CN109021578A - 用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料及其制备方法，此材料为单组份高粘度常温固化液态绝缘材料，其包括乙烯基含氢硅树脂、纳米疏水补强二氧化硅、纳米轻质空心玻璃微珠、聚乙烯粉、氢氧化铝、氧化铝、纳米疏水碳酸钙、氧化锌、碳化硅、铂金催化阻燃剂、偶联剂、脱酮肟型交联剂、黑色颜料和有机锡催化剂其固体含量为99.6%，密度为0.8‑0.9g/cm³小；可通过使用专用的打印机器人，将此绝缘材料涂覆在架空裸导线，涂料在常温固化，表面固化时间为30min，完全固化时间为12h；使裸导线外表绝缘化且不影响其承载负荷，防止漏电事故的发生。绝缘材料本发明提供的高分子轻质绝缘材料具有密度小，绝缘效果好，使用寿命长，方便施工的优点。

Description

用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子绝缘材料领域领域，尤其涉及一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料，还涉及一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料的制备方法。
背景技术
针对早期使用的架空裸导线，其特征在使用过程中利于散热，造价便宜而且为了增加导线的抗拉力，往往把铝线和钢线绞合在钢芯线外，称为“钢芯铝绞线”；一般使用于野外的配电线路架设。由于裸导线没有绝缘外皮，导线直接暴露在大气环境中容易遭到腐蚀，导致架空裸导线在人口稠密区域、临近树木区域、线路交叉跨越（河流，池塘，高架桥等）的使用容易引发事故。
目前在电网改造过程中，架空裸导线便逐渐被架空绝缘导线所取代。架空绝缘导线是其外层包裹有绝缘层的输电导线，在绝缘层的保护下，线芯减少与空气的接触，大大降低线芯被氧化、被腐蚀的可能性，延长线路的使用寿命；也减少了外界不良因素如粉尘、漂浮物等对导线的影响。最重要的架空绝缘导线的绝缘层提升线路的外绝缘性能，减少相间短路和人体触电事故的发生。而配电线路架空导线绝缘化施工，通常采用更换为绝缘导线，存在停电时间短、工期紧、成本高、需要更换杆塔等问题。
发明内容
基于现有技术存在上述问题，本发明提供一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料，其由乙烯基含氢硅树脂、纳米疏水补强二氧化硅、纳米轻质空心玻璃微珠、聚乙烯粉、氢氧化铝、氧化铝、纳米疏水碳酸钙、氧化锌、碳化硅、铂金催化阻燃剂、偶联剂、脱酮肟型交联剂、黑色颜料和有机锡催化剂组成。此材料为单组份高粘度常温固化液态绝缘材料，其固体含量为99.6%，密度为0.8-0.9g/cm³，相比常规涂料固化后的密度1.2-1.3，涂覆在裸导线上，不影响其承载负荷；并且可以通过使用专用的打印机器人，将此绝缘材料涂覆在架空裸导线，使裸导线外表绝缘化，防止漏电事故的发生。此绝缘材料交流耐击穿电压可达20kV/mm，使用寿命能达到15年以上。绝缘材料常温固化，表面固化时间为30min，完全固化时间为12h。涂覆在架空裸导线，即可通电运行，且不影响其承载负荷。本发明提供的用于架空导线的高分子轻质绝缘材料具有密度小，绝缘效果好，使用寿命长，方便施工的优点。
一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料，其组成成分包括乙烯基含氢硅树脂、纳米疏水补强二氧化硅、纳米轻质空心玻璃微珠、聚乙烯粉、氢氧化铝、氧化铝、纳米疏水碳酸钙、氧化锌、碳化硅、铂金催化阻燃剂、偶联剂、脱酮肟型交联剂、黑色颜料和有机锡催化剂。
一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料，其各组成成分的重量份数如下：乙烯基含氢硅树脂50-80份、纳米疏水补强二氧化硅10-30份、纳米轻质空心玻璃微珠10-30份、聚乙烯粉10-30份、氢氧化铝5-20份、氧化铝5-10份、纳米疏水碳酸钙5-8份、氧化锌1-10份、碳化硅1-10份、铂金催化阻燃剂0.5-2份、偶联剂2-10份、脱酮肟型交联剂5-12份、黑色颜料0.2-1份和有机锡催化剂0.05-1份。
所述的纳米轻质空心玻璃微珠是密度为0.125-0.6g/ml，粒径为16-70nm的空心玻璃微珠，这种纳米轻质空心玻璃微珠使物料体系密度调整至0.8-0.9 g/cm，其本质介电常数在1.2-2.0，所以绝缘性能较好；所述的铂金催化阻燃剂是铂金离子含量为400-5000ppm/g和二甲基硅油（粘度为200-500PS）的混合体；所述的偶联剂是乙烯基三甲氧基硅烷；所诉的脱酮肟型交联剂是甲基三丁酮肟基硅烷；所述的黑色颜料是德固赛4#黑；所述的催化剂是有机羧酸锡及有机锡螯合物如Bu2Sn(OAc)2、Bu2Sn(OCOC7H15)2。
一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤S10：将乙烯基含氢硅树脂、纳米疏水补强二氧化硅、聚乙烯粉、氢氧化铝、氧化铝、纳米疏水碳酸钙、氧化锌、碳化硅和黑色颜料加入强力分散机中，启动强力分散机同时加热升温，至物料温度达到120℃，保持2小时；
步骤S20：对步骤S10中的强力分散机抽真空至-0.1mpa，保持1小时，后降温，在物料温度降至60℃时出料；
步骤S30：将步骤S20获得的物料转移到三辊研磨机中，将研磨机间隙调整至30μm，开冷却水，将物料研磨两遍至物料细度达到30μm；
步骤S40：将步骤S30获得的物料转移至强力分散机中，加入纳米轻质空心玻璃微珠、铂金催化阻燃剂、偶联剂、脱酮肟型交联剂后抽真空至-0.1mpa，启动强力分散机1小时；
步骤S50：向强力分散机加入有机锡催化剂，抽真空至-0.1mpa，开动强力分散机30分钟后对材料进行密封包装，得到高分子轻质绝缘材料。
一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料的制备方法，强力分散机的运行转速为2000r/min，该转速保证材料分散并混合均匀同时耗电相对较低。
其中步骤S20和步骤S30中对物料进行升温至120℃后抽真空至-0.1mpa，是为物料提供热真空环境，利用扩散原理使物料中的低分子脱出。
其中步骤S40和步骤S50中抽真空至-0.1mpa是防止物料与空气接触，进行催化反应后固化。
其中步骤S20中降温至60℃是方便步骤S50的密封包装。
其中步骤S40中加入的有机锡催化剂，是一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料在应用过程中与空气接触后，在有机锡催化剂的催化下加速物料在室温中的硫化作用。
本发明的有益效果：
1.本发明的高分子轻质绝缘材料，其固体含量为99.6%，同时由于采用了纳米轻质空心玻璃微珠，使其相比常规涂料固化后的密度更低，常规涂料固化后密度为1.2-1.3 g/cm，而本发明申请的材料密度为0.8-0.9g/cm³，密度小，涂覆在裸导线上，不影响其承载负荷；可以通过使用专用的打印机器人，将此绝缘材料涂覆在架空裸导线，使裸导线外表绝缘化，施工方便；
2. 本发明的高分子轻质绝缘材料可以在常温固化，表面固化时间为30min，完全固化时间为12h。涂覆在架空裸导线，即可通电运行，且不影响其承载负荷，方便裸导线的绝缘化施工。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细的描述。
实施例一 ：
按以下重量称取一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料的配置物料：
用于架空导线的高分子轻质绝缘材料的配置物料：乙烯基含氢硅树脂50份、纳米疏水补强二氧化硅10份、纳米轻质空心玻璃微珠10份、聚乙烯粉10份、氢氧化铝5份、氧化铝5份、纳米疏水碳酸钙5份、氧化锌1份、碳化硅1份、铂金催化阻燃剂0.5份、乙烯基三甲氧基硅烷2份、甲基三丁酮肟基硅烷5份、德固赛4#黑颜料0.2份和催化剂Bu2Sn(OAc)20.05份。
配置一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料：
步骤S10：将乙烯基含氢硅树脂、纳米疏水补强二氧化硅、聚乙烯粉、氢氧化铝、氧化铝、纳米疏水碳酸钙、氧化锌、碳化硅和黑色颜料加入强力分散机中，启动强力分散机同时加热升温，至物料温度达到120℃，保持2小时，此时纳米疏水补强二氧化硅充分与硅树脂发生化学反应；
步骤S20：对步骤S10中的强力分散机抽真空至-0.1mpa，利用热真空环境加速物料中的低分子脱出保持1小时，降温，在物料温度降至60℃时出料；
步骤S30：将步骤S20获得的物料转移到三辊研磨机中，将研磨机间隙调整至30μm，开冷却水，将物料研磨两遍至物料细度达到30μm；
步骤S40：将步骤S30获得的物料转移至强力分散机中，加入纳米轻质空心玻璃微珠、铂金催化阻燃剂、偶联剂、脱酮肟型交联剂后抽真空至-0.1mpa，启动强力分散机1小时；
步骤S50：向强力分散机加入有机锡催化剂，抽真空至-0.1mpa，开动强力分散机30分钟后对材料进行密封包装，得到高分子轻质绝缘材料。
优选的，强力分散机的运行转速为2000r/min。
实施例二：
按以下重量称取一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料的配置物料：
用于架空导线的高分子轻质绝缘材料的配置物料：乙烯基含氢硅树脂60份、纳米疏水补强二氧化硅17份、纳米轻质空心玻璃微珠17份、聚乙烯粉17份、氢氧化铝10份、氧化铝7份、纳米疏水碳酸钙6份、氧化锌4份、碳化硅4份、铂金催化阻燃剂1份、乙烯基三甲氧基硅烷5份、甲基三丁酮肟基硅烷7份、德固赛4#黑颜料0.5份和催化剂Bu2Sn(OCOC7H15)0.4份。
配置一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料：
步骤S10：将乙烯基含氢硅树脂、纳米疏水补强二氧化硅、聚乙烯粉、氢氧化铝、氧化铝、纳米疏水碳酸钙、氧化锌、碳化硅和黑色颜料加入强力分散机中，启动强力分散机同时加热升温，至物料温度达到120℃，保持2小时，此时纳米疏水补强二氧化硅充分与硅树脂发生化学反应；
步骤S20：对步骤S10中的强力分散机抽真空至-0.1mpa，利用热真空环境加速物料中的低分子脱出保持1小时，降温，在物料温度降至60℃时出料；
步骤S30：将步骤S20获得的物料转移到三辊研磨机中，将研磨机间隙调整至30μm，开冷却水，将物料研磨两遍至物料细度达到30μm；
步骤S40：将步骤S30获得的物料转移至强力分散机中，加入纳米轻质空心玻璃微珠、铂金催化阻燃剂、偶联剂、脱酮肟型交联剂后抽真空至-0.1mpa，启动强力分散机1小时；
步骤S50：向强力分散机加入有机锡催化剂，抽真空至-0.1mpa，开动强力分散机30分钟后对材料进行密封包装，得到高分子轻质绝缘材料。
优选的，强力分散机的运行转速为2000r/min。
实施例三：
按以下重量称取一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料的配置物料：
用于架空导线的高分子轻质绝缘材料的配置物料：乙烯基含氢硅树脂70份、纳米疏水补强二氧化硅23份、纳米轻质空心玻璃微珠23份、聚乙烯粉23份、氢氧化铝15份、氧化铝8份、纳米疏水碳酸钙7份、氧化锌7份、碳化硅7份、铂金催化阻燃剂2份、乙烯基三甲氧基硅烷7份、甲基三丁酮肟基硅烷10份、德固赛4#黑颜料0.7份和催化剂Bu2Sn(OAc)20.7份。
配置一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料：
步骤S10：将乙烯基含氢硅树脂、纳米疏水补强二氧化硅、聚乙烯粉、氢氧化铝、氧化铝、纳米疏水碳酸钙、氧化锌、碳化硅和黑色颜料加入强力分散机中，启动强力分散机同时加热升温，至物料温度达到120℃，保持2小时，此时纳米疏水补强二氧化硅充分与硅树脂发生化学反应；
步骤S20：对步骤S10中的强力分散机抽真空至-0.1mpa，利用热真空环境加速物料中的低分子脱出保持1小时，降温，在物料温度降至60℃时出料；
步骤S30：将步骤S20获得的物料转移到三辊研磨机中，将研磨机间隙调整至30μm，开冷却水，将物料研磨两遍至物料细度达到30μm；
步骤S40：将步骤S30获得的物料转移至强力分散机中，加入纳米轻质空心玻璃微珠、铂金催化阻燃剂、偶联剂、脱酮肟型交联剂后抽真空至-0.1mpa，启动强力分散机1小时；
步骤S50：向强力分散机加入有机锡催化剂，抽真空至-0.1mpa，开动强力分散机30分钟后对材料进行密封包装，得到高分子轻质绝缘材料。
优选的，强力分散机的运行转速为2000r/min。
实施例四：
按以下重量称取一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料的配置物料：
用于架空导线的高分子轻质绝缘材料的配置物料：乙烯基含氢硅树脂80份、纳米疏水补强二氧化硅30份、纳米轻质空心玻璃微珠30份、聚乙烯粉30份、氢氧化铝20份、氧化铝10份、纳米疏水碳酸钙8份、氧化锌10份、碳化硅10份、铂金催化阻燃剂2份、乙烯基三甲氧基硅烷10份、甲基三丁酮肟基硅烷12份、德固赛4#黑颜料1份和催化剂Bu2Sn(OCOC7H15)1份。
配置一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料：
步骤S10：将乙烯基含氢硅树脂、纳米疏水补强二氧化硅、聚乙烯粉、氢氧化铝、氧化铝、纳米疏水碳酸钙、氧化锌、碳化硅和黑色颜料加入强力分散机中，启动强力分散机同时加热升温，至物料温度达到120℃，保持2小时，此时纳米疏水补强二氧化硅充分与硅树脂发生化学反应；
步骤S20：对步骤S10中的强力分散机抽真空至-0.1mpa，利用热真空环境加速物料中的低分子脱出保持1小时，降温，在物料温度降至60℃时出料；
步骤S30：将步骤S20获得的物料转移到三辊研磨机中，将研磨机间隙调整至30μm，开冷却水，将物料研磨两遍至物料细度达到30μm；
步骤S40：将步骤S30获得的物料转移至强力分散机中，加入纳米轻质空心玻璃微珠、铂金催化阻燃剂、偶联剂、脱酮肟型交联剂后抽真空至-0.1mpa，启动强力分散机1小时；
步骤S50：向强力分散机加入有机锡催化剂，抽真空至-0.1mpa，开动强力分散机30分钟后对材料进行密封包装，得到高分子轻质绝缘材料。
优选的，强力分散机的运行转速为2000r/min。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料，其特征在于，其组成成分包括乙烯基含氢硅树脂、纳米疏水补强二氧化硅、纳米轻质空心玻璃微珠、聚乙烯粉、氢氧化铝、氧化铝、纳米疏水碳酸钙、氧化锌、碳化硅、铂金催化阻燃剂、偶联剂、脱酮肟型交联剂、黑色颜料和有机锡催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料，其特征在于，其各组成成分的重量份数如下：乙烯基含氢硅树脂50-80份、纳米疏水补强二氧化硅10-30份、纳米轻质空心玻璃微珠10-30份、聚乙烯粉10-30份、氢氧化铝5-20份、氧化铝5-10份、纳米疏水碳酸钙5-8份、氧化锌1-10份、碳化硅1-10份、铂金催化阻燃剂0.5-2份、偶联剂2-10份、脱酮肟型交联剂5-12份、黑色颜料0.2-1份和有机锡催化剂0.05-1份。
3.根据权利要求1或2的一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料，其特征在于，所述的纳米轻质空心玻璃微珠是密度为0.125-0.6g/ml，粒径为16-70nm的空心玻璃微珠，所述的铂金催化阻燃剂是铂金离子含量为400-5000ppm/g和二甲基硅油（粘度为200-500PS）的混合体；所述的偶联剂是乙烯基三甲氧基硅烷；所诉的脱酮肟型交联剂是甲基三丁酮肟基硅烷；所述的黑色颜料是德固赛4#黑；所述的催化剂是有机羧酸锡及有机锡螯合物。
4.根据权利要求1或2的一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料，其特征在于，所述的乙烯基含氢硅树脂为乙烯基含量为0.1-2.0%，氢含量为0.1-1.0%，聚合度为500-1000的硅树脂。
5.一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤S10：将乙烯基含氢硅树脂、纳米疏水补强二氧化硅、聚乙烯粉、氢氧化铝、氧化铝、纳米疏水碳酸钙、氧化锌、碳化硅和黑色颜料加入强力分散机中，启动强力分散机同时加热升温，至物料温度达到120℃，保持2小时；
步骤S20：对步骤S10中的强力分散机抽真空至-0.1mpa，保持1小时，后降温，在物料温度降至60℃时出料；
步骤S30：将步骤S20获得的物料转移到三辊研磨机中，将研磨机间隙调整至30μm，开冷却水，将物料研磨两遍至物料细度达到30μm；
步骤S40：将步骤S30获得的物料转移至强力分散机中，加入纳米轻质空心玻璃微珠、铂金催化阻燃剂、偶联剂、脱酮肟型交联剂后抽真空至-0.1mpa，启动强力分散机1小时；
步骤S50：向强力分散机加入有机锡催化剂，抽真空至-0.1mpa，开动强力分散机30分钟后对材料进行密封包装，得到高分子轻质绝缘材料。
6.根据权利要求5的一种用于涂覆在架空祼导线上的新型绝缘材料的制备方法，其特征在于，强力分散机的运行转速为2000r/min。
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