CN107057241A - 一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯100‑120份、聚乙烯40‑50份、硅烷偶联剂2‑6份、甲基丙烯酸甲酯30‑40份、增强纤维15‑25份、填料15‑20份、硫酸钡2‑4份、纳米氧化锌4‑6份、石墨粉3‑5份、抗氧化剂5‑7份、阻燃剂10‑16份、加工助剂10‑20份、增粘剂10‑14份、十溴二苯乙烷10‑15份。本发明的绝缘外壳材料具有较高的绝缘性能、机械性能、热稳定性能和阻燃性能以及较好的抗腐蚀性能，能够满足不同环境条件下使用，耐候性能好，使用寿命较长；同时本发明的制备方法，其原料组分安全可靠，对环境无害且成本较低、易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。

Description

一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电力材料技术领域，具体涉及一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料及其制备方法。
背景技术
电表是电能表的简称，是用来测量电能的仪表，又称电度表，火表，电能表，千瓦小时表，指测量各种电学量的仪表。电表外壳主要起着保护电表内部零件的功能，需要良好的机械性能，很好的热稳定性和阻燃性能。国内目前电表外壳材料多采用阻燃ABS。虽然阻燃ABS价格低廉，但刚性不是很好。国外目前多采用增强聚碳酸酯（PC），随着我国经济的发展，国内也将大量采用增强PC作为电表外壳材料。聚碳酸酯是一种无色透明的无定性热塑性材料，其化学性质为耐弱酸、耐弱碱、耐中性油、不耐紫外光和不耐强碱，其物理性质为线膨胀率：38×10cm/cm2，热变型温度135℃，具有稳定性差、存在应力易于裂开、对缺口抗冲击力低、耐磨性差、对金属件粘合力低、粘度大、流动性差和影响加工注塑成型等缺点。
目前国内外研究的较多的是聚碳酸酯改性电表外壳材料，其主要成分是聚碳酸酯，添加其他阻燃材料，其往往存在强度不够或热稳定性较差的缺陷，各种性能无法兼备；而且大量使用聚碳酸酯成本较高，降低了企业的利润空间。此外电力防腐蚀材料应用范围广泛，适合酸碱盐、高温以及辐照等恶劣极端条件下使用。电力防腐蚀材料属于特殊材料的一种，其可以定义为用来使得电力材料使用时耐腐蚀的材料。防腐蚀性能仅仅是电力防腐蚀材料应该具备的基本性能，其机械性能、热稳定性和阻燃性能同样重要。公开的外壳材料具备较好的机械强度和阻燃性能，但是热变形温度较低，容易变形，不适合高温环境下。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料，该绝缘外壳材料具有较高的绝缘性能、机械性能、热稳定性能和阻燃性能以及较好的抗腐蚀性能，能够满足不同环境条件下使用，耐候性能好，使用寿命较长；同时本发明的绝缘外壳材料的制备方法，其原料组分安全可靠，对环境无害且原料易得，成本较低、工艺简明、易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料，包括以下重量份的原料：
聚氯乙烯100-120份、聚乙烯40-50份、硅烷偶联剂2-6份、甲基丙烯酸甲酯30-40份、增强纤维15-25份、填料15-20份、硫酸钡2-4份、纳米氧化锌4-6份、石墨粉3-5份、抗氧化剂5-7份、阻燃剂10-16份、加工助剂10-20份、增粘剂10-14份、十溴二苯乙烷10-15 份。
优选地，所述电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料包括以下重量份的原料：
聚氯乙烯110份、聚乙烯45份、硅烷偶联剂4份、甲基丙烯酸甲酯35份、增强纤维20份、填料18份、硫酸钡3份、纳米氧化锌5份、石墨粉4份、抗氧化剂6份、阻燃剂13份、加工助剂15份、增粘剂12份、十溴二苯乙烷13份。
优选地，所述增强纤维为碳纤维和玻璃纤维按照重量比2:3组成的混合物，所述碳纤维和玻璃纤维的长度为1-3mm。
优选地，所述填料为氮化硅粉、碳化硅粉、滑石粉，按照重量比3:1:2组成的混合物，所述氮化硅粉、碳化硅粉、滑石粉的规格为过450目。
优选地，所述抗氧剂为抗氧化剂1010、168、1024中的任意一种。
优选地，所述阻燃剂为十溴联苯醚、氯化石蜡、氢氧化镁，按照重量比1:1:4组成的混合物。
优选地，所述加工助剂为稳定剂、增塑剂、抗静电剂按照重量比1:2:5组成的混合物；所述稳定剂为钙锌稳定剂，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
优选地，所述增粘剂为聚乙烯醇、淀粉醚、壳聚糖，按照重量比3:1:1组成的混合物。
本发明还提供一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将硅烷偶联剂、增强纤维、填料、硫酸钡、纳米氧化锌、石墨粉放入搅拌机，搅拌15-25分钟，搅拌转速为250-350r/min，得到混合物A；
步骤三，打开搅拌机机并预热至50-60℃，加入聚氯乙烯、聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯、十溴二苯乙烷、步骤二制得的混合物A，在搅拌转速为400-500r/min下搅拌25-35分钟，加入抗氧化剂、阻燃剂、加工助剂、增粘剂，再升温到70-80℃以搅拌转速800-900r/min搅拌10-16分钟，将搅拌后的混合物用双螺杆六段式挤出机挤出，料筒温度设定如下：进料端温度180℃、第二段温度185℃、第三段温度190℃、第四段温度195℃、第五段温度200℃、第六段温度195℃，模头温度190℃，螺杆转速为80-100r/min，用注射机将挤压出的熔融体快速注入模具中，模具合模冷却定型，开模后成品进入副模，在副模内通过切割机切边即得发明的电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料。
优选地，所述电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料的制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将硅烷偶联剂、增强纤维、填料、硫酸钡、纳米氧化锌、石墨粉放入搅拌机，搅拌20分钟，搅拌转速为300r/min，得到混合物A；
步骤三，打开搅拌机机并预热至55℃，加入聚氯乙烯、聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯、十溴二苯乙烷、步骤二制得的混合物A，在搅拌转速为450r/min下搅拌30分钟，加入抗氧化剂、阻燃剂、加工助剂、增粘剂，再升温到75℃以搅拌转速850r/min搅拌13分钟，将搅拌后的混合物用双螺杆六段式挤出机挤出，料筒温度设定如下：进料端温度180℃、第二段温度185℃、第三段温度190℃、第四段温度195℃、第五段温度200℃、第六段温度195℃，模头温度190℃，螺杆转速为90r/min，用注射机将挤压出的熔融体快速注入模具中，模具合模冷却定型，开模后成品进入副模，在副模内通过切割机切边即得发明的电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料通过合理的配方原料组份之间具备较好的协同作用，能够达到较高的机械性能，并且具备优良的热稳定性和阻燃性能，适合用于高温环境下，其耐老化、耐酸碱腐蚀、机械度好、冷热稳定性高。
（2）本发明的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料添加的抗静电剂能够使制备的绝缘材料不容易产生静电，避免了灰尘的集聚；添加的纳米氧化锌不仅可以增强材料的耐磨、耐腐蚀性，而且具有杀菌防霉以及抗光照老化的性能，提高绝缘外壳材料的耐候性能。
（3）本发明的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料添加了增塑剂和稳定剂能够具有足够的韧性和强度，添加的抗氧化剂能大大提高外壳材料的耐老化性能，添加的阻燃剂主要为十溴联苯醚、氯化石蜡、氢氧化镁，几者协同作用能够有效提高材料的阻燃性能。
（4）本发明的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料具有较高的绝缘性能、机械性能、热稳定性能和阻燃性能以及较好的抗腐蚀性能，能够满足不同环境条件下使用吗，耐候性能好，使用寿命较长；同时本发明的绝缘外壳材料的制备方法，其原料组分安全可靠，对环境无害且原料易得，成本较低、工艺简明、易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料，包括以下重量份的原料：
聚氯乙烯100份、聚乙烯40份、硅烷偶联剂2份、甲基丙烯酸甲酯30份、增强纤维15份、填料15份、硫酸钡2份、纳米氧化锌4份、石墨粉3份、抗氧化剂5份、阻燃剂10份、加工助剂10份、增粘剂10份、十溴二苯乙烷10份。
本实施例中的增强纤维为碳纤维和玻璃纤维按照重量比2:3组成的混合物，所述碳纤维和玻璃纤维的长度为1-3mm。
本实施例中的填料为氮化硅粉、碳化硅粉、滑石粉，按照重量比3:1:2组成的混合物，所述氮化硅粉、碳化硅粉、滑石粉的规格为过450目。
本实施例中的抗氧剂为抗氧化剂1010。
本实施例中的阻燃剂为十溴联苯醚、氯化石蜡、氢氧化镁，按照重量比1:1:4组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为稳定剂、增塑剂、抗静电剂按照重量比1:2:5组成的混合物；所述稳定剂为钙锌稳定剂，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
本实施例中的增粘剂为聚乙烯醇、淀粉醚、壳聚糖，按照重量比3:1:1组成的混合物。
本实施例的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将硅烷偶联剂、增强纤维、填料、硫酸钡、纳米氧化锌、石墨粉放入搅拌机，搅拌15分钟，搅拌转速为250r/min，得到混合物A；
步骤三，打开搅拌机机并预热至50℃，加入聚氯乙烯、聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯、十溴二苯乙烷、步骤二制得的混合物A，在搅拌转速为400r/min下搅拌25分钟，加入抗氧化剂、阻燃剂、加工助剂、增粘剂，再升温到70℃以搅拌转速800r/min搅拌10分钟，将搅拌后的混合物用双螺杆六段式挤出机挤出，料筒温度设定如下：进料端温度180℃、第二段温度185℃、第三段温度190℃、第四段温度195℃、第五段温度200℃、第六段温度195℃，模头温度190℃，螺杆转速为80r/min，用注射机将挤压出的熔融体快速注入模具中，模具合模冷却定型，开模后成品进入副模，在副模内通过切割机切边即得发明的电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料。
实施例2.
本实施例的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料，包括以下重量份的原料：
聚氯乙烯120份、聚乙烯50份、硅烷偶联剂6份、甲基丙烯酸甲酯40份、增强纤维25份、填料20份、硫酸钡4份、纳米氧化锌6份、石墨粉5份、抗氧化剂7份、阻燃剂16份、加工助剂20份、增粘剂14份、十溴二苯乙烷15份。
本实施例中的增强纤维为碳纤维和玻璃纤维按照重量比2:3组成的混合物，所述碳纤维和玻璃纤维的长度为1-3mm。
本实施例中的填料为氮化硅粉、碳化硅粉、滑石粉，按照重量比3:1:2组成的混合物，所述氮化硅粉、碳化硅粉、滑石粉的规格为过450目。
本实施例中的抗氧剂为抗氧化剂168。
本实施例中的阻燃剂为十溴联苯醚、氯化石蜡、氢氧化镁，按照重量比1:1:4组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为稳定剂、增塑剂、抗静电剂按照重量比1:2:5组成的混合物；所述稳定剂为钙锌稳定剂，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
本实施例中的增粘剂为聚乙烯醇、淀粉醚、壳聚糖，按照重量比3:1:1组成的混合物。
本实施例的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将硅烷偶联剂、增强纤维、填料、硫酸钡、纳米氧化锌、石墨粉放入搅拌机，搅拌25分钟，搅拌转速为350r/min，得到混合物A；
步骤三，打开搅拌机机并预热至50-60℃，加入聚氯乙烯、聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯、十溴二苯乙烷、步骤二制得的混合物A，在搅拌转速为500r/min下搅拌35分钟，加入抗氧化剂、阻燃剂、加工助剂、增粘剂，再升温到80℃以搅拌转速900r/min搅拌16分钟，将搅拌后的混合物用双螺杆六段式挤出机挤出，料筒温度设定如下：进料端温度180℃、第二段温度185℃、第三段温度190℃、第四段温度195℃、第五段温度200℃、第六段温度195℃，模头温度190℃，螺杆转速为80-100r/min，用注射机将挤压出的熔融体快速注入模具中，模具合模冷却定型，开模后成品进入副模，在副模内通过切割机切边即得发明的电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料。
实施例3.
本实施例的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料，包括以下重量份的原料：
聚氯乙烯110份、聚乙烯45份、硅烷偶联剂4份、甲基丙烯酸甲酯35份、增强纤维20份、填料18份、硫酸钡3份、纳米氧化锌5份、石墨粉4份、抗氧化剂6份、阻燃剂13份、加工助剂15份、增粘剂12份、十溴二苯乙烷13份。
本实施例中的增强纤维为碳纤维和玻璃纤维按照重量比2:3组成的混合物，所述碳纤维和玻璃纤维的长度为1-3mm。
本实施例中的填料为氮化硅粉、碳化硅粉、滑石粉，按照重量比3:1:2组成的混合物，所述氮化硅粉、碳化硅粉、滑石粉的规格为过450目。
本实施例中的抗氧剂为抗氧化剂1010、168、1024中的任意一种。
本实施例中的阻燃剂为十溴联苯醚、氯化石蜡、氢氧化镁，按照重量比1:1:4组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为稳定剂、增塑剂、抗静电剂按照重量比1:2:5组成的混合物；所述稳定剂为钙锌稳定剂，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
本实施例中的增粘剂为聚乙烯醇、淀粉醚、壳聚糖，按照重量比3:1:1组成的混合物。
本实施例的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将硅烷偶联剂、增强纤维、填料、硫酸钡、纳米氧化锌、石墨粉放入搅拌机，搅拌20分钟，搅拌转速为300r/min，得到混合物A；
步骤三，打开搅拌机机并预热至55℃，加入聚氯乙烯、聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯、十溴二苯乙烷、步骤二制得的混合物A，在搅拌转速为450r/min下搅拌30分钟，加入抗氧化剂、阻燃剂、加工助剂、增粘剂，再升温到75℃以搅拌转速850r/min搅拌13分钟，将搅拌后的混合物用双螺杆六段式挤出机挤出，料筒温度设定如下：进料端温度180℃、第二段温度185℃、第三段温度190℃、第四段温度195℃、第五段温度200℃、第六段温度195℃，模头温度190℃，螺杆转速为90r/min，用注射机将挤压出的熔融体快速注入模具中，模具合模冷却定型，开模后成品进入副模，在副模内通过切割机切边即得发明的电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料。
以上各实施例制备的电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料的性能测试结果如下：
体电阻率（Ω·cm） 表面耐磨量g/100r 热变形温度℃ 阻燃性UL94
实施例1 8.35×1011 0.0634 140 V0
实施例2 9.21×1011 0.0589 138 V0
实施例3 8.87×1011 0.0591 137 V0
对比例 3.21×1011 0.09 120 V1
本发明的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料具有较高的绝缘性能、机械性能、热稳定性能和阻燃性能以及较好的抗腐蚀性能，能够满足不同环境条件下使用，耐候性能好，使用寿命较长；同时本发明的绝缘外壳材料的制备方法，其原料组分安全可靠，对环境无害且原料易得，成本较低、工艺简明、易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
聚氯乙烯100-120份、聚乙烯40-50份、硅烷偶联剂2-6份、甲基丙烯酸甲酯30-40份、增强纤维15-25份、填料15-20份、硫酸钡2-4份、纳米氧化锌4-6份、石墨粉3-5份、抗氧化剂5-7份、阻燃剂10-16份、加工助剂10-20份、增粘剂10-14份、十溴二苯乙烷10-15 份。
2.根据权利要求1所述的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料，其特征在于，所述电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料包括以下重量份的原料：
聚氯乙烯110份、聚乙烯45份、硅烷偶联剂4份、甲基丙烯酸甲酯35份、增强纤维20份、填料18份、硫酸钡3份、纳米氧化锌5份、石墨粉4份、抗氧化剂6份、阻燃剂13份、加工助剂15份、增粘剂12份、十溴二苯乙烷13份。
3.根据权利要求1或2所述的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料，其特征在于，所述增强纤维为碳纤维和玻璃纤维按照重量比2:3组成的混合物，所述碳纤维和玻璃纤维的长度为1-3mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料，其特征在于，所述填料为氮化硅粉、碳化硅粉、滑石粉，按照重量比3:1:2组成的混合物，所述氮化硅粉、碳化硅粉、滑石粉的规格为过450目。
5.根据权利要求1或2所述的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧化剂1010、168、1024中的任意一种。
6.根据权利要求1或2所述的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料，其特征在于，所述阻燃剂为十溴联苯醚、氯化石蜡、氢氧化镁，按照重量比1:1:4组成的混合物。
7.根据权利要求1或2所述的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料，其特征在于，所述加工助剂为稳定剂、增塑剂、抗静电剂按照重量比1:2:5组成的混合物；所述稳定剂为钙锌稳定剂，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
8.根据权利要求1或2所述的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料，其特征在于，所述增粘剂为聚乙烯醇、淀粉醚、壳聚糖，按照重量比3:1:1组成的混合物。
9.一种制备如权利要求1或2所述的电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将硅烷偶联剂、增强纤维、填料、硫酸钡、纳米氧化锌、石墨粉放入搅拌机，搅拌15-25分钟，搅拌转速为250-350r/min，得到混合物A；
步骤三，打开搅拌机机并预热至50-60℃，加入聚氯乙烯、聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯、十溴二苯乙烷、步骤二制得的混合物A，在搅拌转速为400-500r/min下搅拌25-35分钟，加入抗氧化剂、阻燃剂、加工助剂、增粘剂，再升温到70-80℃以搅拌转速800-900r/min搅拌10-16分钟，将搅拌后的混合物用双螺杆六段式挤出机挤出，料筒温度设定如下：进料端温度180℃、第二段温度185℃、第三段温度190℃、第四段温度195℃、第五段温度200℃、第六段温度195℃，模头温度190℃，螺杆转速为80-100r/min，用注射机将挤压出的熔融体快速注入模具中，模具合模冷却定型，开模后成品进入副模，在副模内通过切割机切边即得发明的电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料。
10.根据权利要求9所述的一种电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料的制备方法，其特征在于，所述制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将硅烷偶联剂、增强纤维、填料、硫酸钡、纳米氧化锌、石墨粉放入搅拌机，搅拌20分钟，搅拌转速为300r/min，得到混合物A；
步骤三，打开搅拌机机并预热至55℃，加入聚氯乙烯、聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯、十溴二苯乙烷、步骤二制得的混合物A，在搅拌转速为450r/min下搅拌30分钟，加入抗氧化剂、阻燃剂、加工助剂、增粘剂，再升温到75℃以搅拌转速850r/min搅拌13分钟，将搅拌后的混合物用双螺杆六段式挤出机挤出，料筒温度设定如下：进料端温度180℃、第二段温度185℃、第三段温度190℃、第四段温度195℃、第五段温度200℃、第六段温度195℃，模头温度190℃，螺杆转速为90r/min，用注射机将挤压出的熔融体快速注入模具中，模具合模冷却定型，开模后成品进入副模，在副模内通过切割机切边即得发明的电力电表耐腐蚀绝缘外壳材料。
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