CN108456396A - 一种高温设备配套开关及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温设备配套开关及制备方法，所述开关包括如下组分：石墨烯改性酚醛树脂、有机硅改性聚碳酸酯、环氧树脂、硬脂酸锌、玻璃微珠、纳米二氧化钛、高岭土、改性凹凸棒石粘土、防老剂、填充料。制备方法包括：首先将各组分按照批次混合均匀，然后再将混合料置于成型机中成型，即得所述开关。本发明所述开关具有较好的耐高温、耐老化、耐腐蚀及绝缘的特性，将其应用于高温设备中，大大提高了设备的使用安全性，具有较好的应用价值及前景。

Description

一种高温设备配套开关及制备方法

技术领域

本发明涉及高温设备技术领域，具体地，涉及一种高温设备配套开关及制备方法。

背景技术

近年来，频繁发生的火灾给人们的生命财产造成了重大损失。火灾发生过程中在一定时间内保证电梯、照明系统、通信系统、信号控制系统等设备的畅通和关闭对于减少人员的伤亡和生命财产的损失具有重要的意义。火灾发生时，开关材料需要长时间承受300℃到1000℃的高温，普通的开关材料在这种条件下很难保证它的正常使用。耐火开关材料被广泛应用在高层建筑、地铁、发电厂、核电站等重要部门及公共场所，而近年来，该领域开始趋于耐火的需求，以便在火灾发生时，供电设备和线路能够保持一定时间的正常运行，有助于救援工作的开展，尽可能减少人员伤亡和财产损失。

目前的传统的开关材料主要有PVC、PC、PET三大类。聚氯乙烯类开关材料虽然耐化学腐蚀性较好，但是其耐高温以及耐光性能较差，聚碳酸酯化点较高，吸水性小绝缘性能、抗冲击性能以及耐老化性均好，但是所耐最高温度只有150℃，聚对苯二甲酸乙二醇酯电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，同样存在不耐高温的缺陷。目前传统的开关材料制成的开关器件表面质量不佳，容易出现表面击穿的现象，且绝缘性能以及耐火性能不理想。

因此，研究开发一种耐高温、耐老化、抗腐蚀性能好且绝缘性能好的开关材料具有重要意义，也是符合目前市场及安全需要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高温设备配套开关及制备方法，所述开关具有较好的耐高温、耐老化、耐腐蚀及绝缘的特性，将其应用于高温设备中，大大提高了设备的使用安全性，具有较好的应用价值及前景。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明涉及一种高温设备配套开关，包括如下重量份的各组分：石墨烯改性酚醛树脂12~20份、有机硅改性聚碳酸酯9~18份、环氧树脂5~10份、硬脂酸锌3~7份、玻璃微珠6~13份、纳米二氧化钛3~8份、高岭土8~15份、改性凹凸棒石粘土6~13份、防老剂1~3份、填充料7~16份。

优选地，所述石墨烯改性酚醛树脂18份、有机硅改性聚碳酸酯16份、环氧树脂7份、硬脂酸锌5份、玻璃微珠10份、纳米二氧化钛6份、高岭土12份、改性凹凸棒石粘土11份、防老剂2份、填充料15份。

优选地，所述改性凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、酸改性之后得到的产物。

优选地，所述防老剂为防老剂1010、防老剂A、防老剂D中的任一种。

优选地，所述填充料为石墨、白炭黑、滑石粉、碳酸钙中的一种或者多种的混合。

本发明还涉及一种制高温设备配套开关的方法，包括如下步骤：

（1）按照配比分别称取石墨烯改性酚醛树脂、有机硅改性聚碳酸酯、环氧树、硬脂酸锌脂加入到密炼机中，于120~130℃条件下混炼5~7min，得到混合物a1；

（2）按照配比称取玻璃微珠、纳米二氧化钛、高岭土混合均匀，然后将其置于球磨机中，并向球磨机中加水，球磨6~8h，除去水分，得到混合物a2；

（3）将混合物a1和混合物a2置于反应釜中，混合搅拌均匀，然后再加入配比量的改性凹凸棒石粘土、防老剂和填充料，混合均匀后，将反应釜程序升温至140~150℃，保温反应10~15min，冷却得到混合物a3；

（4）将混合物a3投入到模具型腔中进行热压成型，其中热压温度为150~160℃，热压压力为250~260MPa，热压固化时间为20~30min，冷却后，即得所述高温设备配套开关。

优选地，所述步骤（2）中向球磨机中加入水的量使得混合物的含水量为10~15%。

优选地，所述步骤（3）中程序升温的方法为以10℃/min的速度匀速升温至140~150℃。

优选地，所述步骤（3）中改性凹凸棒石粘土的制备方法为：

取天然凹凸棒石粘土进行粉碎并过200目筛，加水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理5~10min，真空抽滤，得滤饼；

将滤饼置于烧杯中，加入2mol/L的稀盐酸，其中盐酸的体积量与凹凸棒石粘土质量之比为1mL：6~8g，置于超声波条件下超声10~20min，静置后真空抽滤，并用蒸馏水清洗，得滤饼；

将滤饼烘干，然后置于马弗炉中以20℃/min的速度程序升温至1000℃，恒温焙烧4h，冷却，粉碎并过200目筛，即得改性凹凸棒石粘土。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明所述的高温设备配套开关，具有较好的耐高温、耐老化、耐腐蚀及绝缘的特性，将其应用于高温设备中，大大提高了设备的使用安全性，具有较好的应用价值及前景。

（2）本发明所述的高温设备配套开关中使用的石墨烯改性酚醛树脂和有机硅改性聚碳酸酯，大大提高了开关的耐高温、热稳定性及耐腐蚀性能，有效解决了现有的开关耐高温性能差的问题，提高了大大提高了开关及高温设备的使用安全性，也扩大了其应用的场所。

（3）本发明所述的高温设备配套开关中添加有玻璃微珠，能够均匀分散于有机材料体系中，使得材料具有质轻、高强度、耐高温、化学稳定性好的特点，为开关的适应高温环境提供了保障。

（4）本发明所述的高温设备配套开关中添加有改性凹凸棒石粘土，一方面其本身的特性，使得各组分之间能够均匀分散，且具有较好的粘结性能，另一方面，由于凹凸棒石粘土的较好的悬浮性、流平性及增稠性，还可以代替原有的悬浮剂、增稠剂及稳定剂，大大降低了原料消耗及原料成本。

（5）本发明所述的高温设备配套开关制备方法简单、操作方便，工艺条件温和，且在合成过程中不会产生有毒有害物质，不会对人体和环境造成伤害，适合工业化推广生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：

本实施例涉及一种高温设备配套开关及制备方法；

所述高温设备配套开关由如下组分制备而成：

石墨烯改性酚醛树脂18份、有机硅改性聚碳酸酯16份、环氧树脂7份、硬脂酸锌5份、玻璃微珠10份、纳米二氧化钛6份、高岭土12份、改性凹凸棒石粘土11份、防老剂2份、填充料15份。

其中，所述改性凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、酸改性之后得到的产物。使用改性凹凸棒石粘土，一方面其本身的特性使得各组分之间能够均匀分散，且具有较好的粘结性能，另一方面，由于凹凸棒石粘土的较好的悬浮性、流平性及增稠性，还可以代替原有的悬浮剂、增稠剂及稳定剂，大大降低了原料消耗及原料成本。

其中，所述防老剂为防老剂1010。

其中，所述填充料为白炭黑、滑石粉的混合。

本发明制高温设备配套开关的方法，包括如下步骤：

（1）按照配比分别称取石墨烯改性酚醛树脂、有机硅改性聚碳酸酯、环氧树、硬脂酸锌脂加入到密炼机中，于120℃条件下混炼5min，得到混合物a1；

（2）按照配比称取玻璃微珠、纳米二氧化钛、高岭土混合均匀，然后将其置于球磨机中，并向球磨机中加水，球磨7h，除去水分，得到混合物a2；

（3）将混合物a1和混合物a2置于反应釜中，混合搅拌均匀，然后再加入配比量的改性凹凸棒石粘土、防老剂和填充料，混合均匀后，将反应釜程序升温至140℃，保温反应15min，冷却得到混合物a3；

（4）将混合物a3投入到模具型腔中进行热压成型，其中热压温度为150℃，热压压力为260MPa，热压固化时间为20min，冷却后，即得所述高温设备配套开关。

其中，所述步骤（2）中向球磨机中加入水的量使得混合物的含水量为10%。

其中，所述步骤（3）中程序升温的方法为以10℃/min的速度匀速升温至140℃。

其中，所述步骤（3）中改性凹凸棒石粘土的制备方法为：

取天然凹凸棒石粘土进行粉碎并过200目筛，加水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理10min，真空抽滤，得滤饼；

将滤饼置于烧杯中，加入2mol/L的稀盐酸，其中盐酸的体积量与凹凸棒石粘土质量之比为1mL：8g，置于超声波条件下超声20min，静置后真空抽滤，并用蒸馏水清洗，得滤饼；

将滤饼烘干，然后置于马弗炉中以20℃/min的速度程序升温至1000℃，恒温焙烧4h，冷却，粉碎并过200目筛，即得改性凹凸棒石粘土。

实施例2：

本实施例涉及一种高温设备配套开关及制备方法；

所述高温设备配套开关由如下组分制备而成：

石墨烯改性酚醛树脂12份、有机硅改性聚碳酸酯9份、环氧树脂5份、硬脂酸锌3份、玻璃微珠6份、纳米二氧化钛3份、高岭土8份、改性凹凸棒石粘土6份、防老剂1份、填充料7份。

其中，所述改性凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、酸改性之后得到的产物。

其中，所述防老剂为防老剂A。

其中，所述填充料为石墨、白炭黑的混合。

本发明制高温设备配套开关的方法，包括如下步骤：

（1）按照配比分别称取石墨烯改性酚醛树脂、有机硅改性聚碳酸酯、环氧树、硬脂酸锌脂加入到密炼机中，于120℃条件下混炼7min，得到混合物a1；

（2）按照配比称取玻璃微珠、纳米二氧化钛、高岭土混合均匀，然后将其置于球磨机中，并向球磨机中加水，球磨6h，除去水分，得到混合物a2；

（3）将混合物a1和混合物a2置于反应釜中，混合搅拌均匀，然后再加入配比量的改性凹凸棒石粘土、防老剂和填充料，混合均匀后，将反应釜程序升温至140℃，保温反应15min，冷却得到混合物a3；

（4）将混合物a3投入到模具型腔中进行热压成型，其中热压温度为150℃，热压压力为250MPa，热压固化时间为30min，冷却后，即得所述高温设备配套开关。

其中，所述步骤（2）中向球磨机中加入水的量使得混合物的含水量为10%。

其中，所述步骤（3）中程序升温的方法为以10℃/min的速度匀速升温至140℃。

其中，所述步骤（3）中改性凹凸棒石粘土的制备方法为：

取天然凹凸棒石粘土进行粉碎并过200目筛，加水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理5min，真空抽滤，得滤饼；

将滤饼置于烧杯中，加入2mol/L的稀盐酸，其中盐酸的体积量与凹凸棒石粘土质量之比为1mL：6g，置于超声波条件下超声10min，静置后真空抽滤，并用蒸馏水清洗，得滤饼；

将滤饼烘干，然后置于马弗炉中以20℃/min的速度程序升温至1000℃，恒温焙烧4h，冷却，粉碎并过200目筛，即得改性凹凸棒石粘土。

实施例3：

本实施例涉及一种高温设备配套开关及制备方法；

所述高温设备配套开关由如下组分制备而成：

石墨烯改性酚醛树脂20份、有机硅改性聚碳酸酯18份、环氧树脂10份、硬脂酸锌7份、玻璃微珠13份、纳米二氧化钛8份、高岭土15份、改性凹凸棒石粘土13份、防老剂3份、填充料16份。

其中，所述改性凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、酸改性之后得到的产物。

其中，所述防老剂为防老剂D。

其中，所述填充料为白炭黑、碳酸钙中的混合。

本发明制高温设备配套开关的方法，包括如下步骤：

（1）按照配比分别称取石墨烯改性酚醛树脂、有机硅改性聚碳酸酯、环氧树、硬脂酸锌脂加入到密炼机中，于130℃条件下混炼5min，得到混合物a1；

（2）按照配比称取玻璃微珠、纳米二氧化钛、高岭土混合均匀，然后将其置于球磨机中，并向球磨机中加水，球磨8h，除去水分，得到混合物a2；

（3）将混合物a1和混合物a2置于反应釜中，混合搅拌均匀，然后再加入配比量的改性凹凸棒石粘土、防老剂和填充料，混合均匀后，将反应釜程序升温至150℃，保温反应10min，冷却得到混合物a3；

（4）将混合物a3投入到模具型腔中进行热压成型，其中热压温度为160℃，热压压力为250MPa，热压固化时间为30min，冷却后，即得所述高温设备配套开关。

其中，所述步骤（2）中向球磨机中加入水的量使得混合物的含水量为15%。

其中，所述步骤（3）中程序升温的方法为以10℃/min的速度匀速升温至150℃。

其中，所述步骤（3）中改性凹凸棒石粘土的制备方法为：

取天然凹凸棒石粘土进行粉碎并过200目筛，加水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理10min，真空抽滤，得滤饼；

将滤饼置于烧杯中，加入2mol/L的稀盐酸，其中盐酸的体积量与凹凸棒石粘土质量之比为1mL：8g，置于超声波条件下超声20min，静置后真空抽滤，并用蒸馏水清洗，得滤饼；

将滤饼烘干，然后置于马弗炉中以20℃/min的速度程序升温至1000℃，恒温焙烧4h，冷却，粉碎并过200目筛，即得改性凹凸棒石粘土。

综上所述，本发明所述的高温设备配套开关，具有较好的耐高温、耐老化、耐腐蚀及绝缘的特性，将其应用于高温设备中，大大提高了设备的使用安全性，具有较好的应用价值及前景。此外，本发明所述的高温设备配套开关制备方法简单、操作方便，工艺条件温和，且在合成过程中不会产生有毒有害物质，不会对人体和环境造成伤害，适合工业化推广生产。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种高温设备配套开关，其特征在于，包括如下重量份的各组分：石墨烯改性酚醛树脂12~20份、有机硅改性聚碳酸酯9~18份、环氧树脂5~10份、硬脂酸锌3~7份、玻璃微珠6~13份、纳米二氧化钛3~8份、高岭土8~15份、改性凹凸棒石粘土6~13份、防老剂1~3份、填充料7~16份。

2.根据权利要求1所述的高温设备配套开关，其特征在于，所述石墨烯改性酚醛树脂18份、有机硅改性聚碳酸酯16份、环氧树脂7份、硬脂酸锌5份、玻璃微珠10份、纳米二氧化钛6份、高岭土12份、改性凹凸棒石粘土11份、防老剂2份、填充料15份。

3.根据权利要求1所述的高温设备配套开关，其特征在于，所述改性凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、酸改性之后得到的产物。

4.根据权利要求1所述的高温设备配套开关，其特征在于，所述防老剂为防老剂1010、防老剂A、防老剂D中的任一种。

5.根据权利要求1所述的高温设备配套开关，其特征在于，所述填充料为石墨、白炭黑、滑石粉、碳酸钙中的一种或者多种的混合。

6.一种制备如权利要求1~5任一项所述的高温设备配套开关的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）按照配比分别称取石墨烯改性酚醛树脂、有机硅改性聚碳酸酯、环氧树、硬脂酸锌脂加入到密炼机中，于120~130℃条件下混炼5~7min，得到混合物a1；

（2）按照配比称取玻璃微珠、纳米二氧化钛、高岭土混合均匀，然后将其置于球磨机中，并向球磨机中加水，球磨6~8h，除去水分，得到混合物a2；

（3）将混合物a1和混合物a2置于反应釜中，混合搅拌均匀，然后再加入配比量的改性凹凸棒石粘土、防老剂和填充料，混合均匀后，将反应釜程序升温至140~150℃，保温反应10~15min，冷却得到混合物a3；

（4）将混合物a3投入到模具型腔中进行热压成型，其中热压温度为150~160℃，热压压力为250~260MPa，热压固化时间为20~30min，冷却后，即得所述高温设备配套开关。

7.根据权利要求6所述的高温设备配套开关的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中向球磨机中加入水的量使得混合物的含水量为10~15%。

8.根据权利要求6所述的高温设备配套开关的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中程序升温的方法为以10℃/min的速度匀速升温至140~150℃。

9.根据权利要求6所述的高温设备配套开关的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中改性凹凸棒石粘土的制备方法为：

取天然凹凸棒石粘土进行粉碎并过200目筛，加水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理5~10min，真空抽滤，得滤饼；

将滤饼置于烧杯中，加入2mol/L的稀盐酸，其中盐酸的体积量与凹凸棒石粘土质量之比为1mL：6~8g，置于超声波条件下超声10~20min，静置后真空抽滤，并用蒸馏水清洗，得滤饼；

将滤饼烘干，然后置于马弗炉中以20℃/min的速度程序升温至1000℃，恒温焙烧4h，冷却，粉碎并过200目筛，即得改性凹凸棒石粘土。