CN110157187A - 基于电工电子实训环境安全保护绝缘材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料的制备方法，该材料由以下重量份的原料制备而成：聚酰亚胺50‑100份、改性低密度聚乙烯40‑80份、氮化硼15‑40份、碳化铝10‑30份、玻璃纤维10‑20份、抗老化剂5‑12份、阻燃剂8‑16份、分散剂3‑8份、溶剂10‑20份。通过测试结果得出，本发明制得的绝缘材料具有良好的绝缘性能和优异的机械强度，体积电阻率高达8.6×1017，拉伸强度高达68.5MPa，断裂伸长率高达758.3%，因此该材料在电工电子领域具有广泛的应用前景。

Description

基于电工电子实训环境安全保护绝缘材料的制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料的制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展和高新技术的广泛应用，电子技术在国民经济的各个领域所起的作用越来越大，并在深深地渗透到人们的生活、工作和学习的各个方面。新的世纪已经跨入以电子技术为基础的信息化社会，层出不穷的电子新业务，电子新设施几乎无处不在，举目可见。掌握一定的电子技术知识和技能是电子信息时代对每个电子专业人员提出的要求和召唤，因此有必要对从业人员进行电工电子实训。
在电工电子实训过程中，操作环境的安全性对提高人身安全具有重要的作用，因此，实训用具一定要保证足够的绝缘性。然而现有的绝缘材料耐高温性能较差，在较高温度下不能实现绝对的绝缘性，同时材料的绝缘寿命较低，因此，有必要对电工电子实训使用的绝缘材料进行进一步开发。
发明内容
为了解决以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料，由以下重量份的原料制备而成：聚酰亚胺50-100份、改性低密度聚乙烯40-80份、氮化硼15-40份、碳化铝10-30份、玻璃纤维10-20份、抗老化剂5-12份、阻燃剂8-16份、分散剂3-8份、溶剂10-20份。
优选的，本发明所述的一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料，由以下重量份的原料制备而成：聚酰亚胺75份、改性低密度聚乙烯60份、氮化硼30份、碳化铝20份、玻璃纤维15份、抗老化剂8份、阻燃剂12份、分散剂6份、溶剂15份。
进一步的，所述的改性低密度聚乙烯的制备步骤如下：将低密度聚乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯和引发剂以（1-5）：（2-8）：（0.1-1）的质量比进行混合，然后加入到预热好的密炼机中进行熔融接枝反应，密炼机的搅拌转速为100r／min，160-200℃下反应5-10min后得到反应产物；将反应产物和二甲苯以g/mL计为1：50-100的比例加入三颈瓶中，于120-150℃下回流1-2h后，然后将回流产物于搅拌的条件下加入丙酮进行沉淀，丙酮和二甲苯的体积比为（5-10）:1，搅拌30-60min后将反应物进行抽滤，再经丙酮洗涤后抽滤，将抽滤后的沉淀物置于烘箱中烘干，即得到纯化后的改性低密度聚乙烯。
优选的，所述抗老化剂为质量比为1:（2-5）的氧化锆和2,6-二叔丁基对甲酚。
优选的，所述阻燃剂为二乙基次膦酸铝或三（三溴苯氧基）三聚氰酸酯的一种或两种组合。
优选的，所述分散剂为聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物或十二烷基苯磺酸的一种或两种组合。
优选的，所述溶剂为甲苯或乙酸戊酯。
制备以上所述的绝缘材料的方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取各原料；
（2）将聚酰亚胺和改性低密度聚乙烯置于密炼机中混炼，混炼时间为4-8min，混炼温度为100-115℃；
（3）将氮化硼、碳化铝、玻璃纤维以及步骤（2）得到的混炼物料置于开炼机混炼2-5min，混炼温度80-100℃；
（4）将步骤（3）得到的物料与抗老化剂、阻燃剂、分散剂、溶剂再置于密炼机中混炼，混炼时间为10-15min，混炼温度120-130℃；
（5）将步骤（4）得到的混炼物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出，冷却造粒，干燥后即得绝缘材料；挤出温度为250-380℃，挤出压力为20-30Mpa，挤出速度为200-400r/min。
有益效果：本发明提供了一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料，该绝缘材料以聚酰亚胺和改性低密度聚乙烯作为基体原料，两种原料复合提供绝缘材料良好的绝缘性能和耐高温性能，并且低密度聚乙烯经改性后具有良好的抗静电性能。氮化硼、碳化铝和玻璃纤维的添加在提高材料力学强度的同时，还提供材料优异的绝缘性和导热性，从而降低材料内可移动电子的移动，进一步提高绝缘性。最后与抗老化剂、阻燃剂、分散剂、溶剂协同作用，提高材料的综合性能。
通过测试结果得出，本发明制得的绝缘材料具有良好的绝缘性能和优异的机械强度，体积电阻率高达8.6×1017，拉伸强度高达68.5MPa，断裂伸长率高达758.3%，因此该材料在电工电子领域具有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1
一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料，由以下重量份的原料制备而成：由以下重量份的原料制备而成：聚酰亚胺75份、改性低密度聚乙烯60份、氮化硼30份、碳化铝20份、玻璃纤维15份、抗老化剂8份、阻燃剂12份、分散剂6份、溶剂15份。
所述的改性低密度聚乙烯的制备步骤如下：将低密度聚乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯和引发剂以3；5：0.5的质量比进行混合，然后加入到预热好的密炼机中进行熔融接枝反应，密炼机的搅拌转速为100r／min，180℃下反应8min后得到反应产物；将反应产物和二甲苯以g/mL计为1：75的比例加入三颈瓶中，于135℃下回流1.5h后，然后将回流产物于搅拌的条件下加入丙酮进行沉淀，丙酮和二甲苯的体积比为8:1，搅拌45min后将反应物进行抽滤，再经丙酮洗涤后抽滤，将抽滤后的沉淀物置于烘箱中烘干，即得到纯化后的改性低密度聚乙烯。
所述抗老化剂为质量比为1:3的氧化锆和2,6-二叔丁基对甲酚。
所述阻燃剂为质量比为1：1的二乙基次膦酸铝和三（三溴苯氧基）三聚氰酸酯。
所述分散剂为聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物。
所述溶剂为甲苯。
制备以上所述的绝缘材料的方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取各原料；
（2）将聚酰亚胺和改性低密度聚乙烯置于密炼机中混炼，混炼时间为6min，混炼温度为108℃；
（3）将氮化硼、碳化铝、玻璃纤维以及步骤（2）得到的混炼物料置于开炼机混炼4min，混炼温度90℃；
（4）将步骤（3）得到的物料与抗老化剂、阻燃剂、分散剂、溶剂再置于密炼机中混炼，混炼时间为13min，混炼温度125℃；
（5）将步骤（4）得到的混炼物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出，冷却造粒，干燥后即得绝缘材料；挤出温度为320℃，挤出压力为25Mpa，挤出速度为300r/min。
实施例2
一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料，由以下重量份的原料制备而成：聚酰亚胺50份、改性低密度聚乙烯40份、氮化硼15份、碳化铝10份、玻璃纤维10份、抗老化剂5份、阻燃剂8份、分散剂3份、溶剂10份。
所述的改性低密度聚乙烯的制备步骤如下：将低密度聚乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯和引发剂以1；2：0.1的质量比进行混合，然后加入到预热好的密炼机中进行熔融接枝反应，密炼机的搅拌转速为100r／min，160℃下反应5min后得到反应产物；将反应产物和二甲苯以g/mL计为1：50的比例加入三颈瓶中，于120℃下回流1h后，然后将回流产物于搅拌的条件下加入丙酮进行沉淀，丙酮和二甲苯的体积比为5:1，搅拌30min后将反应物进行抽滤，再经丙酮洗涤后抽滤，将抽滤后的沉淀物置于烘箱中烘干，即得到纯化后的改性低密度聚乙烯。
所述抗老化剂为质量比为1:2的氧化锆和2,6-二叔丁基对甲酚。
所述阻燃剂为二乙基次膦酸铝。
所述分散剂为聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物。
所述溶剂为甲苯。
制备以上所述的绝缘材料的方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取各原料；
（2）将聚酰亚胺和改性低密度聚乙烯置于密炼机中混炼，混炼时间为4min，混炼温度为100℃；
（3）将氮化硼、碳化铝、玻璃纤维以及步骤（2）得到的混炼物料置于开炼机混炼2min，混炼温度80℃；
（4）将步骤（3）得到的物料与抗老化剂、阻燃剂、分散剂、溶剂再置于密炼机中混炼，混炼时间为10min，混炼温度120℃；
（5）将步骤（4）得到的混炼物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出，冷却造粒，干燥后即得绝缘材料；挤出温度为250℃，挤出压力为20Mpa，挤出速度为200r/min。
实施例3
一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料，由以下重量份的原料制备而成：聚酰亚胺60份、改性低密度聚乙烯50份、氮化硼20份、碳化铝15份、玻璃纤维12份、抗老化剂7份、阻燃剂10份、分散剂4份、溶剂12份。
所述的改性低密度聚乙烯的制备步骤如下：将低密度聚乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯和引发剂以2；4：0.3的质量比进行混合，然后加入到预热好的密炼机中进行熔融接枝反应，密炼机的搅拌转速为100r／min，170℃下反应6min后得到反应产物；将反应产物和二甲苯以g/mL计为1：60的比例加入三颈瓶中，于130℃下回流1.2h后，然后将回流产物于搅拌的条件下加入丙酮进行沉淀，丙酮和二甲苯的体积比为6:1，搅拌40min后将反应物进行抽滤，再经丙酮洗涤后抽滤，将抽滤后的沉淀物置于烘箱中烘干，即得到纯化后的改性低密度聚乙烯。
所述抗老化剂为质量比为1:3的氧化锆和2,6-二叔丁基对甲酚。
所述阻燃剂为三（三溴苯氧基）三聚氰酸酯。
所述分散剂为十二烷基苯磺酸。
所述溶剂为乙酸戊酯。
制备以上所述的绝缘材料的方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取各原料；
（2）将聚酰亚胺和改性低密度聚乙烯置于密炼机中混炼，混炼时间为5min，混炼温度为100-115℃；
（3）将氮化硼、碳化铝、玻璃纤维以及步骤（2）得到的混炼物料置于开炼机混炼3min，混炼温度85℃；
（4）将步骤（3）得到的物料与抗老化剂、阻燃剂、分散剂、溶剂再置于密炼机中混炼，混炼时间为12min，混炼温度122℃；
（5）将步骤（4）得到的混炼物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出，冷却造粒，干燥后即得绝缘材料；挤出温度为300℃，挤出压力为22Mpa，挤出速度为250r/min。
实施例4
一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料，由以下重量份的原料制备而成：聚酰亚胺100份、改性低密度聚乙烯80份、氮化硼40份、碳化铝30份、玻璃纤维20份、抗老化剂12份、阻燃剂16份、分散剂8份、溶剂20份。
所述的改性低密度聚乙烯的制备步骤如下：将低密度聚乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯和引发剂以5:8:1的质量比进行混合，然后加入到预热好的密炼机中进行熔融接枝反应，密炼机的搅拌转速为100r／min，200℃下反应10min后得到反应产物；将反应产物和二甲苯以g/mL计为1：100的比例加入三颈瓶中，于150℃下回流2h后，然后将回流产物于搅拌的条件下加入丙酮进行沉淀，丙酮和二甲苯的体积比为10:1，搅拌60min后将反应物进行抽滤，再经丙酮洗涤后抽滤，将抽滤后的沉淀物置于烘箱中烘干，即得到纯化后的改性低密度聚乙烯。
所述抗老化剂为质量比为1:5的氧化锆和2,6-二叔丁基对甲酚。
所述阻燃剂为二乙基次膦酸铝。
所述分散剂为聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物。
所述溶剂为乙酸戊酯。
制备以上所述的绝缘材料的方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取各原料；
（2）将聚酰亚胺和改性低密度聚乙烯置于密炼机中混炼，混炼时间为8min，混炼温度为115℃；
（3）将氮化硼、碳化铝、玻璃纤维以及步骤（2）得到的混炼物料置于开炼机混炼5min，混炼温度100℃；
（4）将步骤（3）得到的物料与抗老化剂、阻燃剂、分散剂、溶剂再置于密炼机中混炼，混炼时间为15min，混炼温度130℃；
（5）将步骤（4）得到的混炼物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出，冷却造粒，干燥后即得绝缘材料；挤出温度为380℃，挤出压力为30Mpa，挤出速度为400r/min。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1中将改性低密度聚乙烯替换成未改性的低密度聚乙烯。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2中未添加氮化硼和碳化铝。
将实施例1-4和对比例1-2制得的绝缘材料进行以下性能测试，测试结果如表1所示，从表1中得出，本发明制得的绝缘材料具有良好的绝缘性能和优异的机械强度，体积电阻率高达8.6×1017，拉伸强度高达68.5MPa，断裂伸长率高达758.3%，并且从对比例得出，改性低密度聚乙烯和氮化硼、碳化铝的添加对材料绝缘性能的提高具有重要的作用，同时氮化硼、碳化铝对材料的力学性能起到了重要作用，改性低密度聚乙烯对材料的力学性能影响不大。
表1
。

Claims (8)

1.一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：聚酰亚胺50-100份、改性低密度聚乙烯40-80份、氮化硼15-40份、碳化铝10-30份、玻璃纤维10-20份、抗老化剂5-12份、阻燃剂8-16份、分散剂3-8份、溶剂10-20份。
2.根据权利要求1所述的一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：聚酰亚胺75份、改性低密度聚乙烯60份、氮化硼30份、碳化铝20份、玻璃纤维15份、抗老化剂8份、阻燃剂12份、分散剂6份、溶剂15份。
3.根据权利要求1所述的一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料，其特征在于，所述的改性低密度聚乙烯的制备步骤如下：将低密度聚乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯和引发剂以（1-5）：（2-8）：（0.1-1）的质量比进行混合，然后加入到预热好的密炼机中进行熔融接枝反应，密炼机的搅拌转速为100r／min，160-200℃下反应5-10min后得到反应产物；将反应产物和二甲苯以g/mL计为1：50-100的比例加入三颈瓶中，于120-150℃下回流1-2h后，然后将回流产物于搅拌的条件下加入丙酮进行沉淀，丙酮和二甲苯的体积比为（5-10）:1，搅拌30-60min后将反应物进行抽滤，再经丙酮洗涤后抽滤，将抽滤后的沉淀物置于烘箱中烘干，即得到纯化后的改性低密度聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料，其特征在于，所述抗老化剂为质量比为1:（2-5）的氧化锆和2,6-二叔丁基对甲酚。
5.根据权利要求1所述的一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料，其特征在于，所述阻燃剂为二乙基次膦酸铝或三（三溴苯氧基）三聚氰酸酯的一种或两种组合。
6.根据权利要求1所述的一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料，其特征在于，所述分散剂为聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物或十二烷基苯磺酸的一种或两种组合。
7.根据权利要求1所述的一种基于电工电子实训环境安全保护的绝缘材料，其特征在于，所述溶剂为甲苯或乙酸戊酯。
8.制备权利要求1-7任一项所述的绝缘材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量份称取各原料；
（2）将聚酰亚胺和改性低密度聚乙烯置于密炼机中混炼，混炼时间为4-8min，混炼温度为100-115℃；
（3）将氮化硼、碳化铝、玻璃纤维以及步骤（2）得到的混炼物料置于开炼机混炼2-5min，混炼温度80-100℃；
（4）将步骤（3）得到的物料与抗老化剂、阻燃剂、分散剂、溶剂再置于密炼机中混炼，混炼时间为10-15min，混炼温度120-130℃；
（5）将步骤（4）得到的混炼物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出，冷却造粒，干燥后即得绝缘材料；挤出温度为250-380℃，挤出压力为20-30Mpa，挤出速度为200-400r/min。
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