CN108752902A - 一种新型耐高温绝缘套管材料及其制备方法 - Google Patents

一种新型耐高温绝缘套管材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种新型耐高温绝缘套管材料及其制备方法，本发明提供的一种新型耐高温绝缘套管材料，本发明的耐高温绝缘套管材料配方不同于现有技术中的配方，包括聚碳酸酯、耐热剂、纳米氧化锡、纳米隔热材料、金属陶瓷材料、耐高温添加剂、助剂，由上述各成分构成的配方制备得到的缘套管材料的耐高温性能相对于现有技术有显著的提高。

Description

一种新型耐高温绝缘套管材料及其制备方法
技术领域
本发明属于耐高温材料技术领域，具体地，涉及一种新型耐高温绝缘套管材料及其制备方法。
背景技术
耐高温绝缘螺栓是用在立柱母线上保证绝对绝缘的一种装置。原来安装在立柱母线上的是铁螺栓，再在铁螺栓外套上一个绝缘套管来达到绝缘效果。当绝缘套管损坏时，由于电流强度大、磁场高，铁螺栓极易吸附在母线上，拆卸不便，并导致放电大火，引起严重事故。所以，绝缘套管是耐高温绝缘螺栓中非常重要的一部分，采用传统塑料或SMC制作的套管虽具有一定的耐温性能，但不能够耐高温环境。
专利号为CN201110113158.6的中国专利，名称为“一种耐高温绝缘复合材料片材及其制备方法”，本发明耐高温绝缘复合材料片材，由酚醛树脂、玻纤粉、云母粉、刚玉粉、硬脂酸钙及抗氧剂混合成胶液，加入固化剂制成树脂糊，将树脂糊涂在玻纤布上，再将浸有树脂糊的玻纤布叠加，干燥、压制、增稠熟化，得到耐高温绝缘复合材料片材。该绝缘复合材料片材和普通SMC片材相比， 耐热性能及绝缘性能均更好，片材收缩率更低，后续制品的强度、模量等力学性能更加优异，刚性更大，更加抗蠕变，因而使用寿命更长。但其耐高温性能还有提升的空间。
专利号为CN201010296213.5的中国专利，名称为“一种耐高温聚碳酸酯复合材料及其制备方法”，按重量百分比由以下组分组成：聚碳酸酯 73.5～92％；耐热剂 5～20％；交联剂 0.2～0.5％；增韧剂 2～5％；其他助剂 0.2～1％。该复合材料具有高达145-165度的热变型温度和160-190 度的维卡软化温度。但其耐高温性能还有提升的空间。
为了解决上述问题，本发明提供一种新型耐高温绝缘套管材料及其制备方法。
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新型耐高温绝缘套管材料及制备方法。
根据本发明提供的一种新型耐高温绝缘套管材料，所述的新型耐高温绝缘套管材料包括如下重量份数的原料：聚碳酸酯 33-44份、耐热剂1.9-3.1份、纳米氧化锡11-22份、纳米隔热材料5-23份、金属陶瓷材料3-7份、耐高温添加剂2.1-3.1份、助剂1.2-3.5份。
本发明的耐高温绝缘套管材料配方不同于现有技术中的配方，包括聚碳酸酯、耐热剂、纳米氧化锡、纳米隔热材料、金属陶瓷材料、耐高温添加剂、助剂，由上述各成分构成的配方制备得到的缘套管材料的耐高温性能相对于现有技术有显著的提高。
优选地，所述的新型耐高温绝缘套管材料包括如下重量份数的原料：聚碳酸酯33-40份、耐热剂1.9-2.1份、纳米氧化锡15-22份、纳米隔热材料9-23份、金属陶瓷材料4-7份、耐高温添加剂2.5-3.1份、助剂2.2-3.5份。
由上述配方制备得到的缘套管材料的耐高温性能相对于现有技术较高，其中，纳米隔热材料9-23份、金属陶瓷材料4-7份、耐高温添加剂2.5-3.1份协同反应，有利于提高耐高温性。
优选地，所述的新型耐高温绝缘套管材料包括如下重量份数的原料：聚碳酸酯 37份、耐热剂2.0份、纳米氧化锡17份、纳米隔热材料12份、金属陶瓷材料5份、耐高温添加剂2.8份、助剂2.7份。
由上述配方制备得到的缘套管材料的耐高温性能相对于现有技术较高，其中，纳米隔热材料12份、金属陶瓷材料5份、耐高温添加剂2.8份协同反应，有利于提高耐高温性。
优选地，所述耐热剂为多联苯类化合物。
将上述多联苯类化合物作为耐热剂添加到缘套管材料的配方中，可以提高缘套管材料的耐高温程度。
优选地，所述金属陶瓷材料包括如下成分：三氧化二镍、氧化钙、二硼化锆、二氧化钍、氧化铋、锌。
由上述成分组成的金属陶瓷材料具备了非常良好的耐高温强度，在较高的温度下保留了其较高的硬度等其他一些物理性能，从而使得缘套管材料也具有非常良好的耐高温强度。
优选地，所述三氧化二镍、氧化钙、二硼化锆、二氧化钍、氧化铋、锌的质量比为3:7:5:5:1:2。
上述质量比组成的金属陶瓷材料的耐高温强度高，从而使得缘套管材料也具有高耐高温强度。
优选地，所述耐高温添加剂选自苯乙烯-马来酸酐共聚物或甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物，其中马来酸酐含量为40-50%。
苯乙烯-马来酸酐共聚物或甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物均具有良好的耐高温性能，将其作为耐高温添加剂添加到绝缘套管材料的配方中大大提高了其耐高温性能。
优选地，所述纳米隔热材料包括内部纳米隔热材料和表面强化层；
所述纳米隔热材料为颗粒多孔隔热材料或纤维增强气凝胶隔热材料；
所述表面强化层包括一个低温面和除低温面的其余各面，其中低温面为无机纤维布增强树脂，其余各面为无机纤维布。
上述纳米隔热材料是由纳米隔热材料和表面强化层构成的复合材料层，所述纳米隔热材料采取颗粒多孔隔热材料或纤维增强气凝胶隔热材料，颗粒多孔隔热材料或纤维增强气凝胶隔热材料均具有较优异的隔热性能。
一种新型耐高温绝缘套管材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量聚碳酸酯、耐热剂、纳米氧化锡、纳米隔热材料、金属陶瓷材料、耐高温添加剂、助剂；
步骤二、把聚碳酸酯、耐热剂、纳米氧化锡、纳米隔热材料、金属陶瓷材料、耐高温添加剂、助剂加入高速混合机混合均匀，得混合物；
步骤三、将步骤二中得到的混合物置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，即可。
优选地，所述步骤三造粒时的条件为：一区温度280℃，二区温度290℃，三区温度320℃，四区温度290℃，机头温度为330℃，料筒停留时间为1分钟，熔体压力15MPa。
在上述条件下进行造粒可以使得所造的材料粒形状和大小均匀，保证性能。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明提供的一种新型耐高温绝缘套管材料，本发明的耐高温绝缘套管材料配方不同于现有技术中的配方，包括聚碳酸酯、耐热剂、纳米氧化锡、纳米隔热材料、金属陶瓷材料、耐高温添加剂、助剂，由上述各成分构成的配方制备得到的缘套管材料的耐高温性能相对于现有技术有显著的提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，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
本实施例提供的一种新型耐高温绝缘套管材料，所述的新型耐高温绝缘套管材料包括如下重量份数的原料：聚碳酸酯44份、耐热剂1.9份、纳米氧化锡22份、纳米隔热材料5份、金属陶瓷材料7份、耐高温添加剂2.1份、助剂3.5份。
作为优选方案，所述耐热剂为多联苯类化合物。
作为优选方案，所述金属陶瓷材料包括如下成分：三氧化二镍、氧化钙、二硼化锆、二氧化钍、氧化铋、锌。
作为优选方案，所述三氧化二镍、氧化钙、二硼化锆、二氧化钍、氧化铋、锌的质量比为3:7:5:5:1:2。
作为优选方案，所述耐高温添加剂选自苯乙烯-马来酸酐共聚物或甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物，其中马来酸酐含量为50%。
作为优选方案，所述纳米隔热材料包括内部纳米隔热材料和表面强化层；
所述纳米隔热材料为颗粒多孔隔热材料或纤维增强气凝胶隔热材料；
所述表面强化层包括一个低温面和除低温面的其余各面，其中低温面为无机纤维布增强树脂，其余各面为无机纤维布。
一种新型耐高温绝缘套管材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量聚碳酸酯、耐热剂、纳米氧化锡、纳米隔热材料、金属陶瓷材料、耐高温添加剂、助剂；
步骤二、把聚碳酸酯、耐热剂、纳米氧化锡、纳米隔热材料、金属陶瓷材料、耐高温添加剂、助剂加入高速混合机混合均匀，得混合物；
步骤三、将步骤二中得到的混合物置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，即可。
作为优选方案，所述步骤三造粒时的条件为：一区温度280℃，二区温度290℃，三区温度320℃，四区温度290℃，机头温度为330℃，料筒停留时间为1分钟，熔体压力15MPa。
实施例2
本实施例提供的一种新型耐高温绝缘套管材料，所述的新型耐高温绝缘套管材料包括如下重量份数的原料：聚碳酸酯 33份、耐热剂2.1份、纳米氧化锡15份、纳米隔热材料23份、金属陶瓷材料4份、耐高温添加剂3.1份、助剂2.2份。
作为优选方案，所述耐热剂为多联苯类化合物。
作为优选方案，所述金属陶瓷材料包括如下成分：三氧化二镍、氧化钙、二硼化锆、二氧化钍、氧化铋、锌。
作为优选方案，所述三氧化二镍、氧化钙、二硼化锆、二氧化钍、氧化铋、锌的质量比为3:7:5:5:1:2。
作为优选方案，所述耐高温添加剂选自苯乙烯-马来酸酐共聚物或甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物，其中马来酸酐含量为40%。
作为优选方案，所述纳米隔热材料包括内部纳米隔热材料和表面强化层；
所述纳米隔热材料为颗粒多孔隔热材料或纤维增强气凝胶隔热材料；
所述表面强化层包括一个低温面和除低温面的其余各面，其中低温面为无机纤维布增强树脂，其余各面为无机纤维布。
一种新型耐高温绝缘套管材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量聚碳酸酯、耐热剂、纳米氧化锡、纳米隔热材料、金属陶瓷材料、耐高温添加剂、助剂；
步骤二、把聚碳酸酯、耐热剂、纳米氧化锡、纳米隔热材料、金属陶瓷材料、耐高温添加剂、助剂加入高速混合机混合均匀，得混合物；
步骤三、将步骤二中得到的混合物置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，即可。
作为优选方案，所述步骤三造粒时的条件为：一区温度280℃，二区温度290℃，三区温度320℃，四区温度290℃，机头温度为330℃，料筒停留时间为1分钟，熔体压力15MPa。
实施例3
本实施例提供的一种新型耐高温绝缘套管材料，所述的新型耐高温绝缘套管材料包括如下重量份数的原料：聚碳酸酯 37份、耐热剂2.0份、纳米氧化锡17份、纳米隔热材料12份、金属陶瓷材料5份、耐高温添加剂2.8份、助剂2.7份。
作为优选方案，所述耐热剂为多联苯类化合物。
作为优选方案，所述金属陶瓷材料包括如下成分：三氧化二镍、氧化钙、二硼化锆、二氧化钍、氧化铋、锌。
作为优选方案，所述三氧化二镍、氧化钙、二硼化锆、二氧化钍、氧化铋、锌的质量比为3:7:5:5:1:2。
作为优选方案，所述耐高温添加剂选自苯乙烯-马来酸酐共聚物或甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物，其中马来酸酐含量为45%。
作为优选方案，所述纳米隔热材料包括内部纳米隔热材料和表面强化层；
所述纳米隔热材料为颗粒多孔隔热材料或纤维增强气凝胶隔热材料；
所述表面强化层包括一个低温面和除低温面的其余各面，其中低温面为无机纤维布增强树脂，其余各面为无机纤维布。
一种新型耐高温绝缘套管材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量聚碳酸酯、耐热剂、纳米氧化锡、纳米隔热材料、金属陶瓷材料、耐高温添加剂、助剂；
步骤二、把聚碳酸酯、耐热剂、纳米氧化锡、纳米隔热材料、金属陶瓷材料、耐高温添加剂、助剂加入高速混合机混合均匀，得混合物；
步骤三、将步骤二中得到的混合物置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，即可。
作为优选方案，所述步骤三造粒时的条件为：一区温度280℃，二区温度290℃，三区温度320℃，四区温度290℃，机头温度为330℃，料筒停留时间为1分钟，熔体压力15MPa。
实施例4
性能测试：
按照实施例1、2、3的制备方法制备新型耐高温绝缘套管材料，同时取CN201110113158.6的复合材料作为对比例，进行耐高温性能检测，检测结果如下表
指标 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
热形变温度（℃） 295 297 310 265
长期耐热温度(%) 249 254 257 234
表中数据显示，热形变温度（℃）由大到小的排列顺序是实施例3、实施例2、实施例1，相对于对比例的热形变温度（℃）都有所提高，说明本发明的复合材料的耐高温有显著的提高。
长期耐热温度（℃）由大到小的排列顺序是实施例3、实施例2、实施例1，相对于对比例的长期耐热温度（℃）都有所提高，说明本发明的复合材料的长期耐热温度（℃）有显著的提高。
综上所述，本发明提供的一种新型耐高温绝缘套管材料，具有优于现有技术的较高的耐高温性能，值得推广应用。
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 (10)

1.一种新型耐高温绝缘套管材料，其特征在于：所述的新型耐高温绝缘套管材料包括如下重量份数的原料：聚碳酸酯 33-44份、耐热剂1.9-3.1份、纳米氧化锡11-22份、纳米隔热材料5-23份、金属陶瓷材料3-7份、耐高温添加剂2.1-3.1份、助剂1.2-3.5份。
2.根据权利要求1所述的一种新型耐高温绝缘套管材料，其特征在于：所述的新型耐高温绝缘套管材料包括如下重量份数的原料：聚碳酸酯 33-40份、耐热剂1.9-2.1份、纳米氧化锡15-22份、纳米隔热材料9-23份、金属陶瓷材料4-7份、耐高温添加剂2.5-3.1份、助剂2.2-3.5份。
3.根据权利要求1所述的一种新型耐高温绝缘套管材料，其特征在于：所述的新型耐高温绝缘套管材料包括如下重量份数的原料：聚碳酸酯 37份、耐热剂2.0份、纳米氧化锡17份、纳米隔热材料12份、金属陶瓷材料5份、耐高温添加剂2.8份、助剂2.7份。
4.根据权利要求1所述的一种新型耐高温绝缘套管材料，其特征在于：所述耐热剂为多联苯类化合物。
5.根据权利要求1所述的一种新型耐高温绝缘套管材料，其特征在于：所述金属陶瓷材料包括如下成分：三氧化二镍、氧化钙、二硼化锆、二氧化钍、氧化铋、锌。
6.根据权利要求5所述的一种新型耐高温绝缘套管材料，其特征在于：所述三氧化二镍、氧化钙、二硼化锆、二氧化钍、氧化铋、锌的质量比为3:7:5:5:1:2。
7.根据权利要求1所述的一种新型耐高温绝缘套管材料，其特征在于：所述耐高温添加剂选自苯乙烯-马来酸酐共聚物或甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物，其中马来酸酐含量为40-50%。
8.根据权利要求7所述的一种新型耐高温绝缘套管材料，其特征在于：所述纳米隔热材料包括内部纳米隔热材料和表面强化层；
所述纳米隔热材料为颗粒多孔隔热材料或纤维增强气凝胶隔热材料；
所述表面强化层包括一个低温面和除低温面的其余各面，其中低温面为无机纤维布增强树脂，其余各面为无机纤维布。
9.根据权利要求1所述的一种新型耐高温绝缘套管材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量聚碳酸酯、耐热剂、纳米氧化锡、纳米隔热材料、金属陶瓷材料、耐高温添加剂、助剂；
步骤二、把聚碳酸酯、耐热剂、纳米氧化锡、纳米隔热材料、金属陶瓷材料、耐高温添加剂、助剂加入高速混合机混合均匀，得混合物；
步骤三、将步骤二中得到的混合物置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，即可。
10.根据权利要求9所述的新型耐高温绝缘套管材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三造粒时的条件为：一区温度280℃，二区温度290℃，三区温度320℃，四区温度290℃，机头温度为330℃，料筒停留时间为1分钟，熔体压力15MPa。
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