CN110272610A - 一种阻燃防爆电气监测设备材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种阻燃防爆电气监测设备材料及其制备方法，涉及电气监测设备生产技术领域。所述电气监测设备材料由以下重量份的原料制成：呋喃树脂50‑60份、环氧树脂5‑10份、交联剂1‑2份、聚苯基磷酸双酚A酯6‑8份、二溴新戊二醇磷酸酯3‑5份、二苯甲酚磺酸钾5‑7份、八苯基环四硅氧烷2‑4份、聚苯丙双噁唑5‑7份、蒙脱土3‑5份、对位芳酰胺纤维2‑4份、纳米超碳纤维1‑3份、增塑剂2‑4份、分散剂2‑4份。本发明克服了现有技术的不足，不仅能够有效提高电气监测设备材料的阻燃性能，还能有效提升其强度和韧性，进而提升其防爆性能，防止其在发生火灾时被引燃甚至有爆炸的危险，电气监测设备材料整体性能优异，安全性高，适宜推广。
Description
技术领域
本发明涉及电气监测设备生产技术领域，具体涉及一种阻燃防爆电气监测设备材料及其制备方法。
背景技术
电气监测一般是对电气消防安全监测，电气消防安全监测是根据电气设施在运行过程中热辐射监测、声发射、电磁发射等现代物理学现象，采用国际先进的高新技术仪器、设备，结合传统的检查方法对电气设施进行全方位的量化监测。电气消防安全监测主要是针对电力用户，即电压等级在10kV及以下新建、改建和扩建的工业与民用建筑，10kV以上高压及超高压供电系统的监测由电力系统进行。
目前电气监测设备材料的配方组成和生产工艺不合理，导致其阻燃防爆性能较差，尤其在发生火灾时，电气监测设备材料极易被引燃甚至有爆炸的危险，不仅加剧了火灾的蔓延，还大大提高了火灾的危险系数，安全性较低。因此，一种阻燃防爆电气监测设备材料是研究者们研究的热点。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种阻燃防爆电气监测设备材料及其制备方法，本发明克服了现有技术的不足，不仅能够有效提高电气监测设备材料的阻燃性能，还能有效提升其强度和韧性，进而提升其防爆性能，防止其在发生火灾时被引燃甚至有爆炸的危险，电气监测设备材料整体性能优异，安全性高，适宜推广。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种阻燃防爆电气监测设备材料，所述电气监测设备材料由以下重量份的原料制成：呋喃树脂50-60份、环氧树脂5-10份、交联剂1-2份、聚苯基磷酸双酚A酯6-8份、二溴新戊二醇磷酸酯3-5份、二苯甲酚磺酸钾5-7份、八苯基环四硅氧烷2-4份、聚苯丙双噁唑5-7份、蒙脱土3-5份、对位芳酰胺纤维2-4份、纳米超碳纤维1-3份、增塑剂2-4份、分散剂2-4份。
优选的，所述电气监测设备材料由以下重量份的原料制成：呋喃树脂55份、环氧树脂8份、交联剂1.5份、聚苯基磷酸双酚A酯7份、二溴新戊二醇磷酸酯4份、二苯甲酚磺酸钾6份、八苯基环四硅氧烷3份、聚苯丙双噁唑6份、蒙脱土4份、对位芳酰胺纤维3份、纳米超碳纤维2份、增塑剂3份、分散剂3份。
优选的，所述交联剂由N-羟甲基丙烯酰胺、过氧化二异丙苯和二乙醇胺以质量比为3:2:1混合而成。
优选的，所述增塑剂由邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二环己酯和癸二酸二辛酯以质量比为1:1:2混合而成。
优选的，所述分散剂由聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠和三乙基己基磷酸以质量比为4:3:1混合而成。
所述电气监测设备材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将呋喃树脂、环氧树脂和交联剂混合加入高压釜内，升温至200-220℃并升压至6-8MPa，保压渗透1-1.5h后再升压至12-15MPa，保压改性1.5-2h后恢复至常压，再保温静置2-3h得改性基料备用；
(2)将聚苯基磷酸双酚A酯、二溴新戊二醇磷酸酯、二苯甲酚磺酸钾和八苯基环四硅氧烷混合后加入搅拌机中，升温至180-200℃，保温搅拌40-60min后将其混合物置于冷冻机中，并在零下20℃-零下15℃条件下低温保存2-3h，得混合料A备用；
(3)向蒙脱土中加入3-5倍体积的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后将其混合物倒入水浴锅内，并在60-80℃条件下进行恒温水浴加热，保温加热1-2h后高速离心，取滤渣并在80-100℃条件下喷雾干燥20-30min，得改性蒙脱土备用；
(4)将对位芳酰胺纤维和纳米超碳纤维与制得的改性蒙脱土混合，后将其倒入球磨机中混合研磨至过200目筛，再加入聚苯丙双噁唑，搅拌均匀后再将其混合物倒入高速分散机中，升温至140-160℃，高速分散30-50min得混合料B备用；
(5)将制得的混合料A和混合料B混合加入上述步骤(1)中的高压釜内，再加入增塑剂和分散剂，保温混炼3-5h后将其混合物打入注塑机中，注塑成型得到产品。
优选的，所述步骤(1)中调整转速至150-170r/min，步骤(2)中调整转速至130-150r/min，步骤(4)中调整转速至600-800r/min。
优选的，所述步骤(3)中氢氧化钠溶液的浓度为0.8-1.5mol/L。
本发明提供一种阻燃防爆电气监测设备材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明采用呋喃树脂和环氧树脂作为基料，通过二次升压的方式，使得环氧树脂在高温高压条件下对呋喃树脂进行改性，能够有效提高基料的阻燃性能，进而提升电气监测设备材料的整体性能；
(2)本发明添加有聚苯基磷酸双酚A酯、二溴新戊二醇磷酸酯、二苯甲酚磺酸钾和八苯基环四硅氧烷，通过搅拌混合和低温保存的方式，能够有效提高电气监测设备材料的阻燃性能，防止其在发生火灾时被引燃，进而加剧火灾的蔓延，安全性高；
(3)本发明还添加有聚苯丙双噁唑、蒙脱土、对位芳酰胺纤维和纳米超碳纤维，通过先对蒙脱土进行碱化改性，再与其他组分混合研磨并高速分散的方式，能够在保证电气监测设备材料阻燃性能的同时，有效提升其强度和韧性，进而提升其防爆性能，防止电气监测设备材料被引燃后发生爆炸的危险，从而大大降低了火灾的危险系数，电气监测设备材料整体性能优异，适宜推广。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种阻燃防爆电气监测设备材料，所述电气监测设备材料由以下重量份的原料制成：呋喃树脂50份、环氧树脂5份、交联剂1份、聚苯基磷酸双酚A酯6份、二溴新戊二醇磷酸酯3份、二苯甲酚磺酸钾5份、八苯基环四硅氧烷2份、聚苯丙双噁唑5份、蒙脱土3份、对位芳酰胺纤维2份、纳米超碳纤维1份、增塑剂2份、分散剂2份。
其中，所述交联剂由N-羟甲基丙烯酰胺、过氧化二异丙苯和二乙醇胺以质量比为3:2:1混合而成；所述增塑剂由邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二环己酯和癸二酸二辛酯以质量比为1:1:2混合而成；所述分散剂由聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠和三乙基己基磷酸以质量比为4:3:1混合而成。
所述电气监测设备材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将呋喃树脂、环氧树脂和交联剂混合加入高压釜内，升温至200-220℃并升压至6-8MPa，保压渗透1-1.5h后再升压至12-15MPa，保压改性1.5-2h后恢复至常压，再保温静置2-3h得改性基料备用；
(2)将聚苯基磷酸双酚A酯、二溴新戊二醇磷酸酯、二苯甲酚磺酸钾和八苯基环四硅氧烷混合后加入搅拌机中，升温至180-200℃，保温搅拌40-60min后将其混合物置于冷冻机中，并在零下20℃-零下15℃条件下低温保存2-3h，得混合料A备用；
(3)向蒙脱土中加入3-5倍体积的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后将其混合物倒入水浴锅内，并在60-80℃条件下进行恒温水浴加热，保温加热1-2h后高速离心，取滤渣并在80-100℃条件下喷雾干燥20-30min，得改性蒙脱土备用；
(4)将对位芳酰胺纤维和纳米超碳纤维与制得的改性蒙脱土混合，后将其倒入球磨机中混合研磨至过200目筛，再加入聚苯丙双噁唑，搅拌均匀后再将其混合物倒入高速分散机中，升温至140-160℃，高速分散30-50min得混合料B备用；
(5)将制得的混合料A和混合料B混合加入上述步骤(1)中的高压釜内，再加入增塑剂和分散剂，保温混炼3-5h后将其混合物打入注塑机中，注塑成型得到产品。
其中，所述步骤(1)中调整转速至150-170r/min，步骤(2)中调整转速至130-150r/min，步骤(4)中调整转速至600-800r/min；所述步骤(3)中氢氧化钠溶液的浓度为0.8-1.5mol/L。
实施例2：
一种阻燃防爆电气监测设备材料，所述电气监测设备材料由以下重量份的原料制成：呋喃树脂55份、环氧树脂8份、交联剂1.5份、聚苯基磷酸双酚A酯7份、二溴新戊二醇磷酸酯4份、二苯甲酚磺酸钾6份、八苯基环四硅氧烷3份、聚苯丙双噁唑6份、蒙脱土4份、对位芳酰胺纤维3份、纳米超碳纤维2份、增塑剂3份、分散剂3份。
其中，所述交联剂由N-羟甲基丙烯酰胺、过氧化二异丙苯和二乙醇胺以质量比为3:2:1混合而成；所述增塑剂由邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二环己酯和癸二酸二辛酯以质量比为1:1:2混合而成；所述分散剂由聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠和三乙基己基磷酸以质量比为4:3:1混合而成。
所述电气监测设备材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将呋喃树脂、环氧树脂和交联剂混合加入高压釜内，升温至200-220℃并升压至6-8MPa，保压渗透1-1.5h后再升压至12-15MPa，保压改性1.5-2h后恢复至常压，再保温静置2-3h得改性基料备用；
(2)将聚苯基磷酸双酚A酯、二溴新戊二醇磷酸酯、二苯甲酚磺酸钾和八苯基环四硅氧烷混合后加入搅拌机中，升温至180-200℃，保温搅拌40-60min后将其混合物置于冷冻机中，并在零下20℃-零下15℃条件下低温保存2-3h，得混合料A备用；
(3)向蒙脱土中加入3-5倍体积的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后将其混合物倒入水浴锅内，并在60-80℃条件下进行恒温水浴加热，保温加热1-2h后高速离心，取滤渣并在80-100℃条件下喷雾干燥20-30min，得改性蒙脱土备用；
(4)将对位芳酰胺纤维和纳米超碳纤维与制得的改性蒙脱土混合，后将其倒入球磨机中混合研磨至过200目筛，再加入聚苯丙双噁唑，搅拌均匀后再将其混合物倒入高速分散机中，升温至140-160℃，高速分散30-50min得混合料B备用；
(5)将制得的混合料A和混合料B混合加入上述步骤(1)中的高压釜内，再加入增塑剂和分散剂，保温混炼3-5h后将其混合物打入注塑机中，注塑成型得到产品。
其中，所述步骤(1)中调整转速至150-170r/min，步骤(2)中调整转速至130-150r/min，步骤(4)中调整转速至600-800r/min；所述步骤(3)中氢氧化钠溶液的浓度为0.8-1.5mol/L。
实施例3：
一种阻燃防爆电气监测设备材料，所述电气监测设备材料由以下重量份的原料制成：呋喃树脂60份、环氧树脂10份、交联剂2份、聚苯基磷酸双酚A酯8份、二溴新戊二醇磷酸酯5份、二苯甲酚磺酸钾7份、八苯基环四硅氧烷4份、聚苯丙双噁唑7份、蒙脱土5份、对位芳酰胺纤维4份、纳米超碳纤维3份、增塑剂4份、分散剂4份。
其中，所述交联剂由N-羟甲基丙烯酰胺、过氧化二异丙苯和二乙醇胺以质量比为3:2:1混合而成；所述增塑剂由邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二环己酯和癸二酸二辛酯以质量比为1:1:2混合而成；所述分散剂由聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠和三乙基己基磷酸以质量比为4:3:1混合而成。
所述电气监测设备材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将呋喃树脂、环氧树脂和交联剂混合加入高压釜内，升温至200-220℃并升压至6-8MPa，保压渗透1-1.5h后再升压至12-15MPa，保压改性1.5-2h后恢复至常压，再保温静置2-3h得改性基料备用；
(2)将聚苯基磷酸双酚A酯、二溴新戊二醇磷酸酯、二苯甲酚磺酸钾和八苯基环四硅氧烷混合后加入搅拌机中，升温至180-200℃，保温搅拌40-60min后将其混合物置于冷冻机中，并在零下20℃-零下15℃条件下低温保存2-3h，得混合料A备用；
(3)向蒙脱土中加入3-5倍体积的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后将其混合物倒入水浴锅内，并在60-80℃条件下进行恒温水浴加热，保温加热1-2h后高速离心，取滤渣并在80-100℃条件下喷雾干燥20-30min，得改性蒙脱土备用；
(4)将对位芳酰胺纤维和纳米超碳纤维与制得的改性蒙脱土混合，后将其倒入球磨机中混合研磨至过200目筛，再加入聚苯丙双噁唑，搅拌均匀后再将其混合物倒入高速分散机中，升温至140-160℃，高速分散30-50min得混合料B备用；
(5)将制得的混合料A和混合料B混合加入上述步骤(1)中的高压釜内，再加入增塑剂和分散剂，保温混炼3-5h后将其混合物打入注塑机中，注塑成型得到产品。
其中，所述步骤(1)中调整转速至150-170r/min，步骤(2)中调整转速至130-150r/min，步骤(4)中调整转速至600-800r/min；所述步骤(3)中氢氧化钠溶液的浓度为0.8-1.5mol/L。
实施例4：
检测市面上普通的电气监测设备材料和实施例1-3所得电气监测设备材料的阻燃防爆性能，其检测步骤如下：
(1)将市面上普通的电气监测设备材料设置为对照组，实施例1-3中的电气监测设备材料设置为实验组1-3；
(2)将4组电气监测设备材料均制成规格为10×5×5mm的试样，每组试样均制备有2个，采用氧指数(LOI)法的国家标准GB 2406—80，每组试样各取1个，并将其置于真空燃烧室内，通入氧氮混合气体，待试样正常燃烧后检测氧氮混合气体的浓度，即氧指数LOI(％)；
(3)取每组试样剩下的1个，并将其置于空气中进行升温燃烧，观察并记录其第一次点燃有焰燃烧时间(s)及其外观；
(4)将4组电气监测设备材料均制成规格为80×10×4mm的试样，采用ASTM D638标准试验方法，设置标距为50mm，拉伸速度为50m/min，检测并记录各试样的拉伸强度(MPa)和断裂伸长率(％)。
其检测结果如下表所示：
由上表可知，由于实验组2的试样燃烧时所需氧浓度最高、第一次点燃有焰燃烧时间最短且无滴落，同时实验组2的试样其拉伸强度和断裂伸长率均为最高，因此实施例2所制得的电气监测设备材料其阻燃防爆性能最好。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种阻燃防爆电气监测设备材料，其特征在于，所述电气监测设备材料由以下重量份的原料制成：呋喃树脂50-60份、环氧树脂5-10份、交联剂1-2份、聚苯基磷酸双酚A酯6-8份、二溴新戊二醇磷酸酯3-5份、二苯甲酚磺酸钾5-7份、八苯基环四硅氧烷2-4份、聚苯丙双噁唑5-7份、蒙脱土3-5份、对位芳酰胺纤维2-4份、纳米超碳纤维1-3份、增塑剂2-4份、分散剂2-4份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃防爆电气监测设备材料，其特征在于，所述电气监测设备材料由以下重量份的原料制成：呋喃树脂55份、环氧树脂8份、交联剂1.5份、聚苯基磷酸双酚A酯7份、二溴新戊二醇磷酸酯4份、二苯甲酚磺酸钾6份、八苯基环四硅氧烷3份、聚苯丙双噁唑6份、蒙脱土4份、对位芳酰胺纤维3份、纳米超碳纤维2份、增塑剂3份、分散剂3份。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃防爆电气监测设备材料，其特征在于，所述交联剂由N-羟甲基丙烯酰胺、过氧化二异丙苯和二乙醇胺以质量比为3:2:1混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃防爆电气监测设备材料，其特征在于，所述增塑剂由邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二环己酯和癸二酸二辛酯以质量比为1:1:2混合而成。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃防爆电气监测设备材料，其特征在于，所述分散剂由聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠和三乙基己基磷酸以质量比为4:3:1混合而成。
6.一种阻燃防爆电气监测设备材料的制备方法，其特征在于，所述电气监测设备材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将呋喃树脂、环氧树脂和交联剂混合加入高压釜内，升温至200-220℃并升压至6-8MPa，保压渗透1-1.5h后再升压至12-15MPa，保压改性1.5-2h后恢复至常压，再保温静置2-3h得改性基料备用；
(2)将聚苯基磷酸双酚A酯、二溴新戊二醇磷酸酯、二苯甲酚磺酸钾和八苯基环四硅氧烷混合后加入搅拌机中，升温至180-200℃，保温搅拌40-60min后将其混合物置于冷冻机中，并在零下20℃-零下15℃条件下低温保存2-3h，得混合料A备用；
(3)向蒙脱土中加入3-5倍体积的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后将其混合物倒入水浴锅内，并在60-80℃条件下进行恒温水浴加热，保温加热1-2h后高速离心，取滤渣并在80-100℃条件下喷雾干燥20-30min，得改性蒙脱土备用；
(4)将对位芳酰胺纤维和纳米超碳纤维与制得的改性蒙脱土混合，后将其倒入球磨机中混合研磨至过200目筛，再加入聚苯丙双噁唑，搅拌均匀后再将其混合物倒入高速分散机中，升温至140-160℃，高速分散30-50min得混合料B备用；
(5)将制得的混合料A和混合料B混合加入上述步骤(1)中的高压釜内，再加入增塑剂和分散剂，保温混炼3-5h后将其混合物打入注塑机中，注塑成型得到产品。
7.根据权利要求6所述的一种阻燃防爆电气监测设备材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中调整转速至150-170r/min，步骤(2)中调整转速至130-150r/min，步骤(4)中调整转速至600-800r/min。
8.根据权利要求6所述的一种阻燃防爆电气监测设备材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中氢氧化钠溶液的浓度为0.8-1.5mol/L。
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