CN111187560B

CN111187560B - 一种户外母线排用超高压阻燃绝缘粉末及其制备方法

Info

Publication number: CN111187560B
Application number: CN202010249213.3A
Authority: CN
Inventors: 郭剑桥; 虞金卫; 虞宁; 陈琦
Original assignee: Jiangsu Jiangnan Insulative Powder Co ltd
Current assignee: Jiangsu Jiangnan Insulative Powder Co ltd
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2021-05-28
Anticipated expiration: 2040-04-01
Also published as: WO2021196437A1; CN111187560A

Abstract

本发明公开了一种户外母线排用超高压阻燃绝缘粉末及其制备方法，其原料包括如下重量组分：树脂A：10%‑15%，环氧树脂B：10%‑15%，树脂C：25%‑30%，固化剂：15%‑20%，填料：10%‑20%，阻燃剂：5%‑10%，助剂：1%‑3%，上述各组分的重量总和为100%。本发明超高压阻燃绝缘粉末克服了传统环氧绝缘粉末无法在户外恶劣环境下使用的缺点，具有优异的耐候性、耐腐蚀性、出色的电气绝缘性，同时具有高阻燃性。

Description

一种户外母线排用超高压阻燃绝缘粉末及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种户外母线排用超高压阻燃绝缘粉末及其制备方法，属于功能性粉末涂料领域。

背景技术

户外用母线排、避雷针绝缘子常面临着极其恶劣的使用环境，同时还面临着瞬间高压击穿的风险，这就对基材上的涂层要求极高。现有粉末涂料产品分两大块，一类是装饰用粉末涂料，电气绝缘性能不是其首要考虑的，另一类是环氧类绝缘粉末涂料，户外的耐候性较差，同时面对雷电这种瞬间超高压也无济于事，无论装饰性粉末涂料还是环氧类绝缘粉末涂料，瞬间超高压带来的高温都会达到基体树脂的燃点，这些严苛的标准极大地限制了粉末涂料在这些领域的应用。所以，制备一种能够同时满足超耐候性、高电气绝缘性、高阻燃性的绝缘粉末涂料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种户外母线排用超高压阻燃绝缘粉末，国家电网超高压领域指275KV~800KV，在该电压范围内要求绝缘粉末具有现有粉末涂料没有的超耐候性能，高耐压等级，以及高阻燃性。本发明从根本上解决了绝缘粉末在恶劣环境下无法使用的问题，这将极大程度的拓宽绝缘粉末涂料的使用领域，在国家电网改造计划中取代热塑性套管，在军工电子领域取代油漆，为特种领域带来一种全新的技术方案。本发明的另一个目的是提供一种户外母线排用超高压阻燃绝缘粉末的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种户外母线排用超高压阻燃绝缘粉末，其原料包括如下重量组分：

树脂A：10%-15%；

环氧树脂B：10%-15%；

树脂C：25%-30%；

固化剂：15%-20%；

填料：10%-20%；

阻燃剂：5%-10%；

助剂：1%-3%，各组分的重量总和为100%。

优选的，所述树脂A为胺基聚硅氧烷改性类环氧树脂，该树脂利用了胺基聚硅氧烷的耐高低温性能，疏水性，耐候性等优点，在本发明中，将其与高电气绝缘性的环氧树脂B结合，优势互补，环氧当量范围450-1700g/eg。

优选的，所述环氧树脂B的环氧当量范围为1700-2000g/eg，软化点范围85-95℃，本发明选用的环氧树脂B具备低软化点高环氧当量，与本发明选用的树脂A和树脂C配合使用，实现了常规环氧树脂不同时具备的高附着力，高韧性和高强度性能。

优选的，所述树脂C为双戊烯改性聚酯树脂，酸值为30-40mgKOH/g。

优选的，所述固化剂选用N-烷基咪唑接枝的多元酚，羟基当量320-440g/eg；N-烷基咪唑属于含氮的多元环可固化环氧树脂，酚羟基可与环氧基发生交联反应，因此该固化剂结构中具有多个活性基团与环氧树脂交联固化，这将极大程度的提高绝缘粉末的交联密度，将充分提高固化后的产品的机械性能。除此之外该固化剂结构中含有氮元素，在燃烧分解的过程中与可燃物作用促进交联成炭，降低可燃物温度，不产生可燃气体，起到阻燃效果。

优选的，所述填料为硅烷处理过的硅灰石粉和硅烷处理过的硅微粉的混合物，复配比例2:1，目数均在1000目-5000目。本发明硅烷处理过的硅灰石粉和硅微粉均为市售购买，该组合充分发挥了产品自身的耐候性，与阻燃剂协同作用增加阻燃效果，与树脂协同作用增加耐压强度。此外，本发明选用硅烷处理过的填料，与没处理过的区别在于填料与树脂的相容性，经试验，处理过的相容性会更好，成品的各种性能发挥的更加充分。

优选的，所述阻燃剂为磷腈、磷酸酯的混合物，复配比例1:1；本方案中选用复配的有机磷阻燃剂，结合复配的无机硅类填料，形成复合阻燃体系，从成炭、隔氧、隔热、稀释氧浓度角度进行全方位阻燃。

优选的，所述助剂为相容剂、促进剂、流平剂、抗氧剂、消泡剂的混合物。

本发明还公开了所述绝缘粉末的制备方法，采用顺序相接的如下步骤：

（1）将树脂A、树脂B、树脂C、相容剂称取相应的重量份数加入到高速搅拌机中，以800~900r/min搅拌10min，使树脂颗粒混合均匀；

（2）将步骤（1）中的混合物通过双螺杆熔融挤出，熔融段温度100-110℃，机头挤出温度110-120℃，压片机压片，风冷、破碎。

（3）将步骤（2）获得的碎片投入到混料缸中，继而加入相应份数的填料，以800~900r/min搅拌5min；然后加入阻燃剂、固化剂和助剂继续以800~900r/min搅拌10min，使其充分混合均匀；

（4）将步骤（3）中的混合物通过双螺杆熔融挤出，熔融段温度90-100℃，机头挤出温度100-110℃，螺杆中通冷却水。压片机压片，风冷、破碎、空气分级磨造粒、过筛得到成品粉末。

以上加料方法中步骤（1），三种树脂属于不同种类的，虽然经过改性处理，但相容性仍不及同类别的，首先将三种树脂预分散，进一步加入相容剂增容；步骤（2）将三种树脂的混合物熔融挤出也是进一步增加三者的相容性；该加料方法有别于传统的不计顺序的基料填料共混方法：一是将基料填料分开、分步预分散，二是将基料树脂在不参与反应的情况下下一步熔融挤出，极大程度的增加了种类不同的树脂的相容性，保证了交联反应是结构的整体性。

采用本发明的技术方案的有益效果是：

本发明户外用超高压阻燃绝缘粉末，亮点在于三种树脂的复配组合及由阻燃剂、固化剂和填料形成的复合阻燃体系，使得绝缘粉末获得超高的阻燃性能。除此之外该绝缘粉末还具有超耐候性、高绝缘性等优点，开拓了绝缘粉末全新的应用领域；超耐候性，标准条件下耐酸碱、耐溶剂1000h无变化，根据紫外老化周期推算使用寿命大于30年，超高的绝缘性，0.1mm涂层耐压10KV无击穿，高阻燃性，0.3mm试片可通过UL-94测试V0级，几乎不可燃，另外，户外用超高压阻燃绝缘粉末制备方法简单，工艺稳定，是特种领域的理想型材料。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合具体实施例进行阐述，但实施例的内容不具有限定性。

在本发明中，选用助剂为相容剂、促进剂、流平剂、抗氧剂、消泡剂和颜料的混合物。其中可用相容剂包括马来酸酐接枝环氧基、马来酸酐接枝硅氧烷。促进剂、流平剂、抗氧剂、消泡剂和颜料为本领域常规选择。所述绝缘粉末的原料均由市售购得。

本发明选用填料硅灰石粉和硅微粉的目数为1000目-5000目，本发明中优选为2000目，其余适宜的目数（例如1000目、3000目、4000目、5000目）均落入本发明的保护范围。

实施例1

树脂A10%，树脂B15%，树脂C28%，固化剂15.4%，硅烷处理过的硅灰石粉以及硅烷处理过的硅微粉20%（复配重量比例2:1），磷腈与磷酸酯混合物10%（复配重量比例1:1），助剂1.6%，其中相容剂用量占原料总重量的1%。

树脂A为胺基聚硅氧烷改性类环氧树脂，环氧当量范围450-1700g/eg。

树脂B环氧当量范围1700-2000g/eg，软化点范围85-95℃。

树脂C为双戊烯改性聚酯树脂，酸值为30-40mgKOH/g。

固化剂选用N-烷基咪唑接枝的多元酚，羟基当量320-440g/eg。

硅灰石粉和硅微粉均为硅烷处理过的，粒径在1000-5000目之间。

上述户外母线排用超高压阻燃绝缘粉末的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：

（3）将步骤（2）获得的碎片投入到混料缸中，继而加入相应份数的硅烷处理过的硅灰石粉和硅微粉，以800~900r/min搅拌5min；然后加入磷腈、磷酸酯、固化剂、助剂继续以800~900r/min搅拌10min，使其充分混合均匀；

（4）将步骤（3）中的混合物通过双螺杆熔融挤出，熔融段温度90-100℃，机头挤出温度100-110℃，螺杆中通冷却水。压片机压片，风冷、破碎、空气分级磨造粒、过筛，最后经过磁选去除杂质，得到成品粉末；经测试，各项指标列入表1。

实施例2

同实施例1的步骤，不同之处在于各原料的组成重量份为树脂A15%，树脂B15%，树脂C28%，固化剂20%，硅烷处理过的硅灰石粉以及硅烷处理过的硅微粉13%（复配重量比例2:1），磷腈与磷酸酯混合物7.4%（复配重量比例1:1），助剂1.6%，其中相容剂的用量占原料总重量的1%。

制备方法同实施例1。

经测试，各项指标列入表1。

实施例3

同实施例1的步骤，不同之处在于各原料的组成重量份为树脂A15%，树脂B15%，树脂C25%，固化剂（18.3%，硅烷处理过的硅灰石粉以及硅烷处理过的硅微粉20%（复配重量比例2:1），磷腈与磷酸酯混合物5%（复配重量比例1:1），助剂1.7%，其中相容剂的用量占原料总重量的1%。

制备方法同实施例1。

经测试，各项指标列入表1。

实施例4

采用与实施例1相同的制备方法，其中原料重量组成包括：树脂A15%，树脂B10%，树脂C30%，固化剂15%，硅烷处理过的硅灰石粉以及硅烷处理过的硅微粉19%（复配重量比例2:1），磷腈与磷酸酯混合物10%（复配重量比例1:1），助剂1%。

实施例5

采用与实施例1相同的制备方法，其中原料重量组成包括：树脂A15%，树脂B15%，树脂C27%，固化剂20%，硅烷处理过的硅灰石粉以及硅烷处理过的硅微粉10%（复配重量比例2:1），磷腈与磷酸酯混合物10%（复配重量比例1:1），助剂3%。

对比例1

采用与实施例1相同的原料选择，其中不同之处在于其中固化剂为双氰胺。各原料的组成重量份为树脂A（国内采购）12%，树脂B（国内采购）15%，树脂C（市售进口）28%，固化剂15%，硅烷处理过的硅灰石粉以及硅烷处理过的硅微粉17.3%（复配重量比例2:1），磷腈与磷酸酯混合物10%（复配重量比例1:1），助剂2.7%，其中相容剂的用量占原料总重量的2%。

制备方法同实施例1。

经测试，各项指标列入表1。

对比例2

采用与实施例1相同的原料选择，其中不同之处在于填料组分更换为碳酸钙。各原料的组成重量份为树脂A12%，树脂B12%，树脂C27.3%，固化剂18%，碳酸钙18%，磷腈与磷酸酯混合物10%（复配重量比例1:1），助剂2.7%，其中相容剂的用量占原料总重量的2%。

制备方法同实施例1。

经测试，各项指标列入表1。

对比例3

采用与实施例1相同的原料选择，其中不同之处在于填料组分更换为未处理过的硅灰石粉和硅微粉的混合物。各原料的组成重量份为树脂A10%，树脂B15%，树脂C30%，固化剂20%，硅灰石粉以及硅微粉13.4%（复配重量比例2:1），磷腈与磷酸酯混合物10%（复配重量比例1:1），助剂1.6%，其中相容剂的用量占原料总重量的1%。

制备方法同实施例1。

经测试，各项指标列入表1。

表1

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种户外母线排用超高压阻燃绝缘粉末，其特征在于，其原料包括如下重量组分：

树脂A：10%-15%；

树脂B：10%-15%；

树脂C：25%-30%；

固化剂：15%-20%；

填料：10%-20%；

阻燃剂：5%-10%；

助剂：1%-3%；上述各组分的重量总和为100%；

所述树脂A为胺基聚硅氧烷改性类环氧树脂；

所述树脂B为环氧当量范围1700-2000g/eg，软化点范围85-95℃的环氧树脂；

所述树脂C为双戊烯改性聚酯树脂；

所述固化剂选用N-烷基咪唑接枝的多元酚，羟基当量320-440g/eg；

所述填料为硅烷处理过的硅灰石粉和硅烷处理过的硅微粉的混合物，复配重量比例2:1，目数均在1000目-5000目；

所述阻燃剂为磷腈、磷酸酯的混合物，复配重量比例1:1；

所述助剂为相容剂、促进剂、流平剂、抗氧剂、消泡剂和颜料的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种户外母线排用超高压阻燃绝缘粉末，其特征在于：所述树脂A的环氧当量范围450-1700g/eg。

3.根据权利要求1所述的一种户外母线排用超高压阻燃绝缘粉末，其特征在于：所述树脂C的酸值为30-40mgKOH/g。

4.一种如权利要求1-3中任意一项所述的绝缘粉末的制备方法，其特征在于：采用顺序相接的如下步骤：

（2）将步骤（1）中的混合物通过双螺杆熔融挤出，熔融段温度100-110℃，机头挤出温度110-120℃，压片机压片，风冷、破碎；

（3）将步骤（2）获得的碎片投入到混料缸中，继而加入相应份数的填料，以800~900r/min搅拌5min；然后加入固化剂、阻燃剂和助剂继续以800~900r/min搅拌10min，使其充分混合均匀；

（4）将步骤（3）中的混合物通过双螺杆熔融挤出，熔融段温度90-100℃，机头挤出温度100-110℃，螺杆中通冷却水；压片机压片，风冷、破碎、空气分级磨造粒、过筛得到成品粉末。