CN108219477A - 一种新型绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型绝缘材料及其制备方法，新型绝缘材料由以下成分制备而成：乙烯基硅橡胶、聚乙烯、环氧树脂、高耐磨炭黑、改性煤、聚酰胺酰亚胺、水合氧化铝、抗氧剂、增塑剂、硅烷偶联剂和阻燃剂。本发明制备的绝缘材料具有优异的绝缘性能，还能有效预防绝缘材料使用过程中静电的产生，制作方法简单，成本低廉。

Description

一种新型绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明属于绝缘材料技术领域，具体涉及一种新型绝缘材料及其制备方法。
背景技术
电线电缆、护套料、电器配件等所用的绝缘材料通常为聚烯烃类绝缘材料，其所使用的原料基体通常为纯聚烯烃，抗日光老化剂、颜料和补强剂通常为炭黑，具有价格昂贵、显著降低基体绝缘性能和力学性能等缺点，尤其是户外使用的电线电缆、护套料等，由于寒冷地区冬夏温差较大，容易损坏。而硅橡胶因具有优异的耐热性、抗寒性和电气绝缘性等被广泛应用于电子电气等行业。然而，正是由于这种突出的电绝缘性能，使硅橡胶基绝缘材料在使用过程中表面容易积累电荷，产生严重的静电现象，降低了使用的安全性。现有技术通常采用表面涂布抗静电剂和在材料内部添加导电填料（如乙炔炭黑）两种方法来消除静电。前者效果虽好，但持续性差，使用过程中经擦拭成水洗得容易失去抗静电性；后者的持久性好，但从根本上改变了材料的电绝缘性能，在电绝缘要求较高的场合不适用。
综上所述，因此需要一种更好的绝缘材料来改善现有技术的不足，从而推动电气行业的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型绝缘材料及其制备方法，本发明制备的绝缘材料具有优异的绝缘性能，还能有效预防绝缘材料使用过程中静电的产生，制作方法简单，成本低廉。
本发明提供了如下的技术方案：
一种新型绝缘材料，包括以下重量份的原料：乙烯基硅橡胶23-28份、聚乙烯22-26份、环氧树脂18-24份、高耐磨炭黑12-19份、改性煤14-18份、聚酰胺酰亚胺20-25份、水合氧化铝22-26份、抗氧剂8-11份、增塑剂10-14份、硅烷偶联剂12-15份和阻燃剂8-13份。
优选的，所述绝缘材料包括以下重量份的原料：乙烯基硅橡胶28份、聚乙烯25份、环氧树脂19份、高耐磨炭黑17份、改性煤15份、聚酰胺酰亚胺22份、水合氧化铝23份、抗氧剂11份、增塑剂10份、硅烷偶联剂15份和阻燃剂11份。
一种新型绝缘材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将水合氧化铝置于65-85℃下干燥10-15min后，捣碎成颗粒状导入搅拌机中搅拌，边搅拌便缓慢滴加硅烷偶联剂，加完后再保温搅拌20-30min，温度为80-90℃，得到混合物一；
b、将聚酰胺酰亚胺和环氧树脂混合导入混炼机中混炼2-3h，温度为350-450℃，混炼后在150-180℃下保温，得到绝缘涂料；
c、将乙烯基硅橡胶和聚乙烯共混加入到密炼机中加热至完全熔化时，再依次加入高耐磨炭黑、改性煤，保持温度在220-260℃，密炼1-2h，得到混合物二；
d、将混合物一、混合物二一同导入高混机中混合均匀，升温至45-55℃，再依次加入抗氧剂、增塑剂和阻燃剂，各成分分散均匀后，导入双螺杆机中挤出成型，得到材料一；
e、将绝缘涂料均匀涂覆在材料一外表面，涂覆厚度在0.3-0.5mm，冷却至常温后，即可得到成品。
优选的，所述步骤a的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH172、硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH171中的任一种或几种的混合。
优选的，所述步骤c的改性煤的制备方法为：在反应容器中放入正辛烷和煤加热并搅拌1-2h，温度为80-100℃，再加入催化剂搅拌，搅拌过程中缓慢加入十六醇，并升温至120-135℃，反应2-3h后，过滤即可得到改性煤。
优选的，所述步骤d的抗氧剂为三(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几种的混合。
优选的，所述步骤d的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和己二酸二辛酯中的任一种或几种的混合。
优选的，所述步骤d的阻燃剂为三羟甲基氧化磷、二苯基磷酸酯、聚磷酸铵和氢氧化铝中的任一种或几种的混合。
本发明的有益效果是：
本发明制备的绝缘材料具有优异的绝缘性能，还能有效预防绝缘材料使用过程中静电的产生，且抗静电性能持久，制作方法简单，成本低廉，制作流程短、工艺步骤易操作，适合工业化大规模推广生产。
本发明中的聚酰胺酰亚胺和环氧树脂所制成的涂覆材料具有很好的防静电效果，本发明中的煤和高耐磨炭黑的加入，在不降低材料的力学性能和绝缘性能的前提下降低了原料成本，使复合绝缘材料的脆性温度显著降低，有效提高了其耐低温性能和耐磨性能。
本发明中加入的抗氧剂、增塑剂和阻燃剂使得制备的材料具有阻燃性和和抗氧化性，还有效延长了材料的使用寿命和使用安全性。
具体实施方式
实施例1
一种新型绝缘材料，包括以下重量份的原料：乙烯基硅橡胶28份、聚乙烯26份、环氧树脂18份、高耐磨炭黑12份、改性煤18份、聚酰胺酰亚胺20份、水合氧化铝26份、抗氧剂8份、增塑剂14份、硅烷偶联剂15份和阻燃剂8份。
一种新型绝缘材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将水合氧化铝置于75℃下干燥15min后，捣碎成颗粒状导入搅拌机中搅拌，边搅拌便缓慢滴加硅烷偶联剂，加完后再保温搅拌20min，温度为80℃，得到混合物一；
b、将聚酰胺酰亚胺和环氧树脂混合导入混炼机中混炼3h，温度为380℃，混炼后在170℃下保温，得到绝缘涂料；
c、将乙烯基硅橡胶和聚乙烯共混加入到密炼机中加热至完全熔化时，再依次加入高耐磨炭黑、改性煤，保持温度在220℃，密炼2h，得到混合物二；
d、将混合物一、混合物二一同导入高混机中混合均匀，升温至45℃，再依次加入抗氧剂、增塑剂和阻燃剂，各成分分散均匀后，导入双螺杆机中挤出成型，得到材料一；
e、将绝缘涂料均匀涂覆在材料一外表面，涂覆厚度在0.5mm，冷却至常温后，即可得到成品。
步骤a的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH172和硅烷偶联剂KH550的混合。
步骤c的改性煤的制备方法为：在反应容器中放入正辛烷和煤加热并搅拌1h，温度为100℃，再加入催化剂搅拌，搅拌过程中缓慢加入十六醇，并升温至135℃，反应2h后，过滤即可得到改性煤。
步骤d的抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯的混合。
步骤d的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯和己二酸二辛酯的混合。
步骤d的阻燃剂为三羟甲基氧化磷、聚磷酸铵和氢氧化铝的混合。
实施例2
一种新型绝缘材料，包括以下重量份的原料：乙烯基硅橡胶28份、聚乙烯22份、环氧树脂18份、高耐磨炭黑12份、改性煤18份、聚酰胺酰亚胺25份、水合氧化铝26份、抗氧剂8份、增塑剂14份、硅烷偶联剂12份和阻燃剂13份。
一种新型绝缘材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将水合氧化铝置于65℃下干燥10min后，捣碎成颗粒状导入搅拌机中搅拌，边搅拌便缓慢滴加硅烷偶联剂，加完后再保温搅拌20min，温度为80℃，得到混合物一；
b、将聚酰胺酰亚胺和环氧树脂混合导入混炼机中混炼2h，温度为450℃，混炼后在150℃下保温，得到绝缘涂料；
c、将乙烯基硅橡胶和聚乙烯共混加入到密炼机中加热至完全熔化时，再依次加入高耐磨炭黑、改性煤，保持温度在220℃，密炼1h，得到混合物二；
d、将混合物一、混合物二一同导入高混机中混合均匀，升温至45℃，再依次加入抗氧剂、增塑剂和阻燃剂，各成分分散均匀后，导入双螺杆机中挤出成型，得到材料一；
e、将绝缘涂料均匀涂覆在材料一外表面，涂覆厚度在0.3mm，冷却至常温后，即可得到成品。
步骤a的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH171的混合。
步骤c的改性煤的制备方法为：在反应容器中放入正辛烷和煤加热并搅拌1h，温度为80℃，再加入催化剂搅拌，搅拌过程中缓慢加入十六醇，并升温至125℃，反应2h后，过滤即可得到改性煤。
步骤d的抗氧剂为三(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d的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和己二酸二辛酯的混合。
步骤d的阻燃剂为三羟甲基氧化磷、二苯基磷酸酯、聚磷酸铵和氢氧化铝的混合。
实施例3
一种新型绝缘材料，包括以下重量份的原料：乙烯基硅橡胶28份、聚乙烯25份、环氧树脂19份、高耐磨炭黑17份、改性煤15份、聚酰胺酰亚胺22份、水合氧化铝23份、抗氧剂11份、增塑剂10份、硅烷偶联剂15份和阻燃剂11份。
一种新型绝缘材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将水合氧化铝置于85℃下干燥15min后，捣碎成颗粒状导入搅拌机中搅拌，边搅拌便缓慢滴加硅烷偶联剂，加完后再保温搅拌20min，温度为90℃，得到混合物一；
b、将聚酰胺酰亚胺和环氧树脂混合导入混炼机中混炼3h，温度为450℃，混炼后在180℃下保温，得到绝缘涂料；
c、将乙烯基硅橡胶和聚乙烯共混加入到密炼机中加热至完全熔化时，再依次加入高耐磨炭黑、改性煤，保持温度在260℃，密炼2h，得到混合物二；
d、将混合物一、混合物二一同导入高混机中混合均匀，升温至55℃，再依次加入抗氧剂、增塑剂和阻燃剂，各成分分散均匀后，导入双螺杆机中挤出成型，得到材料一；
e、将绝缘涂料均匀涂覆在材料一外表面，涂覆厚度在0.5mm，冷却至常温后，即可得到成品。
步骤a的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH172、硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH171的混合。
步骤c的改性煤的制备方法为：在反应容器中放入正辛烷和煤加热并搅拌2h，温度为100℃，再加入催化剂搅拌，搅拌过程中缓慢加入十六醇，并升温至135℃，反应3h后，过滤即可得到改性煤。
步骤d的抗氧剂为三(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d的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和己二酸二辛酯的混合。
步骤d的阻燃剂为三羟甲基氧化磷、二苯基磷酸酯、聚磷酸铵和氢氧化铝的混合。
检测以上实施例制备的绝缘材料的性能，得到如下参数：
表一：
项目 拉伸强度（MPa） 断裂伸长率（%） 抗撕裂强度（KN/m） 介电常数变化率（1-14天） 20℃体积电阻率（Ω·m）
标准值 ≧15.0 ≧180 ≧5.0 ≤10% ≧1.0×108
实施例1 228 315 9.2 3.4 3.2×1010
实施例2 25 320 9.5 3.7 3.1×1010
实施例3 26 318 9.1 3.5 3.5×1010
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)

1.一种新型绝缘材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：乙烯基硅橡胶23-28份、聚乙烯22-26份、环氧树脂18-24份、高耐磨炭黑12-19份、改性煤14-18份、聚酰胺酰亚胺20-25份、水合氧化铝22-26份、抗氧剂8-11份、增塑剂10-14份、硅烷偶联剂12-15份和阻燃剂8-13份。
2.根据权利要求1所述的一种新型绝缘材料，其特征在于，所述绝缘材料包括以下重量份的原料：乙烯基硅橡胶28份、聚乙烯25份、环氧树脂19份、高耐磨炭黑17份、改性煤15份、聚酰胺酰亚胺22份、水合氧化铝23份、抗氧剂11份、增塑剂10份、硅烷偶联剂15份和阻燃剂11份。
3.权利要求1或2所述的一种新型绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将水合氧化铝置于65-85℃下干燥10-15min后，捣碎成颗粒状导入搅拌机中搅拌，边搅拌便缓慢滴加硅烷偶联剂，加完后再保温搅拌20-30min，温度为80-90℃，得到混合物一；
b、将聚酰胺酰亚胺和环氧树脂混合导入混炼机中混炼2-3h，温度为350-450℃，混炼后在150-180℃下保温，得到绝缘涂料；
c、将乙烯基硅橡胶和聚乙烯共混加入到密炼机中加热至完全熔化时，再依次加入高耐磨炭黑、改性煤，保持温度在220-260℃，密炼1-2h，得到混合物二；
d、将混合物一、混合物二一同导入高混机中混合均匀，升温至45-55℃，再依次加入抗氧剂、增塑剂和阻燃剂，各成分分散均匀后，导入双螺杆机中挤出成型，得到材料一；
e、将绝缘涂料均匀涂覆在材料一外表面，涂覆厚度在0.3-0.5mm，冷却至常温后，即可得到成品。
4.根据权利要求3所述的一种新型绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH172、硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH171中的任一种或几种的混合。
5.根据权利要求3所述的一种新型绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的改性煤的制备方法为：在反应容器中放入正辛烷和煤加热并搅拌1-2h，温度为80-100℃，再加入催化剂搅拌，搅拌过程中缓慢加入十六醇，并升温至120-135℃，反应2-3h后，过滤即可得到改性煤。
6.根据权利要求3所述的一种新型绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤d的抗氧剂为三(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几种的混合。
7.根据权利要求3所述的一种新型绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤d的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和己二酸二辛酯中的任一种或几种的混合。
8.根据权利要求3所述的一种新型绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤d的阻燃剂为三羟甲基氧化磷、二苯基磷酸酯、聚磷酸铵和氢氧化铝中的任一种或几种的混合。
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