CN109651728A - 一种具有高强度、抗静电配电柜壳体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有高强度、抗静电配电柜壳体及其制备方法，按重量份数计，制备所述配电柜壳体的材料包括以下原料：改性聚氯乙烯树脂45‑60份，硬脂酸甘油酯10‑15份，复合增强纤维10‑15份，环氧酚醛树脂7‑15份，硅酸盐纤维2‑5份，硬脂酸钡2‑3份，石英砂6‑12份，偶联剂2‑4份，十二烷基磺酸钠5‑10份。本发明制备得到的配电柜具有重量轻、抗静电能力强，耐腐蚀和强度高的优点，其制备工艺步骤简单，耗费需要较少的人力物力，节约制作成本，具备较强的市场竞争力。

Description

一种具有高强度、抗静电配电柜壳体及其制备方法
技术领域
本发明属于电力设备材料技术领域，具体涉及一种具有高强度、抗静电配电柜壳体及其制备方法。
背景技术
目前，市场上的配电柜壳体大多数为铁皮或合金材料，其制备方法要经过熔炼、冲压成型、脱脂酸洗、碱洗水洗、表调、磷化、烫洗烘干、表面喷漆等步骤，该种制备方法繁琐，生产成本高，且具有抗压强度低、绝缘性能差等不足，产品容重值大，安装不方便等缺陷。而配电柜壳体具有保护其内部电器元器件及其系统不受损坏的作用，其重要性不言而喻。
近年来，随着塑制材料以及塑钢型材的广泛应用，塑制配电柜壳体材料已经开始应用，相比传统的钣金件配电柜壳体，其不仅在抗压强度上能够媲美合金或铁皮材料，在生产工艺、生产成本等方面也恰恰能解决现有金属配电柜壳体存在的问题。随着社会的发展和进步，配电柜的应用场合和环境也在不断发生变化，其壳体性能的要求也不断被要求提升，才能达到应用要求。因此，研制出一种性能更优的配电柜壳体材料相当有必要。
发明内容
针对现有技术中所存在的技术问题，本发明提出一种具有高强度、抗静电配电柜壳体及其制备方法，可以克服现有技术中的缺陷之一。本发明制备得到的配电柜不仅具有强度高、抗静电性能良好，同时具有制备工艺简单的优点。
本发明提出一种具有高强度、抗静电配电柜壳体及其制备方法，按重量份数计，制备所述配电柜壳体的材料包括以下原料：
优选的，所述改性聚氯乙烯树脂为具有核壳结构的丙烯酸酯共聚物作为改性剂与聚氯乙烯利用机械共混法制备而得。
优选的，制备所述改性剂的原料包括甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、二乙二醇双丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷丙烯酸酯和马来酸二烯丙酯。
优选的，所述改性剂的制备过程为：按照配比3-5:1-3:2-4将甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯在引发剂和交联剂的作用下得到共聚物中间体之后，按照配比1.5-3.5:1.7-2.5:1.5-3加入二乙二醇双丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷丙烯酸酯和马来酸二烯丙酯，充分反应后得到所述改性剂。优选的，所述引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯或过氧化二苯甲酰；所述交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺或过氧化二异丙苯。
优选的，所述复合增强纤维为碳化硅纤维和芳纶纤维按照重量百分比3-5：5-7混合，并置于短切机中制成长度小于300-450μm的纤维即得到所述复合增强纤维。
优选的，所述环氧酚醛树脂为双酚A型环氧树脂改性酚醛树脂制备而成。
优选的，所述硅酸盐纤维包括辉绿岩纤维、陶瓷纤维和/或玻璃纤维。优选的，所述偶联剂为硼酸酯、钛酸酯或乙二胺丙基三乙氧基硅烷。
另外，还提供一种具有高强度、抗静电配电柜壳体的制备方法，包括以下步骤：
(1)按相应重量份配比称取原料，备用；
(2)将石英砂、硬脂酸钡、复合增强纤维和硅酸盐纤维混合均匀后加入到球磨机中，添加适量的无水乙醇，在600-700r/min的转速下，球磨时间10-14h，在室温下球磨，球磨结束后放置0.5-1.5h，得到物料A；
(3)将改性聚氯乙烯树脂、硬脂酸甘油酯和环氧酚醛树脂加入高速搅拌机中，在300-400r/min的转速下搅拌15-30min后得到的混合物加入到密炼机中，在90-100℃下混炼1-5min后，得到物料B；
(4)依次将步骤(2)中的物料A、步骤(3)中的物料B、偶联剂和十二烷基磺酸钠混合加入到反应罐中，搅拌均匀后，将反应罐的温度按照8-10℃/min的速度升高至140-160℃，保温反应3-5min，随后冷却至室温，最后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待物料完全熔融后挤出到注塑机中，在250-300℃下注塑成型即得本发明的具有高强度、抗静电配电柜壳体。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明制备得到的配电柜具有重量轻、抗静电能力强，耐腐蚀和强度高的优点，其制备工艺步骤简单，耗费需要较少的人力物力，节约制作成本，具备较强的市场竞争力。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案、及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明提供一种具有高强度、抗静电配电柜壳体，按重量份数计，制备所述配电柜壳体的材料包括以下原料：
所述改性聚氯乙烯树脂为具有核壳结构的丙烯酸酯的共聚物作为改性剂与聚氯乙烯利用机械共混法制备而得。其中，所述改性剂与所述聚氯乙烯在160-180℃下进行机械共混处理，即可得到所述改性聚氯乙烯树脂。
制备所述改性剂的原料包括甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、二乙二醇双丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷丙烯酸酯和马来酸二烯丙酯。
所述改性剂的制备过程为：按照配比3-5:1-3:2-4将甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯在引发剂和交联剂的作用下得到共聚物中间体之后，其中，反应温度为80-100℃，反应时间为3-15min，按照配比1.5-3.5:1.7-2.5:1.5-3加入二乙二醇双丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷丙烯酸酯和马来酸二烯丙酯，充分反应后即得到所述改性剂。
所述引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯或过氧化二苯甲酰；所述交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺或过氧化二异丙苯。
所述复合增强纤维为碳化硅纤维和芳纶纤维按照重量百分比3-5：5-7混合，并置于短切机中制成长度小于300-450μm的纤维即得到所述复合增强纤维。其中，所述碳化硅纤维的相对密度为1.6-1.9。
所述环氧酚醛树脂为双酚A型环氧树脂改性酚醛树脂制备而成。具体制备过程为：用陶瓷研钵将酚醛树脂研成粉末，将过筛之后的酚醛树脂粉末加入到快速磨中，与此同时向快速磨中加入双酚A型环氧树脂和间苯二胺，以90-110r/min的转速下共混反应1-2h后即得到所述环氧酚醛树脂。其中，按重量百分比计，所述酚醛树脂、所述双酚A型环氧树脂和所述间苯二胺的配比为9-13：5-7：1-3。
所述硅酸盐纤维包括辉绿岩纤维、陶瓷纤维和/或玻璃纤维。其中，所述硅酸盐纤维的直径为10-40μm，长度为70-130μm。
所述偶联剂为硼酸酯、钛酸酯或乙二胺丙基三乙氧基硅烷。
另外，还提供一种具有高强度、抗静电配电柜壳体的制备方法，包括以下步骤：
(1)按相应重量份配比称取原料，备用；
(2)将石英砂、硬脂酸钡、复合增强纤维和硅酸盐纤维混合均匀后加入到球磨机中，添加适量的无水乙醇，在600-700r/min的转速下，球磨时间10-14h，在室温下球磨，球磨结束后放置0.5-1.5h，得到物料A；
(3)将改性聚氯乙烯树脂、硬脂酸甘油酯和环氧酚醛树脂加入高速搅拌机中，在300-400r/min的转速下搅拌15-30min后得到的混合物加入到密炼机中，在90-100℃下混炼1-5min后，得到物料B；
(4)依次将步骤(2)中的物料A、步骤(3)中的物料B、偶联剂和十二烷基磺酸钠混合加入到反应罐中，搅拌均匀后，将反应罐的温度按照8-10℃/min的速度升高至140-160℃，保温反应3-5min，随后冷却至室温，最后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待物料完全熔融后挤出到注塑机中，在250-300℃下注塑成型即得本发明的具有高强度、抗静电配电柜壳体。
本实施例中采用的改性聚氯乙烯树脂、环氧酚醛树脂和硬脂酸甘油酯作为主体材料，使制备得到的配电柜壳体具有较强的机械性能，例如具有较高强度，同时具较好的耐热性和防腐蚀性，能够在户外使用；在配方中加入复合增强纤维、硅酸盐纤维和硬脂酸钡和石英砂能够进一步增强所述配低柜壳体的抗冲击强度，也提高了壳体的导热性能；添加的十二烷基磺酸钠可以增强所述配电柜
壳体的抗静电能力以及抗干扰能力，避免其他线路的电磁干扰；按照本实施例中所述的制备方法来制备所述配电柜壳体，具有工艺简单、安全可靠，节省成本，具有较强的市场竞争力。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例2作为本发明的优选实施例，一种具有高强度、抗静电配电柜壳体，按重量份数计，制备所述配电柜壳体的材料包括以下原料：
其中，所述改性剂的制备过程为：按照配比4:2:3将甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯在引发剂和交联剂的作用下得到共聚物中间体之后，其中，反应温度为90℃，反应时间为9min，按照配比2.5:2.1:2加入二乙二醇双丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷丙烯酸酯和马来酸二烯丙酯，充分反应后即得到所述改性剂。
所述引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯；所述交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺。
所述复合增强纤维为碳化硅纤维和芳纶纤维按照重量百分比4：5混合，并置于短切机中制成长度小于400μm的纤维即得到所述复合增强纤维。其中，所述碳化硅纤维的相对密度为1.8。
制备所述环氧酚醛树脂的原料中，按重量百分比计，所述酚醛树脂、所述双酚A型环氧树脂和所述间苯二胺的配比为11：6：2。
所述硅酸盐纤维为辉绿岩纤维和陶瓷纤维按照1:3的重量比组合的混合物。
所述配电柜壳体的制备方法步骤(2)中的转速为650r/min，球磨时间为12h，球磨结束后放置1h；步骤(3)中，转速为350r/min，搅拌时间25min，混炼为95℃，混炼时间为3min；步骤(4)中，升温至150℃，保温反应4min，在280℃下注塑成型即得本发明的具有高强度、抗静电配电柜壳体。
实施例3
在实施例1的基础上，本实施例3作为本发明的优选实施例，一种具有高强度、抗静电配电柜壳体，按重量份数计，制备所述配电柜壳体的材料包括以下原料：
其中，所述改性剂的制备过程为：按照配比5:3:4将甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯在引发剂和交联剂的作用下得到共聚物中间体之后，其中，反应温度为100℃，反应时间为15min，按照配比3.5:2.5:3加入二乙二醇双丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷丙烯酸酯和马来酸二烯丙酯，充分反应后即得到所述改性剂。
所述引发剂为过氧化二苯甲酰；所述交联剂为过氧化二异丙苯。
所述复合增强纤维为碳化硅纤维和芳纶纤维按照重量百分比5：7混合，并置于短切机中制成长度小于450μm的纤维即得到所述复合增强纤维。其中，所述碳化硅纤维的相对密度为1.9。
制备所述环氧酚醛树脂的原料中，按重量百分比计，所述酚醛树脂、所述双酚A型环氧树脂和所述间苯二胺的配比为13：7：3。
所述硅酸盐纤维为辉绿岩纤维和玻璃纤维按照配比1:2.5的重量配比组合的混合物。
所述配电柜壳体的制备方法步骤(2)中的转速为700r/min，球磨时间为10-14h，球磨结束后放置0.5h；步骤(3)中，转速为400r/min，搅拌时间15min，混炼为100℃，混炼时间为1min；步骤(4)中，升温至160℃，保温反应3min，在250℃下注塑成型即得本发明的具有高强度、抗静电配电柜壳体。
实施例4
在实施例1的基础上，本实施例4作为本发明的优选实施例，一种具有高强度、抗静电配电柜壳体，按重量份数计，制备所述配电柜壳体的材料包括以下原料：
其中，所述改性剂的制备过程为：按照配比3:1:2将甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯在引发剂和交联剂的作用下得到共聚物中间体之后，其中，反应温度为80℃，反应时间为15min，按照配比1.5:1.7:1.5加入二乙二醇双丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷丙烯酸酯和马来酸二烯丙酯，充分反应后即得到所述改性剂。
所述引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯；所述交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺。
所述复合增强纤维为碳化硅纤维和芳纶纤维按照重量百分比3：5混合，并置于短切机中制成长度小于300μm的纤维即得到所述复合增强纤维。其中，所述碳化硅纤维的相对密度为1.6。
制备所述环氧酚醛树脂的原料中，按重量百分比计，所述酚醛树脂、所述双酚A型环氧树脂和所述间苯二胺的配比为9：5：1。
所述硅酸盐纤维为辉绿岩纤维、陶瓷纤维和/或玻璃纤维。
所述配电柜壳体的制备方法步骤(2)中的转速为600r/min，球磨时间为14h，球磨结束后放置1.5h；步骤(3)中，转速为300r/min，搅拌时间30min，混炼为90℃，混炼时间为5min；步骤(4)中，升温至140℃，保温反应5min，在300℃下注塑成型即得本发明的具有高强度、抗静电配电柜壳体。
表一为实施例2-4制备的配电柜壳体的性能测试结果表。
表一
耐爆热性：将所制备的式样垂直防止在(50±2℃)的恒温烘箱中，一定时间后取出，垂直放置在不受阳光直接照射的环境中，自然干燥，观察其表面是否均匀致密，有无龟裂纹和气泡现象。
由上述表一中的测试结果可知，实施例2-4制备得到的所述配电柜壳体的可以耐高温，导热性能良好，耐爆热和耐湿热性好，同时具有较高强度和较好的抗静电性能。
综上所述，本发明制备得到的配电柜具有重量轻、抗静电能力强，耐腐蚀和强度高的优点，其制备工艺步骤简单，耗费需要较少的人力物力，节约制作成本，具备较强的市场竞争力。
本领域技术人员将清楚本发明的范围不限制于以上讨论的示例，有可能对其进行若干改变和修改，而不脱离所附权利要求书限定的本发明的范围。尽管己经在说明书中详细描述了本发明，但这样的说明和描述仅是说明或示意性的，而非限制性的。本发明并不限于所公开的实施例。

Claims (10)

1.一种具有高强度、抗静电配电柜壳体，其特征在于，按重量份数计，制备所述配电柜壳体的材料包括以下原料：
2.根据权利要求1所述的一种具有高强度、抗静电配电柜壳体，其特征在于，所述改性聚氯乙烯树脂为具有核壳结构的丙烯酸酯共聚物作为改性剂与聚氯乙烯利用机械共混法制备而得。
3.根据权利要求2所述的一种具有高强度、抗静电配电柜壳体，其特征在于，制备所述改性剂的原料包括甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、二乙二醇双丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷丙烯酸酯和马来酸二烯丙酯。
4.根据权利要求3所述的一种具有高强度、抗静电配电柜壳体，其特征在于，所述改性剂的制备过程为：按照配比3-5:1-3:2-4将甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯在引发剂和交联剂的作用下得到共聚物中间体之后，按照配比1.5-3.5:1.7-2.5:1.5-3加入二乙二醇双丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷丙烯酸酯和马来酸二烯丙酯，充分反应后得到所述改性剂。
5.根据权利要求4的一种具有高强度、抗静电配电柜壳体，其特征在于，所述引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯或过氧化二苯甲酰；所述交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺或过氧化二异丙苯。
6.根据权利要求1的一种具有高强度、抗静电配电柜壳体，其特征在于，所述复合增强纤维为碳化硅纤维和芳纶纤维按照重量百分比3-5：5-7混合，并置于短切机中制成长度小于300-450μm的纤维即得到所述复合增强纤维。
7.根据权利要求1所述的一种具有高强度、抗静电配电柜壳体，其特征在于，所述环氧酚醛树脂为双酚A型环氧树脂改性酚醛树脂制备而成。
8.根据权利要求1所述的一种具有高强度、抗静电配电柜壳体，其特征在于，所述硅酸盐纤维包括辉绿岩纤维、陶瓷纤维和/或玻璃纤维。
9.根据权利要求1所述的一种具有高强度、抗静电配电柜壳体，其特征在于，所述偶联剂为硼酸酯、钛酸酯或乙二胺丙基三乙氧基硅烷。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的配电柜壳体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按相应重量份配比称取原料，备用；
(2)将石英砂、硬脂酸钡、复合增强纤维和硅酸盐纤维混合均匀后加入到球磨机中，添加适量的无水乙醇，在600-700r/min的转速下，球磨时间10-14h，在室温下球磨，球磨结束后放置0.5-1.5h，得到物料A；
(3)将改性聚氯乙烯树脂、硬脂酸甘油酯和环氧酚醛树脂加入高速搅拌机中，在300-400r/min的转速下搅拌15-30min后得到的混合物加入到密炼机中，在90-100℃下混炼1-5min后，得到物料B；
(4)依次将步骤(2)中的物料A、步骤(3)中的物料B、偶联剂和十二烷基磺酸钠混合加入到反应罐中，搅拌均匀后，将反应罐的温度按照8-10℃/min的速度升高至140-160℃，保温反应3-5min，随后冷却至室温，最后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待物料完全熔融后挤出到注塑机中，在250-300℃下注塑成型即得本发明的具有高强度、抗静电配电柜壳体。
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