CN108003486A - 汽车原线用的高强度绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

汽车原线用的高强度绝缘材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车原线用的高强度绝缘材料及其制备方法，所述制备方法包括：将氧化铝溶液和铝粉混合，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、月桂醇硫酸钠和水混合，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、环氧树脂、直链烷基苯磺酸钠、甲基四氢苯酐、石墨、硫磺和过氧化二异丙苯混合，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，得到高强度绝缘材料；解决了汽车电线使用的PVC保护材料和交联聚乙烯材料的绝缘性能和机械强度较差的问题。

Description

汽车原线用的高强度绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车领域，具体地，涉及一种汽车原线用的高强度绝缘材料及其制备方法。
背景技术
现有技术，汽车电线都使用PVC作为保护材料，多数无法使用PVC的电线一般分布于发动机内室这样的高温环境，它们一般采用交联聚乙烯做保护材料。然而，PVC和交联聚乙烯都有其各自适用环境的限制，并且由于聚氯乙烯等制备的含卤电缆料在使用过程中，尤其是在燃烧时会产生大量有毒有害气体，对环境具有很大的污染性，十溴二苯醚和联苯醚燃烧产生的二恶英是一种公认的强致癌性物质，要求禁用聚氯乙烯等含卤绝缘料的呼声越来越高。同时，传统的PVC保护材料和交联聚乙烯材料的绝缘性能和机械强度较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车原线用的高强度绝缘材料及其制备方法，解决了汽车电线使用的PVC保护材料和交联聚乙烯材料的绝缘性能和机械强度较差的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种汽车原线用的高强度绝缘材料的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将氧化铝溶液和铝粉混合，在90-100℃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、月桂醇硫酸钠和水混合，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60-80℃，第一次热处理的时间为10-15min，第二次热处理的温度为35-45℃，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、环氧树脂、直链烷基苯磺酸钠、甲基四氢苯酐、石墨、硫磺和过氧化二异丙苯混合，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，得到高强度绝缘材料；其中，挤出硫化的条件包括：机头的温度为60-70℃，机筒挤出段的温度为50-70℃，机筒塑化段的温度为60-75℃，螺杆的温度为50-65℃。
本发明还提供了一种汽车原线用的高强度绝缘材料，所述汽车原线用的高强度绝缘材料由上述的制备方法制得。
根据上述技术方案，本发明提供了一种汽车原线用的高强度绝缘材料及其制备方法，所述制备方法包括：将氧化铝溶液和铝粉混合，在90-100℃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、月桂醇硫酸钠和水混合，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、环氧树脂、直链烷基苯磺酸钠、甲基四氢苯酐、石墨、硫磺和过氧化二异丙苯混合，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，得到高强度绝缘材料；通过各原料之间的协同作用和对制备工艺的优化，使得制得的高强度绝缘材料同时具备优良的绝缘性能和机械强度，同时用于制备该高强度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。
本发明提供了一种汽车原线用的高强度绝缘材料的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将氧化铝溶液和铝粉混合，在90-100℃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、月桂醇硫酸钠和水混合，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60-80℃，第一次热处理的时间为10-15min，第二次热处理的温度为35-45℃，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、环氧树脂、直链烷基苯磺酸钠、甲基四氢苯酐、石墨、硫磺和过氧化二异丙苯混合，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，得到高强度绝缘材料；其中，挤出硫化的条件包括：机头的温度为60-70℃，机筒挤出段的温度为50-70℃，机筒塑化段的温度为60-75℃，螺杆的温度为50-65℃。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步制得的高强度绝缘材料的绝缘性能和机械强度，氧化铝溶液和铝粉按照质量比为2-10:1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10:2-5:1的比例进行混合；氧化铝纤维溶胶、月桂醇硫酸钠和水按照质量比为10:1-4:5的比例进行混合。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步制得的高强度绝缘材料的绝缘性能和机械强度，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，环氧树脂的用量为10-25重量份，直链烷基苯磺酸钠的用量为5-8重量份，甲基四氢苯酐的用量为30-40重量份，石墨的用量为1-3重量份，硫磺的用量为2-4重量份，过氧化二异丙苯的用量为2-6重量份。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步制得的高强度绝缘材料的绝缘性能和机械强度，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，为了进一步制得的高强度绝缘材料的绝缘性能和机械强度，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，为了进一步制得的高强度绝缘材料的绝缘性能和机械强度，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，为了进一步制得的高强度绝缘材料的绝缘性能和机械强度，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，为了进一步制得的高强度绝缘材料的绝缘性能和机械强度，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，为了进一步制得的高强度绝缘材料的绝缘性能和机械强度，环氧树脂的重均分子量为8000-9000，石墨的平均粒径为2-5mm。
在本发明还提供了一种汽车原线用的高强度绝缘材料，所述汽车原线用的高强度绝缘材料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，环氧树脂的重均分子量为8000-9000，石墨的平均粒径为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《固体高强度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。
实施例1
将氧化铝溶液和铝粉混合(按照质量比为2:1的比例进行混合)，在90℃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混合(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、月桂醇硫酸钠和水混合(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35℃，第二次热处理的时间为20min；将三元乙丙橡胶、改性氧化铝纤维、环氧树脂、直链烷基苯磺酸钠、甲基四氢苯酐、石墨、硫磺和过氧化二异丙苯混合，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(热压成型的条件包括：热压成型的温度为60℃，热压成型的压力为20MPa)，得到高强度绝缘材料；其中，挤出硫化的条件包括：机头的温度为60℃，机筒挤出段的温度为50℃，机筒塑化段的温度为60℃，螺杆的温度为50℃。其中，相对于100g的三元乙丙橡胶，改性氧化铝纤维的用量为5g，环氧树脂的用量为10g，直链烷基苯磺酸钠的用量为5g，甲基四氢苯酐的用量为30g，石墨的用量为1g，硫磺的用量为2g，过氧化二异丙苯的用量为2g。制得的高强度绝缘材料A1的电绝缘强度以击穿场强表示为34.1(kV/mm)，其拉伸强度为19.2MPa。
实施例2
将氧化铝溶液和铝粉混合(按照质量比为10:1的比例进行混合)，在100℃下反应，得到聚合氯化铝母液，将聚合氯化铝母液、乳酸和聚乙烯醇混合(按照质量比为10:5:1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、月桂醇硫酸钠和水混合(按照质量比为10:4:5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80℃，第一次热处理的时间为15min，第二次热处理的温度为45℃，第二次热处理的时间为25min；将三元乙丙橡胶、改性氧化铝纤维、环氧树脂、直链烷基苯磺酸钠、甲基四氢苯酐、石墨、硫磺和过氧化二异丙苯混合，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(热压成型的条件包括：热压成型的温度为70℃，热压成型的压力为30MPa)，得到高强度绝缘材料；其中，挤出硫化的条件包括：机头的温度为70℃，机筒挤出段的温度为70℃，机筒塑化段的温度为75℃，螺杆的温度为65℃。其中，相对于100g的三元乙丙橡胶，改性氧化铝纤维的用量为15g，环氧树脂的用量为25g，直链烷基苯磺酸钠的用量为8g，甲基四氢苯酐的用量为40g，石墨的用量为3g，硫磺的用量为4g，过氧化二异丙苯的用量为6g。制得的高强度绝缘材料A2的电绝缘强度以击穿场强表示为31.3(kV/mm)，其拉伸强度为22.2MPa。
实施例3
将氧化铝溶液和铝粉混合(按照质量比为5:1的比例进行混合)，在95℃下反应，得到聚合氯化铝母液，将聚合氯化铝母液、醋酸和聚乙二醇混合(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、月桂醇硫酸钠和水混合(按照质量比为10:3:5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12min，第二次热处理的温度为40℃，第二次热处理的时间为22min；将三元乙丙橡胶、改性氧化铝纤维、环氧树脂、直链烷基苯磺酸钠、甲基四氢苯酐、石墨、硫磺和过氧化二异丙苯混合，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(热压成型的条件包括：热压成型的温度为65℃，热压成型的压力为25MPa)，得到高强度绝缘材料；其中，挤出硫化的条件包括：机头的温度为65℃，机筒挤出段的温度为60℃，机筒塑化段的温度为70℃，螺杆的温度为60℃。其中，相对于100g的三元乙丙橡胶，改性氧化铝纤维的用量为10g，环氧树脂的用量为20g，直链烷基苯磺酸钠的用量为6g，甲基四氢苯酐的用量为35g，石墨的用量为2g，硫磺的用量为3g，过氧化二异丙苯的用量为4g。制得的高强度绝缘材料A3的电绝缘强度以击穿场强表示为32.5(kV/mm)，其拉伸强度为21.5MPa。
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6min，第二次热处理的温度为30℃，第二次热处理的时间为15min；制得的高强度绝缘材料D1的电绝缘强度以击穿场强表示为24.1(kV/mm)，其拉伸强度为15.4MPa。
对比例2
按照实施例3的方法进行，不同的是，挤出硫化的条件包括：机头的温度为50℃，机筒挤出段的温度为40℃，机筒塑化段的温度为50℃，螺杆的温度为40℃；制得的高强度绝缘材料D2的电绝缘强度以击穿场强表示为21.6(kV/mm)，其拉伸强度为13.3MPa。
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)

1.一种汽车原线用的高强度绝缘材料的制备方法，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90-100℃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、月桂醇硫酸钠和水混合，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60-80℃，第一次热处理的时间为10-15min，第二次热处理的温度为35-45℃，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、环氧树脂、直链烷基苯磺酸钠、甲基四氢苯酐、石墨、硫磺和过氧化二异丙苯混合，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，得到高强度绝缘材料；其中，挤出硫化的条件包括：机头的温度为60-70℃，机筒挤出段的温度为50-70℃，机筒塑化段的温度为60-75℃，螺杆的温度为50-65℃。
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2-10:1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10:2-5:1的比例进行混合；氧化铝纤维溶胶、月桂醇硫酸钠和水按照质量比为10:1-4:5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，环氧树脂的用量为10-25重量份，直链烷基苯磺酸钠的用量为5-8重量份，甲基四氢苯酐的用量为30-40重量份，石墨的用量为1-3重量份，硫磺的用量为2-4重量份，过氧化二异丙苯的用量为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，环氧树脂的重均分子量为8000-9000，石墨的平均粒径为2-5mm。
10.一种汽车原线用的高强度绝缘材料，其特征在于，所述汽车原线用的高强度绝缘材料由权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制得。
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