷6-8、陶瓷纤维12-14、淀粉醚5-6。
所述的一种低吸湿抗冻电力金具用阻燃尼龙复合材料的制作方法，包括以下步骤：
（1）将淀粉醚加入10-12倍质量的水中搅拌混匀加热煮沸，保持温度加入纳米氧化钐、铝溶胶继续搅拌10-20分钟，冷却至45-55℃，加入三聚氰胺氰尿酸盐超声分散20-30分钟，喷雾干燥得改性三聚氰胺氰尿酸盐；
（2）将碳化硅于840-940℃煅烧处理30-40分钟，冷却至120-130℃加入异氰酸酯研磨20-30分钟，冷却至75-80℃加入γ-巯丙基三甲氧基硅烷超声分散10-15分钟，常温烘干得改性碳化硅；
（3）将碳纤维置于质量浓度为25％-40％的硝酸溶液中，室温条件下浸泡10-20分钟，再用质量浓度5％-20％的氢氧化钠溶液中和残留的酸液，最后用水冲洗至中性烘干得粗化处理碳纤维；
（4）将尼龙66、有机硅树脂、步骤（1）、（2）物料及其他剩余成分在混合机中混合均匀，经上游喂料口，送入双螺杆挤出机，同时将步骤（3）中粗化处理碳纤维经下游喂料口，送入双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，出料。
本发明的优点是：本发明以三聚氰胺氰尿酸盐为阻燃剂，添加纳米氧化钐进行改性后可使其晶体被均匀地分散于尼龙基体中，在燃烧时通过自身吸热分解，产生不可燃气体，实现气相阻隔，从而起到阻燃作用，并在复合材料自熄面上留下纳米级气孔；本发明将碳化硅进行硅烷改性后作为导热填料添加到原料中，和尼龙基体的浸润性佳分散均匀，提高了材料的散热性和耐热性能；添加碳纤维作为增强材料再配伍其他有效成分相互复合制得的电力金具具有低吸湿、高强度、耐磨、抗冻等特性。
具体实施方式
一种低吸湿抗冻电力金具用阻燃尼龙复合材料，由下列重量份的原料制成：尼龙66 74、有机硅树脂23、碳纤维19、三聚氰胺氰尿酸盐8.7、碳化硅23、铝溶胶2、异氰酸酯3、纳米氧化钐1.8、γ-巯丙基三甲氧基硅烷6、陶瓷纤维12、淀粉醚5。
所述的一种低吸湿抗冻电力金具用阻燃尼龙复合材料的制作方法，包括以下步骤：
（1）将淀粉醚加入10-12倍质量的水中搅拌混匀加热煮沸，保持温度加入纳米氧化钐、铝溶胶继续搅拌10-20分钟，冷却至45-55℃，加入三聚氰胺氰尿酸盐超声分散20-30分钟，喷雾干燥得改性三聚氰胺氰尿酸盐；
（2）将碳化硅于840-940℃煅烧处理30-40分钟，冷却至120-130℃加入异氰酸酯研磨20-30分钟，冷却至75-80℃加入γ-巯丙基三甲氧基硅烷超声分散10-15分钟，常温烘干得改性碳化硅；
（3）将碳纤维置于质量浓度为25％-40％的硝酸溶液中，室温条件下浸泡10-20分钟，再用质量浓度5％-20％的氢氧化钠溶液中和残留的酸液，最后用水冲洗至中性烘干得粗化处理碳纤维；
（4）将尼龙66、有机硅树脂、步骤（1）、（2）物料及其他剩余成分在混合机中混合均匀，经上游喂料口，送入双螺杆挤出机，同时将步骤（3）中粗化处理碳纤维经下游喂料口，送入双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，出料。
利用本发明制得的电力金具用阻燃尼龙复合材料抗拉强度为211MPa，延伸率为5.11%。

Claims (2)

1.一种低吸湿抗冻电力金具用阻燃尼龙复合材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：尼龙66 74-78、有机硅树脂23-26、碳纤维19-22、三聚氰胺氰尿酸盐8.7-9.5、碳化硅23-27、铝溶胶2-3、异氰酸酯3-4、纳米氧化钐1.8-2.3、γ-巯丙基三甲氧基硅烷6-8、陶瓷纤维12-14、淀粉醚5-6。
2.根据权利要求1所述的一种低吸湿抗冻电力金具用阻燃尼龙复合材料的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将淀粉醚加入10-12倍质量的水中搅拌混匀加热煮沸，保持温度加入纳米氧化钐、铝溶胶继续搅拌10-20分钟，冷却至45-55℃，加入三聚氰胺氰尿酸盐超声分散20-30分钟，喷雾干燥得改性三聚氰胺氰尿酸盐；
（2）将碳化硅于840-940℃煅烧处理30-40分钟，冷却至120-130℃加入异氰酸酯研磨20-30分钟，冷却至75-80℃加入γ-巯丙基三甲氧基硅烷超声分散10-15分钟，常温烘干得改性碳化硅；
（3）将碳纤维置于质量浓度为25％-40％的硝酸溶液中，室温条件下浸泡10-20分钟，再用质量浓度5％-20％的氢氧化钠溶液中和残留的酸液，最后用水冲洗至中性烘干得粗化处理碳纤维；
（4）将尼龙66、有机硅树脂、步骤（1）、（2）物料及其他剩余成分在混合机中混合均匀，经上游喂料口，送入双螺杆挤出机，同时将步骤（3）中粗化处理碳纤维经下游喂料口，送入双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，出料。
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