CN107189171A - 一种高强导热绝缘电器柜外壳材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强导热绝缘电器柜外壳材料，包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂25‑35份、聚氯乙烯树脂15‑25份、双酚F型环氧树脂5‑15份、聚乙烯醇4‑6份、纳米添加物10‑14份、矿物质添加物6‑8份、玻璃纤维10‑18份、硅烷偶联剂2‑4份、加工助剂12‑16份、阻燃添加剂10‑14份。本发明的外壳材料具备较高的机械性能、热稳定性和阻燃性能，材料表面光亮无浮纤，能高效率的将电器产生的热量容易排出，避免造成电器柜带来的安全隐患，同时本发明的原料组分安全可靠、成本较低，工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。

Description

一种高强导热绝缘电器柜外壳材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电力设备材料技术领域，具体涉及一种高强导热绝缘电器柜外壳材料及其制备方法。

背景技术

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。

电器柜是电力供电系统中用于进行电能分配、控制、计量以及连接线缆的配电设备，一般供电局、变电所都是用高压开关柜，然后经变压器降压低压侧引出到低压配电柜，低压配电柜在到各个用电的配电盘，控制箱，开关箱，里面就是通过将一些开关、断路器、熔断器、按钮、指示灯、仪表、电线之类保护器件组装成一体达到设计功能要求的配电装置的设备。

目前，市场上的电器柜大多数为铁壳配电柜，其制作方法是开制冲压成型模具，然后将白铁皮冲压成型，再将冲压成型件经脱脂、水洗、酸洗、水洗、碱洗、水洗、表调、磷化、烫洗、烘干、喷漆后制作出配电柜组件，最后用铰链将电器柜组件组装成一个完整的配电柜。这种电器柜的缺点是绝缘性能不好，线路发生短路时会造成严重的安全隐患，而且产品比较笨重，安装不方便。箱体使用已达到运行年限，随着老化、破损、脱落现象的出现，使配电箱极易引发火灾，对周边环境、生命财产构成潜在威胁。急需要采用一种特殊材质用于配电箱的维修、更换。近年来，已经有研究出塑料电器柜外壳，其具备较好的绝缘性能，而且重量小，但是机械性能、耐腐蚀性能以及导热性能较差，无法承受较大的冲击力，也无法将配电时带来的热量排出，容易造成电器柜高温，带来安全隐患。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种高强导热绝缘电器柜外壳材料，该外壳材料具备较高的机械性能、热稳定性和阻燃性能，材料表面光亮无浮纤，能高效率的将电器产生的热量容易排出，避免造成电器柜带来的安全隐患，同时本发明的原料组分安全可靠、成本较低，工艺简明，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：

本发明提供了一种高强导热绝缘电器柜外壳材料，包括以下重量份的原料：

聚乙烯树脂25-35份、聚氯乙烯树脂15-25份、双酚F型环氧树脂5-15份、聚乙烯醇4-6份、纳米添加物10-14份、矿物质添加物6-8份、玻璃纤维10-18份、硅烷偶联剂2-4份、加工助剂12-16份、阻燃添加剂10-14份。

优选地，所述高强导热绝缘电器柜外壳材料包括以下重量份的原料：

聚乙烯树脂30份、聚氯乙烯树脂20份、双酚F型环氧树脂10份、聚乙烯醇5份、纳米添加物12份、矿物质添加物7份、玻璃纤维14份、硅烷偶联剂3份、加工助剂14份、阻燃添加剂10-14份。

优选地，所述纳米添加物为纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅按照重量比1:2:2组成的混合物。

优选地，所述矿物质添加物为高岭土、凹凸棒土、滑石粉按照重量比1:1:2组成的混合物。

优选地，所述玻璃纤维为为长玻纤和短玻纤的复配物，其中长玻纤为热塑性塑料用无碱合股无捻粗纱的玻璃纤维，短玻纤为热塑性塑料用无碱短切原丝的玻璃纤维，短玻纤长度为1-3 毫米，其中长玻纤和短玻纤的直径都为2-3微米，短玻纤在玻璃纤维中的质量百分含量为30%-40%。

优选地，所述加工助剂为增韧剂、抗氧剂、抗老化剂、紫外线吸收剂、增塑剂按照重量比3:1:0.5:2:1组成的混合物，所述增韧剂为丙烯酸酯类核壳共聚物，所述抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯；所述抗老化助剂为（2，4- 二叔丁基苯基）亚磷酸三酯；所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；所述增塑剂为聚酯己二酸。

优选地，所述阻燃剂为磷酸三苯酯、氢氧化镁、乙烯基三乙氧基硅烷按照重量比2:1:2组成的混合物。

本发明还提供一种高强导热绝缘电器柜外壳材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按要求称量准备各组分原料；

步骤二，将矿物质添加物、纳米添加物、阻燃添加剂、硅烷偶联剂混合送入高速搅拌机中，添加适量的无水乙醇，在转速转速500-600r/min，搅拌20-30分钟，蒸发掉无水乙醇，得到混合物A；

步骤三，将聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、双酚F型环氧树脂，混合加入高速搅拌机中，在搅拌转速为250-350r/min下搅拌25-35分钟，得到混合物B；

步骤四，将步骤二制备的混合物A、步骤三制备的混合物B以及聚乙烯醇、加工助剂、玻璃纤维，依次添加到反应罐中，搅拌均匀，然后将反应罐的温度按照6-8℃/min的速度升高至155-165℃，保温反应3-6min，随后冷却至室温，最后送入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，区段温度为160-180℃，螺杆转速100-120r/min，再将熔融物加到注塑机中，在265-285℃下注塑成型即得本发明的高强导热绝缘电器柜外壳材料。

优选地，所述高强导热绝缘电器柜外壳材料的制备步骤为：

步骤一，按要求称量准备各组分原料；

步骤二，将矿物质添加物、纳米添加物、阻燃添加剂、硅烷偶联剂混合送入高速搅拌机中，添加适量的无水乙醇，在转速转速550r/min，搅拌25分钟，蒸发掉无水乙醇，得到混合物A；

步骤三，将聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、双酚F型环氧树脂，混合加入高速搅拌机中，在搅拌转速为300r/min下搅拌30分钟，得到混合物B；

步骤四，将步骤二制备的混合物A、步骤三制备的混合物B以及聚乙烯醇、加工助剂、玻璃纤维，依次添加到反应罐中，搅拌均匀，然后将反应罐的温度按照7℃/min的速度升高至160℃，保温反应5min，随后冷却至室温，最后送入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，区段温度为160-180℃，螺杆转速110r/min，再将熔融物加到注塑机中，在275℃下注塑成型即得本发明的高强导热绝缘电器柜外壳材料。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料采用聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、双酚F型环氧树脂作为主体材料，三种材料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，适合用于高温环境下的应用。

（2）本发明的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料添加的高岭土、凹凸棒土、滑石粉能有效增加壳体材料的抗冲击性能，添加的阻燃添加剂能有效提高壳体材料的阻燃性能，增强其抗危险能力；添加的纳米材料主要为纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅能有效提高壳体材料的导热性能。

（3）本发明的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料添加的加工助剂，主要为增韧剂、抗氧剂、抗老化剂、紫外线吸收剂、增塑剂；其中添加增韧剂可使材料在打螺钉时不开裂；抗氧剂、抗老化剂和紫外线吸收剂可抑制制品不发黄、增强其耐光照、耐老化性能；增塑使制品表面光洁没有浮纤，上述助剂均为市售商品，无需特殊方法来制备或处理，降低了生产成本，使制得的产品极具竞争优势。

（4）本发明的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料添加玻璃纤维为长短纤维混合物，采用长玻纤和短玻纤复配使用，可以达到产品表面光亮的效果；由于短玻纤的流动性好，在产品中容易分散，但增强效果稍差；而长玻纤增强效果好，但易产生取向，在制品表面会产生浮纤，将二者复配使用，取长补短，既达到一定的增强效果，又减少浮纤产生。

（5）本发明的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料具备较高的机械性能、热稳定性和阻燃性能，材料表面光亮无浮纤，能高效率的将电器产生的热量容易排出，避免造成电器柜带来的安全隐患，同时本发明的原料组分安全可靠、成本较低，工艺简明，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.

本实施例的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料，包括以下重量份的原料：

聚乙烯树脂25份、聚氯乙烯树脂15份、双酚F型环氧树脂5份、聚乙烯醇4份、纳米添加物10份、矿物质添加物6份、玻璃纤维10份、硅烷偶联剂2份、加工助剂12份、阻燃添加剂10份。

本实施例中的纳米添加物为纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅按照重量比1:2:2组成的混合物。

本实施例中的矿物质添加物为高岭土、凹凸棒土、滑石粉按照重量比1:1:2组成的混合物。

本实施例中的玻璃纤维为为长玻纤和短玻纤的复配物，其中长玻纤为热塑性塑料用无碱合股无捻粗纱的玻璃纤维，短玻纤为热塑性塑料用无碱短切原丝的玻璃纤维，短玻纤长度为1-3 毫米，其中长玻纤和短玻纤的直径都为2-3微米，短玻纤在玻璃纤维中的质量百分含量为30%-40%。

本实施例中的加工助剂为增韧剂、抗氧剂、抗老化剂、紫外线吸收剂、增塑剂按照重量比3:1:0.5:2:1组成的混合物，所述增韧剂为丙烯酸酯类核壳共聚物，所述抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯；所述抗老化助剂为（2，4- 二叔丁基苯基）亚磷酸三酯；所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；所述增塑剂为聚酯己二酸。

本实施例中的阻燃剂为磷酸三苯酯、氢氧化镁、乙烯基三乙氧基硅烷按照重量比2:1:2组成的混合物。

本实施例的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按要求称量准备各组分原料；

步骤二，将矿物质添加物、纳米添加物、阻燃添加剂、硅烷偶联剂混合送入高速搅拌机中，添加适量的无水乙醇，在转速转速500r/min，搅拌20分钟，蒸发掉无水乙醇，得到混合物A；

步骤三，将聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、双酚F型环氧树脂，混合加入高速搅拌机中，在搅拌转速为250r/min下搅拌25分钟，得到混合物B；

步骤四，将步骤二制备的混合物A、步骤三制备的混合物B以及聚乙烯醇、加工助剂、玻璃纤维，依次添加到反应罐中，搅拌均匀，然后将反应罐的温度按照6℃/min的速度升高至155℃，保温反应3min，随后冷却至室温，最后送入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，区段温度为160-180℃，螺杆转速100r/min，再将熔融物加到注塑机中，在265℃下注塑成型即得本发明的高强导热绝缘电器柜外壳材料。

实施例2.

本实施例的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料，包括以下重量份的原料：

聚乙烯树脂35份、聚氯乙烯树脂25份、双酚F型环氧树脂15份、聚乙烯醇6份、纳米添加物14份、矿物质添加物8份、玻璃纤维18份、硅烷偶联剂4份、加工助剂16份、阻燃添加剂14份。

本实施例中的纳米添加物为纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅按照重量比1:2:2组成的混合物。

本实施例中的矿物质添加物为高岭土、凹凸棒土、滑石粉按照重量比1:1:2组成的混合物。

本实施例中的玻璃纤维为为长玻纤和短玻纤的复配物，其中长玻纤为热塑性塑料用无碱合股无捻粗纱的玻璃纤维，短玻纤为热塑性塑料用无碱短切原丝的玻璃纤维，短玻纤长度为1-3 毫米，其中长玻纤和短玻纤的直径都为2-3微米，短玻纤在玻璃纤维中的质量百分含量为30%-40%。

本实施例中的加工助剂为增韧剂、抗氧剂、抗老化剂、紫外线吸收剂、增塑剂按照重量比3:1:0.5:2:1组成的混合物，所述增韧剂为丙烯酸酯类核壳共聚物，所述抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯；所述抗老化助剂为（2，4- 二叔丁基苯基）亚磷酸三酯；所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；所述增塑剂为聚酯己二酸。

本实施例中的阻燃剂为磷酸三苯酯、氢氧化镁、乙烯基三乙氧基硅烷按照重量比2:1:2组成的混合物。

本实施例的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按要求称量准备各组分原料；

步骤二，将矿物质添加物、纳米添加物、阻燃添加剂、硅烷偶联剂混合送入高速搅拌机中，添加适量的无水乙醇，在转速转速600r/min，搅拌30分钟，蒸发掉无水乙醇，得到混合物A；

步骤三，将聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、双酚F型环氧树脂，混合加入高速搅拌机中，在搅拌转速为350r/min下搅拌35分钟，得到混合物B；

步骤四，将步骤二制备的混合物A、步骤三制备的混合物B以及聚乙烯醇、加工助剂、玻璃纤维，依次添加到反应罐中，搅拌均匀，然后将反应罐的温度按照8℃/min的速度升高至165℃，保温反应6min，随后冷却至室温，最后送入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，区段温度为160-180℃，螺杆转速120r/min，再将熔融物加到注塑机中，在285℃下注塑成型即得本发明的高强导热绝缘电器柜外壳材料。

实施例3.

本实施例的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料，包括以下重量份的原料：

聚乙烯树脂30份、聚氯乙烯树脂20份、双酚F型环氧树脂10份、聚乙烯醇5份、纳米添加物12份、矿物质添加物7份、玻璃纤维14份、硅烷偶联剂3份、加工助剂14份、阻燃添加剂10-14份。

本实施例中的纳米添加物为纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅按照重量比1:2:2组成的混合物。

本实施例中的矿物质添加物为高岭土、凹凸棒土、滑石粉按照重量比1:1:2组成的混合物。

本实施例中的玻璃纤维为为长玻纤和短玻纤的复配物，其中长玻纤为热塑性塑料用无碱合股无捻粗纱的玻璃纤维，短玻纤为热塑性塑料用无碱短切原丝的玻璃纤维，短玻纤长度为1-3 毫米，其中长玻纤和短玻纤的直径都为2-3微米，短玻纤在玻璃纤维中的质量百分含量为30%-40%。

本实施例中的加工助剂为增韧剂、抗氧剂、抗老化剂、紫外线吸收剂、增塑剂按照重量比3:1:0.5:2:1组成的混合物，所述增韧剂为丙烯酸酯类核壳共聚物，所述抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯；所述抗老化助剂为（2，4- 二叔丁基苯基）亚磷酸三酯；所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；所述增塑剂为聚酯己二酸。

本实施例中的阻燃剂为磷酸三苯酯、氢氧化镁、乙烯基三乙氧基硅烷按照重量比2:1:2组成的混合物。

本实施例的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，按要求称量准备各组分原料；

步骤二，将矿物质添加物、纳米添加物、阻燃添加剂、硅烷偶联剂混合送入高速搅拌机中，添加适量的无水乙醇，在转速转速550r/min，搅拌25分钟，蒸发掉无水乙醇，得到混合物A；

步骤三，将聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、双酚F型环氧树脂，混合加入高速搅拌机中，在搅拌转速为300r/min下搅拌30分钟，得到混合物B；

步骤四，将步骤二制备的混合物A、步骤三制备的混合物B以及聚乙烯醇、加工助剂、玻璃纤维，依次添加到反应罐中，搅拌均匀，然后将反应罐的温度按照7℃/min的速度升高至160℃，保温反应5min，随后冷却至室温，最后送入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，区段温度为160-180℃，螺杆转速110r/min，再将熔融物加到注塑机中，在275℃下注塑成型即得本发明的高强导热绝缘电器柜外壳材料。

以上各实施例制备的高强导热绝缘电器柜外壳材料的性能测试结果如下：

	拉伸强度MPa	断裂伸长率	热变形温度℃	阻燃效果
					实施例1	38	15%	483	V-0
实施例2	37	18%	489	V-0
					实施例3	36	17%	487	V-0
对比例	24	10%	235	V-1

本发明的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料具备较高的机械性能、热稳定性和阻燃性能，材料表面光亮无浮纤，能高效率的将电器产生的热量容易排出，避免造成电器柜带来的安全隐患，同时本发明的原料组分安全可靠、成本较低，工艺简明，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 (9)

1.一种高强导热绝缘电器柜外壳材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：

聚乙烯树脂25-35份、聚氯乙烯树脂15-25份、双酚F型环氧树脂5-15份、聚乙烯醇4-6份、纳米添加物10-14份、矿物质添加物6-8份、玻璃纤维10-18份、硅烷偶联剂2-4份、加工助剂12-16份、阻燃添加剂10-14份。

2.根据权利要求1所述的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料，其特征在于，所述高强导热绝缘电器柜外壳材料包括以下重量份的原料：

聚乙烯树脂30份、聚氯乙烯树脂20份、双酚F型环氧树脂10份、聚乙烯醇5份、纳米添加物12份、矿物质添加物7份、玻璃纤维14份、硅烷偶联剂3份、加工助剂14份、阻燃添加剂10-14份。

3.根据权利要求1或2所述的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料，其特征在于，所述纳米添加物为纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅按照重量比1:2:2组成的混合物。

4.根据权利要求1或2所述的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料，其特征在于，所述矿物质添加物为高岭土、凹凸棒土、滑石粉按照重量比1:1:2组成的混合物。

5.根据权利要求1或2所述的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料，其特征在于，所述玻璃纤维为为长玻纤和短玻纤的复配物，其中长玻纤为热塑性塑料用无碱合股无捻粗纱的玻璃纤维，短玻纤为热塑性塑料用无碱短切原丝的玻璃纤维，短玻纤长度为1-3 毫米，其中长玻纤和短玻纤的直径都为2-3微米，短玻纤在玻璃纤维中的质量百分含量为30%-40%。

6.根据权利要求1或2所述的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料，其特征在于，所述加工助剂为增韧剂、抗氧剂、抗老化剂、紫外线吸收剂、增塑剂按照重量比3:1:0.5:2:1组成的混合物，所述增韧剂为丙烯酸酯类核壳共聚物，所述抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯；所述抗老化助剂为（2，4- 二叔丁基苯基）亚磷酸三酯；所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；所述增塑剂为聚酯己二酸。

7.根据权利要求1或2所述的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料，其特征在于，所述阻燃剂为磷酸三苯酯、氢氧化镁、乙烯基三乙氧基硅烷按照重量比2:1:2组成的混合物。

8.一种制备如权利要求1或2所述的高强导热绝缘电器柜外壳材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，按要求称量准备各组分原料；

步骤二，将矿物质添加物、纳米添加物、阻燃添加剂、硅烷偶联剂混合送入高速搅拌机中，添加适量的无水乙醇，在转速转速500-600r/min，搅拌20-30分钟，蒸发掉无水乙醇，得到混合物A；

步骤三，将聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、双酚F型环氧树脂，混合加入高速搅拌机中，在搅拌转速为250-350r/min下搅拌25-35分钟，得到混合物B；

步骤四，将步骤二制备的混合物A、步骤三制备的混合物B以及聚乙烯醇、加工助剂、玻璃纤维，依次添加到反应罐中，搅拌均匀，然后将反应罐的温度按照6-8℃/min的速度升高至155-165℃，保温反应3-6min，随后冷却至室温，最后送入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，区段温度为160-180℃，螺杆转速100-120r/min，再将熔融物加到注塑机中，在265-285℃下注塑成型即得本发明的高强导热绝缘电器柜外壳材料。

9.根据权利要求8所述的一种高强导热绝缘电器柜外壳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤为：

步骤一，按要求称量准备各组分原料；

步骤二，将矿物质添加物、纳米添加物、阻燃添加剂、硅烷偶联剂混合送入高速搅拌机中，添加适量的无水乙醇，在转速转速550r/min，搅拌25分钟，蒸发掉无水乙醇，得到混合物A；

步骤三，将聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、双酚F型环氧树脂，混合加入高速搅拌机中，在搅拌转速为300r/min下搅拌30分钟，得到混合物B；

步骤四，将步骤二制备的混合物A、步骤三制备的混合物B以及聚乙烯醇、加工助剂、玻璃纤维，依次添加到反应罐中，搅拌均匀，然后将反应罐的温度按照7℃/min的速度升高至160℃，保温反应5min，随后冷却至室温，最后送入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，区段温度为160-180℃，螺杆转速110r/min，再将熔融物加到注塑机中，在275℃下注塑成型即得本发明的高强导热绝缘电器柜外壳材料。