CN108084534A - 一种电气设备用绝缘材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电气设备用绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：a、将废弃橡胶、环氧树脂和硅橡胶混合导入密炼机中密炼至熔融状态，再依次加入阻燃剂、纳米二氧化硅和炭黑，将温度降低密炼，得到混合物一；b、将加工辅料、聚酰亚胺、海藻酸钠、木质素和抗氧化剂混合置于混料机中，加热并超声振荡，得到混合物二；c、向混合物二中加入硅油、偶联剂，置于搅拌器中搅拌，再置于真空环境下脱泡处理，得到混合物三；d、将混合物一、混合物三、有机锡和固化剂混合均匀后导入单螺杆中挤出，再导入脱水机中脱水，再置于密封容器中静置、固化、塑型。本发明方法简单、制备流程短，主要采用废旧橡胶原料，具有一定的环保意义。

Description

一种电气设备用绝缘材料的制备方法
技术领域
本发明属于电气设备技术领域，具体涉及一种电气设备用绝缘材料的制备方法。
背景技术
现阶段，电气产业处于高速发展时期，而且将继续发展下去，电气产品已经普及到各个行业，对于其绝缘材料的需求也越来越高，特别是现在的绝缘材料大多用于腐蚀性比较强的地方，其耐腐蚀能力会直接影响到安全性。虽然目前市面上的绝缘材料品种很多，但应用于电气产品的耐腐蚀的绝缘材料依然很少，性能也不佳，这直接限制了电气行业的发展。且现有的电气绝缘材料的改性剂一般采用有毒的化学物质，原料成本高，制备过程中存在很大的安全隐患，不够环保。
目前在全国公知的电气设备中，其设备的主绝缘材料多为空气、SF6气体、绝缘油、环氧树脂等材料。绝缘方式多采用两种或两种以上绝缘材料的复合绝缘方式,绝缘性能各有优劣。如空气绝缘体积大、绝缘性能差、极易受户外环境影响造成设备绝缘击穿；SF6气体绝缘不能应用于高原、极寒地区，SF6气体泄漏后绝缘下降易造成设备爆炸，而且SF6属于温室气体，不环保，不易回收；环氧树脂绝缘缩减了体积，但因热固化，易造成带电体损坏或绝缘层开裂，而且不环保，不能回收，带电体需加缓冲层使得局放较大，易造成运行绝缘事故。找到一种绝缘性能高、环保可回收、工艺易控制的新型绝缘材料，是提升中压电气设备性能的必经之路。
发明内容
本发明的目的是提供一种电气设备用绝缘材料的制备方法，本发明方法简单、制备流程短，制备的绝缘材料具有介电性能好、耐高电压、阻燃性能好、常温固化、耐高低温、耐紫外线及臭氧、耐老化和硅橡胶性能稳定的特点，其主要采用废旧橡胶材料，变废为宝，具有一定的环保意义。
本发明提供了如下的技术方案：
一种电气设备用绝缘材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将废弃橡胶、环氧树脂和硅橡胶混合导入密炼机中密炼至熔融状态，密炼机中的温度为460-580℃，再依次加入阻燃剂、纳米二氧化硅和炭黑，将温度降低至180-240℃，得到混合物一；
b、将加工辅料、聚酰亚胺、海藻酸钠、木质素和抗氧化剂混合置于混料机中，在90-110℃下加热并进行超声搅拌，时间为1-2h，得到混合物二；
c、向混合物二中加入硅油、偶联剂，置于搅拌器中搅拌30-40min，再置于真空环境下脱泡处理10-15min，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物三、有机锡和固化剂混合均匀后导入单螺杆中挤出，再导入脱水机中脱水15-25min，再置于密封容器中，静置12-24h，等待表面固化后，再进行塑型，即可得到成品。
优选的，所述步骤a的阻燃剂为氢氧化铝、十溴二苯醚和三氧化二锑中的任一种或几种的混合。
优选的，所述步骤b的加工辅料的制备方法为：将废旧塑料、硅酸钙粉、稻壳、秸秆、石膏粉和花生壳混合至于球磨机中球磨1-2h，再置于搅拌机中，并加入引发剂进行高速搅拌5-10min，再导入双螺杆机中，挤出成型的温度为160-180℃，挤出后置于80-90℃下干燥1-2h，即可得到加工辅料。
优选的，所述引发剂为羟基环已基苯基甲酮、过硫酸铵和过硫酸钾、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的任一种或多种的混合。
优选的，所述步骤b的抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的任一种或多种的混合。
优选的，所述步骤c的硅油为二甲基硅油、203硅油和羟基硅油中的任一种或多种的混合。
优选的，所述步骤c的偶联剂为钛酸酯、氨基硅烷偶联剂 KH-550或环氧基硅烷偶联剂 KH-560。
优选的，所述步骤d的有机锡为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和钛络合物中的任一种或几种的混合。
本发明的有益效果是：
本发明方法简单、制备流程短，制备的绝缘材料具有介电性能好、耐高电压、阻燃性能好、常温固化、耐高低温、耐紫外线及臭氧、耐老化和硅橡胶性能稳定的特点，其主要采用废旧橡胶材料，变废为宝，还具有一定的环保意义，因此本发明适合工业化大规模推广使用。
本发明能够在电气设备领域广泛应用，可使电气设备在各种恶劣环境下应用得到很大的提高，为电气设备行业的发展做出了积极贡献。
本发明制备的绝缘材料提高了耐热变形性，改善了高温下的力学性能，改进了耐环境应力龟裂与耐热老化性能，增强了耐化学稳定性和耐溶剂性，减少了冷流性，绝缘电阻高，基本上不随温度的改变而改变，基本保持了原来的电气性能。
具体实施方式
实施例1
一种电气设备用绝缘材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将废弃橡胶、环氧树脂和硅橡胶混合导入密炼机中密炼至熔融状态，密炼机中的温度为460℃，再依次加入阻燃剂、纳米二氧化硅和炭黑，将温度降低至240℃，得到混合物一；
b、将加工辅料、聚酰亚胺、海藻酸钠、木质素和抗氧化剂混合置于混料机中，在90℃下加热并进行超声搅拌，时间为2h，得到混合物二；
c、向混合物二中加入硅油、偶联剂，置于搅拌器中搅拌30min，再置于真空环境下脱泡处理15min，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物三、有机锡和固化剂混合均匀后导入单螺杆中挤出，再导入脱水机中脱水15min，再置于密封容器中，静置24h，等待表面固化后，再进行塑型，即可得到成品。
步骤a的阻燃剂为氢氧化铝、十溴二苯醚和三氧化二锑的混合。
步骤b的加工辅料的制备方法为：将废旧塑料、硅酸钙粉、稻壳、秸秆、石膏粉和花生壳混合至于球磨机中球磨1h，再置于搅拌机中，并加入引发剂进行高速搅拌10min，再导入双螺杆机中，挤出成型的温度为180℃，挤出后置于80℃下干燥1h，即可得到加工辅料。
引发剂为羟基环已基苯基甲酮、过硫酸铵和过硫酸钾、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的混合。
步骤b的抗氧化剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的混合。
步骤c的硅油为二甲基硅油、203硅油和羟基硅油的混合。
步骤c的偶联剂为氨基硅烷偶联剂 KH-550。
步骤d的有机锡为二月桂酸二丁基锡和钛络合物的混合。
实施例2
一种电气设备用绝缘材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将废弃橡胶、环氧树脂和硅橡胶混合导入密炼机中密炼至熔融状态，密炼机中的温度为580℃，再依次加入阻燃剂、纳米二氧化硅和炭黑，将温度降低至240℃，得到混合物一；
b、将加工辅料、聚酰亚胺、海藻酸钠、木质素和抗氧化剂混合置于混料机中，在110℃下加热并进行超声搅拌，时间为2h，得到混合物二；
c、向混合物二中加入硅油、偶联剂，置于搅拌器中搅拌40min，再置于真空环境下脱泡处理15min，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物三、有机锡和固化剂混合均匀后导入单螺杆中挤出，再导入脱水机中脱水25min，再置于密封容器中，静置24h，等待表面固化后，再进行塑型，即可得到成品。
步骤a的阻燃剂为氢氧化铝、十溴二苯醚和三氧化二锑的混合。
步骤b的加工辅料的制备方法为：将废旧塑料、硅酸钙粉、稻壳、秸秆、石膏粉和花生壳混合至于球磨机中球磨2h，再置于搅拌机中，并加入引发剂进行高速搅拌10min，再导入双螺杆机中，挤出成型的温度为180℃，挤出后置于90℃下干燥2h，即可得到加工辅料。
引发剂为羟基环已基苯基甲酮、过硫酸铵和过硫酸钾、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的混合。
步骤b的抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的混合。
步骤c的硅油为二甲基硅油、203硅油和羟基硅油的混合。
步骤c的偶联剂为钛酸酯。
步骤d的有机锡为辛酸亚锡和钛络合物的混合。
实施例3
一种电气设备用绝缘材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将废弃橡胶、环氧树脂和硅橡胶混合导入密炼机中密炼至熔融状态，密炼机中的温度为460℃，再依次加入阻燃剂、纳米二氧化硅和炭黑，将温度降低至180℃，得到混合物一；
b、将加工辅料、聚酰亚胺、海藻酸钠、木质素和抗氧化剂混合置于混料机中，在90℃下加热并进行超声搅拌，时间为1h，得到混合物二；
c、向混合物二中加入硅油、偶联剂，置于搅拌器中搅拌30-40min，再置于真空环境下脱泡处理10min，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物三、有机锡和固化剂混合均匀后导入单螺杆中挤出，再导入脱水机中脱水15min，再置于密封容器中，静置12h，等待表面固化后，再进行塑型，即可得到成品。
步骤a的阻燃剂为氢氧化铝、十溴二苯醚和三氧化二锑的混合。
步骤b的加工辅料的制备方法为：将废旧塑料、硅酸钙粉、稻壳、秸秆、石膏粉和花生壳混合至于球磨机中球磨1h，再置于搅拌机中，并加入引发剂进行高速搅拌5min，再导入双螺杆机中，挤出成型的温度为160℃，挤出后置于90℃下干燥1h，即可得到加工辅料。
引发剂为羟基环已基苯基甲酮、过硫酸铵和过硫酸钾、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈的混合。
步骤b的抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的混合。
步骤c的硅油为二甲基硅油、203硅油和羟基硅油的混合。
步骤c的偶联剂为环氧基硅烷偶联剂 KH-560。
步骤d的有机锡为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和钛络合物的混合。
检测以上实施例制备的绝缘材料的性能，得到如下数据：
表一：
项目 拉伸强度（MPa） 体积电阻率（20℃，Ω·m） 介电强度（20℃，MV/m） 断裂伸长率（%） 抗张强度（MPa）
实施例1 12 8.5×1014 35 680 25
实施例2 15 7.9×1014 37 650 24
实施例3 15 8.3×1014 38 660 24
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电气设备用绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将废弃橡胶、环氧树脂和硅橡胶混合导入密炼机中密炼至熔融状态，密炼机中的温度为460-580℃，再依次加入阻燃剂、纳米二氧化硅和炭黑，将温度降低至180-240℃，得到混合物一；
b、将加工辅料、聚酰亚胺、海藻酸钠、木质素和抗氧化剂混合置于混料机中，在90-110℃下加热并进行超声搅拌，时间为1-2h，得到混合物二；
c、向混合物二中加入硅油、偶联剂，置于搅拌器中搅拌30-40min，再置于真空环境下脱泡处理10-15min，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物三、有机锡和固化剂混合均匀后导入单螺杆中挤出，再导入脱水机中脱水15-25min，再置于密封容器中，静置12-24h，等待表面固化后，再进行塑型，即可得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种电气设备用绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a的阻燃剂为氢氧化铝、十溴二苯醚和三氧化二锑中的任一种或几种的混合。
3.根据权利要求1所述的一种电气设备用绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的加工辅料的制备方法为：将废旧塑料、硅酸钙粉、稻壳、秸秆、石膏粉和花生壳混合至于球磨机中球磨1-2h，再置于搅拌机中，并加入引发剂进行高速搅拌5-10min，再导入双螺杆机中，挤出成型的温度为160-180℃，挤出后置于80-90℃下干燥1-2h，即可得到加工辅料。
4.根据权利要求3所述的一种电气设备用绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述引发剂为羟基环已基苯基甲酮、过硫酸铵和过硫酸钾、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的任一种或多种的混合。
5.根据权利要求1所述的一种电气设备用绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的任一种或多种的混合。
6.根据权利要求1所述的一种电气设备用绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的硅油为二甲基硅油、203硅油和羟基硅油中的任一种或多种的混合。
7.根据权利要求1所述的一种电气设备用绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的偶联剂为钛酸酯、氨基硅烷偶联剂 KH-550或环氧基硅烷偶联剂 KH-560。
8.根据权利要求1所述的一种电气设备用绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤d的有机锡为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和钛络合物中的任一种或几种的混合。
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