CN107459721A - 航空航天用耐高温电缆套及其制备方法 - Google Patents

航空航天用耐高温电缆套及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种航空航天用耐高温电缆套及其制备方法，其中，制备方法包括：将氧化铝溶液和铝粉混合，在105‑115℃下反应，得到聚合氯化铝母液，将聚合氯化铝母液、稳定剂和纺丝助剂混合，经水浴加热和真空浓缩后得到氧化铝纤维溶胶；将氧化铝纤维溶胶、十二烷基苯磺酸钠和水混合，之后分别进行第一次热处理和第二次热处理，过滤后得到改性氧化铝纤维；将三元乙丙橡胶、改性氧化铝纤维、聚氯乙烯、聚乙二醇、二甲基甲酰胺、碳黑、氧化锌和硬脂酸钙混合，在60‑80℃下进行密炼，得到合炼胶；解决了现有的绝缘材料很难同时保证优越的绝缘性能和机械强度的问题。

Description

航空航天用耐高温电缆套及其制备方法
技术领域
本发明涉及绝缘材料的制备，具体地，涉及一种航空航天用耐高温电缆套及其制备方法。
背景技术
电阻系数大于109Ω·cm的材料在电工技术上叫做绝缘材料，绝缘材料在电气设备中把电位不同的带点部分隔离开来，因此绝缘材料应具有良好的介电性能，即具有较高的绝缘电阻和耐压强度，并能避免发生漏电、爬电或击穿等事故；此外还需有良好的导热性、耐潮和有较高的机械强度以及工艺加工方便等优势。专利号为CN201510447312.1公开了一种电力工程用绝缘材料及其制备方法，该制备方法包括按重量分别取N-羟甲基丙烯酰胺、醇酸树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酮树脂、聚3-羟基丁酸酯、亚磷酸三苯酯、桐油、双乙酰酒石酸单双甘油酯、氢氧化镁、抗氧剂1076、硫酸钙，将以上的成分都投入至高速混合机中，在高速混合机中搅拌至均匀；将搅拌均匀后的复合材料用双螺杆挤出机熔融挤出并造粒；制得的绝缘材料的绝缘性能、耐磨性能和机械强度提升较小，同时用于制备该绝缘材料的方法较为复杂。
因此，提供一种能够同时保证绝缘性能、耐磨性能和机械强度的航空航天用耐高温电缆套及其制备方法是本发明亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种航空航天用耐高温电缆套及其制备方法，解决了现有的绝缘材料很难同时保证优越的绝缘性能和机械强度的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种航空航天用耐高温电缆套的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将氧化铝溶液和铝粉混合，在105-115℃下反应，得到聚合氯化铝母液，将聚合氯化铝母液、稳定剂和纺丝助剂混合，经水浴加热和真空浓缩后得到氧化铝纤维溶胶；
(2)将氧化铝纤维溶胶、十二烷基苯磺酸钠和水混合，之后分别进行第一次热处理和第二次热处理，过滤后得到改性氧化铝纤维；其中，第一次热处理的温度为60-70℃，第一次热处理的时间为10-15min，第二次热处理的温度为30-40℃，第二次热处理的时间为20-25min；
(3)将三元乙丙橡胶、改性氧化铝纤维、聚氯乙烯、聚乙二醇、二甲基甲酰胺、碳黑、氧化锌和硬脂酸钙混合，在60-80℃下进行密炼，得到合炼胶；
(4)将合炼胶加入硫化机中，经挤出硫化和热压成型，得到航空航天用耐高温电缆套；其中，挤出硫化的条件包括：机头的温度为75-85℃，机筒挤出段的温度为60-65℃，机筒塑化段的温度为60-65℃，螺杆的温度为40-45℃。
本发明还提供了一种航空航天用耐高温电缆套，所述航空航天用耐高温电缆套由上述的制备方法制得。
通过上述技术方案，本发明提供了一种航空航天用耐高温电缆套及其制备方法，其中，制备方法包括：将氧化铝溶液和铝粉混合，在105-115℃下反应，得到聚合氯化铝母液，将聚合氯化铝母液、稳定剂和纺丝助剂混合，经水浴加热和真空浓缩后得到氧化铝纤维溶胶；将氧化铝纤维溶胶、十二烷基苯磺酸钠和水混合，之后分别进行第一次热处理和第二次热处理，过滤后得到改性氧化铝纤维；将三元乙丙橡胶、改性氧化铝纤维、聚氯乙烯、聚乙二醇、二甲基甲酰胺、碳黑、氧化锌和硬脂酸钙混合，在60-80℃下进行密炼，得到合炼胶；将合炼胶加入硫化机中，经挤出硫化和热压成型，得到航空航天用耐高温电缆套；通过各原料之间的协同作用和对制备工艺的优化，使得制得的绝缘材料同时具备优良的绝缘性能、耐磨性能和机械强度，同时用于制备该绝缘材料的方法简单、原料简单。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种航空航天用耐高温电缆套的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将氧化铝溶液和铝粉混合，在105-115℃下反应，得到聚合氯化铝母液，将聚合氯化铝母液、稳定剂和纺丝助剂混合，经水浴加热和真空浓缩后得到氧化铝纤维溶胶；
(2)将氧化铝纤维溶胶、十二烷基苯磺酸钠和水混合，之后分别进行第一次热处理和第二次热处理，过滤后得到改性氧化铝纤维；其中，第一次热处理的温度为60-70℃，第一次热处理的时间为10-15min，第二次热处理的温度为30-40℃，第二次热处理的时间为20-25min；
(3)将三元乙丙橡胶、改性氧化铝纤维、聚氯乙烯、聚乙二醇、二甲基甲酰胺、碳黑、氧化锌和硬脂酸钙混合，在60-80℃下进行密炼，得到合炼胶；
(4)将合炼胶加入硫化机中，经挤出硫化和热压成型，得到航空航天用耐高温电缆套；其中，挤出硫化的条件包括：机头的温度为75-85℃，机筒挤出段的温度为60-65℃，机筒塑化段的温度为60-65℃，螺杆的温度为40-45℃。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的绝缘材料的绝缘性能、耐磨性能和机械强度，氧化铝溶液和铝粉按照质量比为5-10:1的比例进行混合；聚合氯化铝母液、稳定剂和纺丝助剂按照质量比为10:2-3:1的比例进行混合；氧化铝纤维溶胶、十二烷基苯磺酸钠和水按照质量比为10:1-2:5的比例进行混合。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的绝缘材料的绝缘性能、耐磨性能和机械强度，相对于100重量份的三元乙丙橡胶，改性氧化铝纤维的用量为5-15重量份，聚氯乙烯的用量为10-25重量份，聚乙二醇的用量为5-8重量份，二甲基甲酰胺的用量为30-40重量份，碳黑的用量为1-3重量份，氧化锌的用量为2-4重量份，硬脂酸钙的用量为2-6重量份。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的绝缘材料的绝缘性能、耐磨性能和机械强度，稳定剂选自醋酸和/或乳酸。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的绝缘材料的绝缘性能、耐磨性能和机械强度，纺丝助剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种或多种。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的绝缘材料的绝缘性能、耐磨性能和机械强度，在步骤(1)中，水浴加热的条件包括：水浴加热的温度为60-80℃，水浴加热的时间为20-30min。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的绝缘材料的绝缘性能、耐磨性能和机械强度，在步骤(1)中，真空浓缩的条件包括：真空浓缩的时间为10-20min，真空浓缩的真空度为80-90KPa。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的绝缘材料的绝缘性能、耐磨性能和机械强度，在步骤(4)中，热压成型的条件包括：热压成型的温度为60-70℃，热压成型的压力为20-30MPa。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的绝缘材料的绝缘性能、耐磨性能和机械强度，聚氯乙烯的重均分子量为8000-9000，聚乙烯醇的重均分子量为4000-5000，炭黑的平均粒径为2-5mm。
本发明还提供了一种航空航天用耐高温电缆套，所述航空航天用耐高温电缆套由上述的制备方法制得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例和对比例中，聚氯乙烯的重均分子量为8000-9000，聚乙烯醇的重均分子量为4000-5000，炭黑的平均粒径为2-5mm。以下实施例和对比例中，绝缘性能的测试方法的参考标准为JIS C2110-1975《固体绝缘材料的绝缘强度试验方法》，拉伸强度按照GB/T528-2009标准进行，耐磨性能的测试方法的参考标准为GBT1689-1998，其中耐磨性能以磨耗体积表示，磨耗体积越大，说明其耐磨性能越差，反之则越好，耐高温性能的测试方法的参考标准为GB/T 7759-1996。
实施例1
将氧化铝溶液和铝粉按照质量比为5:1的比例进行混合，在105℃下反应，得到聚合氯化铝母液，将聚合氯化铝母液、醋酸和聚乙烯吡咯烷酮按照质量比为10:2:1的比例进行混合，经水浴加热(水浴加热的温度为60℃，水浴加热的时间为20min)和真空浓缩(真空浓缩的时间为10min，真空浓缩的真空度为80KPa)后得到氧化铝纤维溶胶；将氧化铝纤维溶胶、十二烷基苯磺酸钠和水按照质量比为10:1:5的比例进行混合，之后分别进行第一次热处理和第二次热处理，过滤后得到改性氧化铝纤维；其中，第一次热处理的温度为60℃，第一次热处理的时间为10min，第二次热处理的温度为30℃，第二次热处理的时间为20min；将100g三元乙丙橡胶、5g改性氧化铝纤维、10g聚氯乙烯、5g聚乙二醇、30g二甲基甲酰胺、1g碳黑、2g氧化锌和2g硬脂酸钙混合，在60℃下进行密炼，得到合炼胶；将合炼胶加入硫化机中，经挤出硫化和热压成型(热压成型的温度为60℃，热压成型的压力为20MPa)，得到航空航天用耐高温电缆套A1；其中，挤出硫化的条件包括：机头的温度为75℃，机筒挤出段的温度为60℃，机筒塑化段的温度为60℃，螺杆的温度为40℃。制得的航空航天用耐高温电缆套A1的电绝缘强度以击穿场强表示为34.3(kV/mm)，其拉伸强度为20.3MPa，磨耗体积为4.3cm3，在150℃下加热200h后强度损失为5％。
实施例2
将氧化铝溶液和铝粉按照质量比为10:1的比例进行混合，在115℃下反应，得到聚合氯化铝母液，将聚合氯化铝母液、乳酸和聚乙烯醇按照质量比为10:3:1的比例进行混合，经水浴加热(水浴加热的温度为80℃，水浴加热的时间为30min)和真空浓缩(真空浓缩的时间为20min，真空浓缩的真空度为90KPa)后得到氧化铝纤维溶胶；将氧化铝纤维溶胶、十二烷基苯磺酸钠和水按照质量比为10:2:5的比例进行混合，之后分别进行第一次热处理和第二次热处理，过滤后得到改性氧化铝纤维；其中，第一次热处理的温度为70℃，第一次热处理的时间为15min，第二次热处理的温度为40℃，第二次热处理的时间为25min；将100g三元乙丙橡胶、15g改性氧化铝纤维、25g聚氯乙烯、8g聚乙二醇、40g二甲基甲酰胺、3g碳黑、4g氧化锌和6g硬脂酸钙混合，在80℃下进行密炼，得到合炼胶；将合炼胶加入硫化机中，经挤出硫化和热压成型(热压成型的温度为70℃，热压成型的压力为30MPa)，得到航空航天用耐高温电缆套A2；其中，挤出硫化的条件包括：机头的温度为85℃，机筒挤出段的温度为65℃，机筒塑化段的温度为65℃，螺杆的温度为45℃。制得的航空航天用耐高温电缆套A2的电绝缘强度以击穿场强表示为34.7(kV/mm)，其拉伸强度为20.6MPa，磨耗体积为4.8cm3，在150℃下加热200h后强度损失为6％。
实施例3
将氧化铝溶液和铝粉按照质量比为7:1的比例进行混合，在110℃下反应，得到聚合氯化铝母液，将聚合氯化铝母液、醋酸和聚乙二醇按照质量比为10:2.5:1的比例进行混合，经水浴加热(水浴加热的温度为70℃，水浴加热的时间为25min)和真空浓缩(真空浓缩的时间为15min，真空浓缩的真空度为85KPa)后得到氧化铝纤维溶胶；将氧化铝纤维溶胶、十二烷基苯磺酸钠和水按照质量比为10:1.5:5的比例进行混合，之后分别进行第一次热处理和第二次热处理，过滤后得到改性氧化铝纤维；其中，第一次热处理的温度为65℃，第一次热处理的时间为12min，第二次热处理的温度为35℃，第二次热处理的时间为22min；将100g三元乙丙橡胶、10g改性氧化铝纤维、15g聚氯乙烯、6g聚乙二醇、35g二甲基甲酰胺、2g碳黑、3g氧化锌和4g硬脂酸钙混合，在70℃下进行密炼，得到合炼胶；将合炼胶加入硫化机中，经挤出硫化和热压成型(热压成型的温度为65℃，热压成型的压力为25MPa)，得到航空航天用耐高温电缆套A3；其中，挤出硫化的条件包括：机头的温度为80℃，机筒挤出段的温度为62℃，机筒塑化段的温度为62℃，螺杆的温度为42℃。制得的航空航天用耐高温电缆套A3的电绝缘强度以击穿场强表示为32.7(kV/mm)，其拉伸强度为19.7MPa，磨耗体积为4.1cm3，在150℃下加热200h后强度损失为6％。
对比例1
按照实施例3的方法进行，不同的是，第一次热处理的温度为50℃，第一次热处理的时间为8min，第二次热处理的温度为25℃，第二次热处理的时间为15min，得到航空航天用耐高温电缆套D1。制得的航空航天用耐高温电缆套D1的电绝缘强度以击穿场强表示为21.1(kV/mm)，其拉伸强度为15.2MPa，磨耗体积为8.9cm3，在150℃下加热200h后强度损失为15％。
对比例2
按照实施例3的方法进行，不同的是，第一次热处理的温度为75℃，第一次热处理的时间为20min，第二次热处理的温度为45℃，第二次热处理的时间为30min，得到航空航天用耐高温电缆套D2。制得的航空航天用耐高温电缆套D2的电绝缘强度以击穿场强表示为19.5(kV/mm)，其拉伸强度为11.3MPa，磨耗体积为9.2cm3，在150℃下加热200h后强度损失为17％。
对比例3
按照实施例3的方法进行，不同的是，将改性氧化铝纤维用普通市售的氧化铝纤维代替，得到航空航天用耐高温电缆套D3；其中，普通市售的氧化铝纤维为浙江炜烨晶体纤维有限公司的市售品。制得的航空航天用耐高温电缆套D3的电绝缘强度以击穿场强表示为18.6(kV/mm)，其拉伸强度为13.9MPa，磨耗体积为10.3cm3，在150℃下加热200h后强度损失为14％。
对比例4
按照实施例3的方法进行，不同的是，原料中不含有聚氯乙烯、聚乙二醇和硬脂酸钙，得到航空航天用耐高温电缆套D4。制得的航空航天用耐高温电缆套D4的电绝缘强度以击穿场强表示为21.8(kV/mm)，其拉伸强度为16.9MPa，磨耗体积为9.7cm3，在150℃下加热200h后强度损失为15％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种航空航天用耐高温电缆套的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将氧化铝溶液和铝粉混合，在105-115℃下反应，得到聚合氯化铝母液，将聚合氯化铝母液、稳定剂和纺丝助剂混合，经水浴加热和真空浓缩后得到氧化铝纤维溶胶；
(2)将氧化铝纤维溶胶、十二烷基苯磺酸钠和水混合，之后分别进行第一次热处理和第二次热处理，过滤后得到改性氧化铝纤维；其中，第一次热处理的温度为60-70℃，第一次热处理的时间为10-15min，第二次热处理的温度为30-40℃，第二次热处理的时间为20-25min；
(3)将三元乙丙橡胶、改性氧化铝纤维、聚氯乙烯、聚乙二醇、二甲基甲酰胺、碳黑、氧化锌和硬脂酸钙混合，在60-80℃下进行密炼，得到合炼胶；
(4)将合炼胶加入硫化机中，经挤出硫化和热压成型，得到航空航天用耐高温电缆套；其中，挤出硫化的条件包括：机头的温度为75-85℃，机筒挤出段的温度为60-65℃，机筒塑化段的温度为60-65℃，螺杆的温度为40-45℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，氧化铝溶液和铝粉按照质量比为5-10:1的比例进行混合；聚合氯化铝母液、稳定剂和纺丝助剂按照质量比为10:2-3:1的比例进行混合；氧化铝纤维溶胶、十二烷基苯磺酸钠和水按照质量比为10:1-2:5的比例进行混合。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，相对于100重量份的三元乙丙橡胶，改性氧化铝纤维的用量为5-15重量份，聚氯乙烯的用量为10-25重量份，聚乙二醇的用量为5-8重量份，二甲基甲酰胺的用量为30-40重量份，碳黑的用量为1-3重量份，氧化锌的用量为2-4重量份，硬脂酸钙的用量为2-6重量份。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，稳定剂选自醋酸和/或乳酸。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，纺丝助剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，水浴加热的条件包括：水浴加热的温度为60-80℃，水浴加热的时间为20-30min。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，真空浓缩的条件包括：真空浓缩的时间为10-20min，真空浓缩的真空度为80-90KPa。
8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，在步骤(4)中，热压成型的条件包括：热压成型的温度为60-70℃，热压成型的压力为20-30MPa。
9.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，聚氯乙烯的重均分子量为8000-9000，聚乙烯醇的重均分子量为4000-5000，炭黑的平均粒径为2-5mm。
10.一种航空航天用耐高温电缆套，其特征在于，所述航空航天用耐高温电缆套由权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制得。
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