CN109291579B - 一种强绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种强绝缘材料及其制备方法，该强绝缘材料由上至下分别为耐磨层、阻隔层、环氧树脂层、云母纸层、无碱玻璃纤维布层与防静电层，所述耐磨层与阻隔层之间通过胶粘剂粘接，所述云母纸层与无碱玻璃纤维布层之间通过胶粘剂粘接，所述无碱玻璃纤维布层与防静电层之间通过胶粘剂粘接；所述耐磨层为聚四氟乙烯薄膜；所述阻隔层为聚偏氯乙烯薄膜；所述环氧树脂层由环氧树脂涂料涂覆固化形成；所述胶粘剂为有机硅树脂、二丁基二月硅酸锡与六方氮化硼均匀混合制成。本发明通过耐磨层‑阻隔层‑环氧树脂层‑云母纸层‑无碱玻璃纤维布层‑防静电层的多层结构大大提升了强绝缘体的绝缘性能、导热性能与耐热阻燃性能。

Description

一种强绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料化工技术领域，具体的，涉及一种强绝缘材料及其制备方法。
背景技术
随着社会的进步与发展，电力成为人们的生活中不可或缺的一部分，但是电力的发展也带来了很多风险与需求，这也直接促进了绝缘材料的发展，绝缘材料在电力行业主要作为绝缘防护材料，防止电对人造成危害，保证操作安全，绝缘材料在电子行业处常规的防护作用外，还需要对不同部件之间进行保护与隔绝，保证各电子元器件能够不相互干扰正常工作。
在一些高压电力设置中，为了保证安全，对绝缘材料的绝缘性能就有着更高的要求，传统材料的介电强度低，不能有效的在高压环境下起到绝缘效果，为了大幅提高绝缘材料的绝缘性能，就需要提升材料的厚度与面积，这样会大大提高绝缘物的质量与体积，从而影响到绝缘器件的制备与对应电力设置的制作，不符合现在电气设备小型化、轻量化的发展趋势，同时电力行业不可避免的带来大量热量的产生，为了保证绝缘材料性能的稳定性与安全性，还需要赋予绝缘材料良好的耐热阻燃能力，为了解决这一问题，提供一种强绝缘材料及其制备方法，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强绝缘材料及其制备方法。
本发明需要解决的技术问题为：
1、现有技术中的绝缘材料绝缘效果不佳，为了达到良好的绝缘效果就需要提升绝缘材料的厚度与面积，不符合电气设备小型化、轻量化的发展趋势，还提升了原料成本；
2、绝缘材料运用在电气设备中，使用时无法避免会在高温环境下进行工作，高温环境会加速绝缘材料的老化损坏，同时耐热能力不强的绝缘材料在长期使用过程中，会发生软化形变甚至燃烧，影响使用效果与使用安全。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种强绝缘材料，由上至下分别为耐磨层、阻隔层、环氧树脂层、云母纸层、无碱玻璃纤维布层与防静电层，所述耐磨层与阻隔层之间通过胶粘剂粘接，所述云母纸层与无碱玻璃纤维布层之间通过胶粘剂粘接，所述无碱玻璃纤维布层与防静电层之间通过胶粘剂粘接；
所述耐磨层为摩擦系数低的光滑的绝缘薄膜，在本发明的一个实施例中，耐磨层为聚四氟乙烯薄膜，耐磨层作为绝缘材料与外界接触的最外层，防止绝缘材料在长时间使用后出现磨损严重而影响绝缘效果的情况发生；
所述阻隔层为具有良好的隔绝水汽的效果的薄膜材料，在本发明的一个实施例中，阻隔层为聚偏氯乙烯薄膜，能够防止外界潮湿环境对绝缘材料造成影响，即能够防止粘结剂吸水受潮老化，造成绝缘材料的各层结构发生剥离，以及各层结构自身在潮湿环境下加速老化速率，影响绝缘材料的绝缘效果；
所述防静电层作为与需要进行绝缘处理的器械接触的一面；
所述环氧树脂层由环氧树脂涂料涂覆固化形成，所述环氧树脂涂料由环氧树脂、双氰胺与六方氮化硼均匀混合制成，环氧树脂、双氰胺与六方氮化硼的重量比为100:0.8-1.5:10-17，其中双氰胺为环氧树脂的固化剂，双氰胺与环氧树脂均匀混合后，能够在145℃-165℃的环境温度下加速环氧树脂的固化，六方氮化硼为一种具有良好导热与绝缘性能、耐湿、耐高温润滑性的粉末状固体，能够提升环氧树脂层的导热性与绝缘性能；
作为本发明的进一步方案，所述环氧树脂层的厚度为强绝缘材料厚度的1/4～1/3，能够起到良好的缓冲防护效果；
所述胶粘剂为有机硅树脂、二丁基二月硅酸锡与六方氮化硼均匀混合制成，有机硅树脂、二丁基二月硅酸锡与六方氮化硼的重量比为100:1-2:8-15，其中有机硅树脂是一种热氧化稳定性、耐候性与电绝缘性能均十分优异的热固性树脂，二丁基二月硅酸锡为固化剂，氮化硼为一种具有良好导热与绝缘性能、耐湿、耐高温润滑性的粉末状固体，能够提升胶粘剂的导热性与绝缘性能，由于多层材料通过胶粘剂粘接，所以使用都热性能与绝缘性强的胶粘剂一方面能够提升强绝缘材料本体的绝缘性能与导热性能，同时良好的耐候性能够防止强绝缘材料在高温环境下长时间使用后出现老化崩离，影响绝缘效果。
一种强绝缘材料的制备方法，该制备方法在制备过程中采用了粘压工装，所述粘压工装包括工作箱，工作箱为一密封箱体结构，工作箱的一侧设置有开合门，工作箱的底部设置有加工平台，加工平台内铺设有加热盘管，加热盘管为空心管道结构，加热盘管与导热油接通，导热油通过电加热装置进行加热升温后循环通入加热盘管，以达到对加工平台加热的效果；
所述加工平台的两侧设置均设置有滑块，滑块与工作箱的底部滑动连接，滑块连接有横向驱动气缸，横向驱动气缸驱动滑块在工作箱的底部水平滑动，两个滑块上分别安装有第一轴座与第二轴座，第一轴座与第二轴座分别与压辊的两端转动连接；
所述加工平台的正上方设置有压板，压板通过竖向驱动气缸驱动上下移动；
所述工作箱内还安装有气体水分分析仪、第一管道口与第二管道口，其中气体水分分析仪用于测定工作箱内的环境湿度，第一管道口与抽真空装置接通，第二管道口与加湿器接通，通过打开与关闭第一管道口与第二管道口上的阀门来控制工作箱内的环境湿度。
该制备方法包括如下步骤：
S1、将一层双面涂胶的热剥离膜平整粘贴铺设在加工平台上，此时加热盘管处于未工作状态，加工平台的温度为20-35℃，将防静电层的一面平整贴合在热剥离膜上；
S2、将无碱玻璃纤维布层浸入胶粘剂中放置60-80min，然后夹住无碱玻璃纤维布层一端的两个相邻边角，使无碱玻璃纤维布层处于未绷紧的拉直状态，并以8-12cm/min的速度将无碱玻璃纤维布层匀速提出胶粘剂，当无碱玻璃纤维布层完全提出胶粘剂后继续悬挂5-15min，该步骤能够将无碱玻璃纤维布层上的孔隙进行添补，同时在无碱玻璃纤维布层的两面形成均匀的胶粘层；
S3、将上一步骤中浸有胶粘剂的无碱玻璃纤维布层平整铺设在防静电层上，然后在无碱玻璃纤维布层与防静电层相背的一面上铺设云母纸层；
S4、在云母纸层与无碱玻璃纤维布层相背的一面上均匀涂覆环氧树脂涂料形成环氧树脂层，并在环氧树脂层上铺设阻隔层，在阻隔层与环氧树脂层相背的一面上均匀涂覆一层胶粘剂，并将耐磨层铺设在阻隔层上，形成层压体；
S5、通过横向驱动气缸驱动压辊以16-20cm/s的速度横向移动对层压体进行一次辊压，压辊从层压体的一端移动至另一端，使层压体处于较平整的状态；
S6、通过竖向驱动气缸驱动压板向下移动以压住层压体，压板的底面与加工平台之间的距离为1.05D，其中D为成品强绝缘材料的厚度，向加热盘管内循环通入100-120℃的导热油，对层压体进行加热20-35min，使环氧树脂层固化后，改变压板的底面与加工平台之间的距离为0.95D，提升通入的导热油的温度至145-165℃，连续加热60-80min，使胶粘剂固化起到良好的胶粘效果，形成中间体；
S7、停止通入导热油，在做好防烫伤措施后将中间体与加工平台剥离，并将中间体上的热剥离膜剥离，得到成品的强绝缘材料。
整个加工过程中，保持环境湿度为60％-70％,防止被均匀涂抹的胶粘剂在干燥环境中快速干燥失重，影响胶粘效果。
该制备方法中，以热剥离膜作为垫层与加工平台直接接触，在受热易于剥离的情况下能够保护强度较小的防静电层在加工过程中出现破损，同时在前期铺设各层结构时，热剥离膜能够起到良好的位置固定效果，方便工作人员进行快速准确的铺设；
加热过程中通过压板压紧层压体，能够防止层与层之间局部出现气泡，影响成品生产质量。
本发明的有益效果：
1、通过耐磨层-阻隔层-环氧树脂层-云母纸层-无碱玻璃纤维布层-防静电层的多层结构大大提升了强绝缘体的绝缘性能；
2、除环氧树脂层外，其它各相邻层之间通过胶粘剂进行连接，胶粘剂采用有机硅树脂、二丁基二月硅酸锡与六方氮化硼均匀混合制成，具有良好的绝缘、导热性能以及耐候性，在起到胶粘效果的同时提升强绝缘材料绝缘与导热性能；
3、环氧树脂层由环氧树脂涂料涂覆固化形成，环氧树脂涂料由环氧树脂、双氰胺与六方氮化硼均匀混合制成，环氧树脂层具有良好的绝缘导热效果，还能够提高强绝缘材料的抗冲击能力。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明所述强绝缘材料的结构示意图；
图2是粘压工装的结构示意图。
图2附图标注：1、工作箱；2、竖向驱动气缸；3、压板；4、滑块；5、横向驱动气缸；6、第一轴座；7、第二轴座、8、压辊；9、加工平台；10、加热盘管；11、水分分析仪；12、第一管道口；13、第二管道口
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种强绝缘材料，如图1所示，由上至下分别为耐磨层、阻隔层、环氧树脂层、云母纸层、无碱玻璃纤维布层与防静电层，所述耐磨层与阻隔层之间通过胶粘剂粘接，所述云母纸层与无碱玻璃纤维布层之间通过胶粘剂粘接，所述无碱玻璃纤维布层与防静电层之间通过胶粘剂粘接；
所述耐磨层为摩擦系数低的光滑的绝缘薄膜，优选为聚四氟乙烯薄膜，耐磨层作为绝缘材料与外界接触的最外层；
所述阻隔层为具有良好的隔绝水汽的效果的薄膜材料，优选为聚偏氯乙烯薄膜；
所述防静电层作为与需要进行绝缘处理的器械接触的一面；
所述环氧树脂层由环氧树脂涂料涂覆固化形成，所述环氧树脂涂料由环氧树脂、双氰胺与六方氮化硼均匀混合制成，环氧树脂、双氰胺与六方氮化硼的重量比为100:1.2:13；
作为本发明的进一步方案，所述环氧树脂层的厚度为强绝缘材料厚度的1/4；
所述胶粘剂为有机硅树脂、二丁基二月硅酸锡与六方氮化硼均匀混合制成，有机硅树脂、二丁基二月硅酸锡与六方氮化硼的重量比为100:1.4:11。
一种强绝缘材料的制备方法，该制备方法在制备过程中采用了粘压工装，如图2所示，所述粘压工装包括工作箱1，工作箱1为一密封箱体结构，工作箱1的一侧设置有开合门，工作箱1的底部设置有加工平台9，加工平台9内铺设有加热盘管10，加热盘管10为空心管道结构，加热盘管10与导热油接通，导热油通过电加热装置进行加热升温后循环通入加热盘管10，以达到对加工平台9加热的效果；
所述加工平台9的两侧设置均设置有滑块4，滑块4与工作箱1的底部滑动连接，滑块4连接有横向驱动气缸5，横向驱动气缸5驱动滑块在工作箱1的底部水平滑动，两个滑块4上分别安装有第一轴座6与第二轴座7，第一轴座6与第二轴座7分别与压辊8的两端转动连接；
所述加工平台9的正上方设置有压板3，压板3通过竖向驱动气缸2驱动上下移动；
所述工作箱1内还安装有气体水分分析仪11、第一管道口12与第二管道口13，其中气体水分分析仪用于测定工作箱1内的环境湿度，第一管道口12与抽真空装置接通，第二管道口13与加湿器接通，通过打开与关闭第一管道口12与第二管道口13上的阀门来控制工作箱1内的环境湿度。
该制备方法包括如下步骤：
S1、将一层双面涂胶的热剥离膜平整粘贴铺设在加工平台9上，此时加热盘管10处于未工作状态，加工平台9的温度为20-35℃，将防静电层的一面平整贴合在热剥离膜上；
S2、将无碱玻璃纤维布层浸入胶粘剂中放置70min，然后夹住无碱玻璃纤维布层一端的两个相邻边角，使无碱玻璃纤维布层处于未绷紧的拉直状态，并以10cm/min的速度将无碱玻璃纤维布层匀速提出胶粘剂，当无碱玻璃纤维布层完全提出胶粘剂后继续悬挂10min；
S3、将上一步骤中浸有胶粘剂的无碱玻璃纤维布层平整铺设在防静电层上，然后在无碱玻璃纤维布层与防静电层相背的一面上铺设云母纸层；
S4、在云母纸层与无碱玻璃纤维布层相背的一面上均匀涂覆环氧树脂涂料形成环氧树脂层，并在环氧树脂层上铺设阻隔层，在阻隔层与环氧树脂层相背的一面上均匀涂覆一层胶粘剂，并将耐磨层铺设在阻隔层上，形成层压体；
S5、通过横向驱动气缸5驱动压辊8以16cm/s的速度横向移动对层压体进行一次辊压，压辊8从层压体的一端移动至另一端；
S6、通过竖向驱动气缸2驱动压板3向下移动以压住层压体，压板3的底面与加工平台9之间的距离为1.05D，D为成品强绝缘材料的厚度，向加热盘管10内循环通入115℃的导热油，对层压体进行加热25min，使环氧树脂层固化后，改变压板3的底面与加工平台9之间的距离为0.95D，提升通入的导热油的温度至150℃，连续加热70min，使胶粘剂固化，形成中间体；
S7、停止通入导热油，在做好防烫伤措施后将中间体与加工平台9剥离，并将中间体上的热剥离膜剥离，得到成品的强绝缘材料。
整个加工过程中，保持环境湿度为60％-70％,防止被均匀涂抹的胶粘剂在干燥环境中快速干燥失重，影响胶粘效果。
实施例2
一种强绝缘材料，如图1所示，由上至下分别为耐磨层、阻隔层、环氧树脂层、云母纸层、无碱玻璃纤维布层与防静电层，所述耐磨层与阻隔层之间通过胶粘剂粘接，所述云母纸层与无碱玻璃纤维布层之间通过胶粘剂粘接，所述无碱玻璃纤维布层与防静电层之间通过胶粘剂粘接；
所述耐磨层为摩擦系数低的光滑的绝缘薄膜，优选为聚四氟乙烯薄膜，耐磨层作为绝缘材料与外界接触的最外层；
所述阻隔层为具有良好的隔绝水汽的效果的薄膜材料，优选为聚偏氯乙烯薄膜；
所述防静电层作为与需要进行绝缘处理的器械接触的一面；
所述环氧树脂层由环氧树脂涂料涂覆固化形成，所述环氧树脂涂料由环氧树脂、双氰胺与六方氮化硼均匀混合制成，环氧树脂、双氰胺与六方氮化硼的重量比为100:1.5:10；
作为本发明的进一步方案，所述环氧树脂层的厚度为强绝缘材料厚度的1/3，能够起到良好的缓冲防护效果；
所述胶粘剂为有机硅树脂、二丁基二月硅酸锡与六方氮化硼均匀混合制成，有机硅树脂、二丁基二月硅酸锡与六方氮化硼的重量比为100:1.5:13。
一种强绝缘材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将一层双面涂胶的热剥离膜平整粘贴铺设在加工平台9上，此时加热盘管10处于未工作状态，加工平台9的温度为20-35℃，将防静电层的一面平整贴合在热剥离膜上；
S2、将无碱玻璃纤维布层浸入胶粘剂中放置80min，然后夹住无碱玻璃纤维布层一端的两个相邻边角，使无碱玻璃纤维布层处于未绷紧的拉直状态，并以12cm/min的速度将无碱玻璃纤维布层匀速提出胶粘剂，当无碱玻璃纤维布层完全提出胶粘剂后继续悬挂12min，该步骤能够将无碱玻璃纤维布层上的孔隙进行添补，同时在无碱玻璃纤维布层的两面形成均匀的胶粘层；
S3、将上一步骤中浸有胶粘剂的无碱玻璃纤维布层平整铺设在防静电层上，然后在无碱玻璃纤维布层与防静电层相背的一面上铺设云母纸层；
S4、在云母纸层与无碱玻璃纤维布层相背的一面上均匀涂覆环氧树脂涂料形成环氧树脂层，并在环氧树脂层上铺设阻隔层，在阻隔层与环氧树脂层相背的一面上均匀涂覆一层胶粘剂，并将耐磨层铺设在阻隔层上，形成层压体；
S5、通过横向驱动气缸5驱动压辊8以20cm/s的速度横向移动对层压体进行一次辊压，压辊8从层压体的一端移动至另一端，使层压体处于较平整的状态；
S6、通过竖向驱动气缸2驱动压板3向下移动以压住层压体，压板3的底面与加工平台9之间的距离为1.05D，其中D为成品强绝缘材料的厚度，向加热盘管10内循环通入120℃的导热油，对层压体进行加热20min，使环氧树脂层固化后，改变压板3的底面与加工平台9之间的距离为0.95D，提升通入的导热油的温度至165℃，连续加热65min，使胶粘剂固化起到良好的胶粘效果，形成中间体；
S7、停止通入导热油，在做好防烫伤措施后将中间体与加工平台9剥离，并将中间体上的热剥离膜剥离，得到成品的强绝缘材料。
整个加工过程中，保持环境湿度为60％-70％。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种强绝缘材料，其特征在于，由上至下分别为耐磨层、阻隔层、环氧树脂层、云母纸层、无碱玻璃纤维布层与防静电层，所述耐磨层与阻隔层之间通过胶粘剂粘接，所述云母纸层与无碱玻璃纤维布层之间通过胶粘剂粘接，所述无碱玻璃纤维布层与防静电层之间通过胶粘剂粘接；
所述耐磨层为聚四氟乙烯薄膜，耐磨层作为绝缘材料与外界接触的最外层；
所述阻隔层为聚偏氯乙烯薄膜；
所述防静电层为与需要进行绝缘处理的器械接触的一面；
所述环氧树脂层由环氧树脂涂料涂覆固化形成，所述环氧树脂涂料由环氧树脂、双氰胺与六方氮化硼均匀混合制成，环氧树脂、双氰胺与六方氮化硼的重量比为100:0.8-1.5:10-17；
所述胶粘剂为有机硅树脂、二丁基二月硅酸锡与六方氮化硼均匀混合制成，有机硅树脂、二丁基二月硅酸锡与六方氮化硼的重量比为100:1-2:8-15；
该强绝缘材料的制备方法包括如下步骤：
S1、将一层双面涂胶的热剥离膜平整粘贴铺设在粘压工装的加工平台(9)上，工作平台(9)处于密封的工作箱(1)中，将防静电层的一面平整贴合在热剥离膜上；
S2、将无碱玻璃纤维布层浸入胶粘剂中放置60-80min，然后夹住无碱玻璃纤维布层一端的两个相邻边角，使无碱玻璃纤维布层处于未绷紧的拉直状态，将无碱玻璃纤维布层匀速提出胶粘剂；
S3、将上一步骤中浸有胶粘剂的无碱玻璃纤维布层平整铺设在防静电层上，然后在无碱玻璃纤维布层与防静电层相背的一面上铺设云母纸层；
S4、在云母纸层与无碱玻璃纤维布层相背的一面上均匀涂覆环氧树脂涂料形成环氧树脂层，并在环氧树脂层上铺设阻隔层，在阻隔层与环氧树脂层相背的一面上均匀涂覆一层胶粘剂，并将耐磨层铺设在阻隔层上，形成层压体；
S5、通过横向驱动气缸(5)驱动压辊(8)以16-20cm/s的速度横向移动对层压体进行一次辊压，压辊(8)从层压体的一端移动至另一端；
S6、通过竖向驱动气缸(2)驱动压板(3)向下移动以压住层压体，压板(3)的底面与加工平台(9)之间的距离为1.05D，D为成品强绝缘材料的厚度，向加热盘管(10)内循环通入100-120℃的导热油，对层压体进行加热20-35min，使环氧树脂层固化后，改变压板(3)的底面与加工平台(9)之间的距离为0.95D，提升通入的导热油的温度至145-165℃，连续加热60-80min，形成中间体；
S7、停止通入导热油，将中间体与加工平台(9)剥离，并将中间体上的热剥离膜剥离，得到成品的强绝缘材料；
所述粘压工装包括工作箱(1)，工作箱(1)为一密封箱体结构，工作箱(1)的一侧设置有开合门，工作箱(1)的底部设置有加工平台(9)，加工平台(9)内铺设有加热盘管(10)，加热盘管(10)为空心管道结构，加热盘管(10)与导热油接通；
所述加工平台(9)的两侧设置均设置有滑块(4)，滑块(4)与工作箱(1)的底部滑动连接，滑块(4)连接有横向驱动气缸(5)，横向驱动气缸(5)驱动滑块在工作箱(1)的底部水平滑动，两个滑块(4)上分别安装有第一轴座(6)与第二轴座(7)，第一轴座(6)与第二轴座(7)分别与压辊(8)的两端转动连接；
所述加工平台(9)的正上方设置有压板(3)，压板(3)通过竖向驱动气缸(2)驱动上下移动；
所述工作箱(1)内还安装有气体水分分析仪(11)、第一管道口(12)与第二管道口(13)，第一管道口(12)与抽真空装置接通，第二管道口(13)与加湿器接通。
2.根据权利要求1所述的一种强绝缘材料，其特征在于，所述环氧树脂层的厚度为强绝缘材料厚度的1/4～1/3。
3.根据权利要求1所述的一种强绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述工作箱内的湿度在S1-S4中保持为60％-70％。
4.根据权利要求1所述的一种强绝缘材料的制备方法，其特征在于，S1中所述加工平台的温度为20-35℃。
5.根据权利要求1所述的一种强绝缘材料的制备方法，其特征在于，S2中所述无碱玻璃纤维布层以8-12cm/min的速度从胶粘剂中匀速提出，无碱玻璃纤维布层完全提出胶粘剂后继续悬挂5-15min。
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