CN112143058B - 一种电容器盖板复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电容器盖板复合材料及其制备方法，涉及电容器盖板加工技术领域。所述电容器盖板复合材料由以下原料制成：特种天然橡胶、聚乙烯、酚醛树脂、陶瓷纤维、玄武岩纤维、磷酸二氢铝、十二烷基硫酸钠、抗氧化剂、间苯二甲酸、增溶剂、增塑剂、阻燃剂，其制备方法主要包括：基料混合改性、基料二次混合、辅料煅烧、多段混合等步骤。本发明克服了现有技术的不足，提高了电容器盖板的耐热氧老化性能，使其具有优良的绝缘性的同时保证其使用寿命，减少经济损耗。
Description
技术领域
本发明涉及电容器盖板加工技术领域，具体涉及一种电容器盖板复合材料及其制备方法。
背景技术
电容器是由两个电极及其间的介质材料构成的。介质材料是一种电介质，当被置于两块带有等量异性电荷的平行极板间的电场中时，由于极化而在介质表面产生极化电荷，遂使束缚在极板上的电荷相应增加，维持极板间的电位差不变。这电容器中储存的电量Q等于电容量C与电极间的电位差U的乘积。电容量与极板面积和介电材料的介电常数ε成正比，与介电材料厚度(即极板间的距离)成反比。
电容器盖板是电容器上的一个关键配件，而电容器又是电机里面的核心零部件。随着电机不停地运转而发热，加上受极端恶劣天气的影响，电容器的使用寿命也会受到影。
为了提升电容器盖板的使用寿命，通常需要对电容器盖板的绝缘性和耐热耐老化性能进行改进，以满足电容器的使用。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种电容器盖板复合材料及其制备方法，提高了电容器盖板的耐热氧老化性能，使其具有优良的绝缘性的同时保证其使用寿命，减少经济损耗。
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：
一种电容器盖板复合材料，所述电容器盖板复合材料由以下重量份的原料制成：特种天然橡胶35-40份、聚乙烯16-20份、酚醛树脂10-12份、陶瓷纤维4-6份、玄武岩纤维1-6份、磷酸二氢铝2-4份、十二烷基硫酸钠1-2份、抗氧化剂2-5份、间苯二甲酸1-4份、增溶剂1-3份、增塑剂2-3份、阻燃剂2-3份。
其中特种天然橡胶为环氧化天然橡胶，其制备方法包括以下步骤：
(1)取天然橡胶混合加入过氧酸，置于反应釜中密闭升温至80-100℃混合搅拌均匀后，取出得环氧天然橡胶备用；
(2)将上述环氧天然橡胶加入过氧化二苯甲酰和马来酸酐置于混炼机中于200-220℃的高温环境下进行混炼40-50min，后再加入三元乙丙橡胶继续混炼1-2h后挤出得特种天然橡胶。
优选的，所述抗氧化剂为对苯二胺、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸双酯质量比2∶2∶1的混合物。
优选的，所述阻燃剂为次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐质量比2∶3的混合物。
所述电容器盖板复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)基料混合改性：将聚乙烯、酚醛树脂混合后加入十二烷基硫酸钠置于高压反应釜中，升温升压搅拌均匀后取出冷却，研磨成粉，得混合粉末备用；
(2)基料二次混合：将特种天然橡胶置于反应釜中高温热融，后再加入上述混合粉末和增溶剂进行保温搅拌均匀，得混合基料备用；
(3)辅料煅烧：将陶瓷纤维和玄武岩纤维混合置于高温煅烧炉中进行煅烧后取出置于研磨机中研磨成粉，后将粉末置于盐酸溶液中混合搅拌后离心，将沉淀物清洗后干燥得混合粉末备用；
(4)多段混合：将混合基料置于混炼机中加入磷酸二氢铝、十二烷基硫酸钠混炼60-80min，再加入混合粉末和间苯二甲酸继续混炼40-50min，后加入抗氧化剂、阻燃剂、增塑剂混炼100-120min后挤出得电容器盖板复合材料。
优选的，所述步骤(1)中升温升压的温度为150-160℃，压强为25-30MPa，且搅拌的时间为60-80min。
优选的，所述步骤(2)中高温热熔的温度为250-280℃，且保温搅拌的时间为40-50min。
优选的，所述步骤(3)中高温煅烧的温度的为350-400℃，且混合的盐酸溶液为1％的盐酸水溶液，且混合时间为15-20min。
优选的，所述步骤(4)中加入磷酸二氢铝、十二烷基硫酸钠混炼的温度为200-220℃，加入混合粉末和间苯二甲酸继续混炼的温度为240-250℃，加入抗氧化剂、阻燃剂、增塑剂混炼的温度为250-270℃。
本发明提供一种电容器盖板复合材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明采用特种天然橡胶、聚乙烯、酚醛树脂为主要基料，有效保证了所得材料的绝缘性，同时提升产品的耐热性能。
(2)本发明添加陶瓷纤维、玄武岩纤维、磷酸二氢铝等物质，进一步提升产品的耐高温老化性能。
(3)本发明在制备过程中采用对陶瓷纤维和玄武岩纤维混合煅烧后浸酸处理，使其表面呈不规则状，便于后期与基料混合，提升均匀性的同时，进一步提升耐热性能。
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：
一种电容器盖板复合材料，所述电容器盖板复合材料由以下重量份的原料制成：特种天然橡胶35份、聚乙烯16份、酚醛树脂10份、陶瓷纤维4份、玄武岩纤维1份、磷酸二氢铝2份、十二烷基硫酸钠1份、抗氧化剂2份、间苯二甲酸1份、增溶剂1份、增塑剂2份、阻燃剂2份。
其中特种天然橡胶为环氧化天然橡胶，其制备方法包括以下步骤：
(1)取天然橡胶混合加入过氧酸，置于反应釜中密闭升温至80℃混合搅拌均匀后，取出得环氧天然橡胶备用；
(2)将上述环氧天然橡胶加入过氧化二苯甲酰和马来酸酐置于混炼机中于200℃的高温环境下进行混炼40min，后再加入三元乙丙橡胶继续混炼1h后挤出得特种天然橡胶。
其中，所述抗氧化剂为对苯二胺、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸双酯质量比2∶2∶1的混合物；所述阻燃剂为次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐质量比2∶3的混合物。
所述电容器盖板复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)基料混合改性：将聚乙烯、酚醛树脂混合后加入十二烷基硫酸钠置于高压反应釜中，升温至150℃，升压至25MPa，搅拌60min后取出冷却，研磨成粉，得混合粉末备用；
(2)基料二次混合：将特种天然橡胶置于反应釜中在250℃高温下热融，后再加入上述混合粉末和增溶剂进行保温搅拌40min，得混合基料备用；
(3)辅料煅烧：将陶瓷纤维和玄武岩纤维混合置于高温煅烧炉中在350℃温度下进行煅烧后取出置于研磨机中研磨成粉，后将粉末置于1％的盐酸水溶液中混合搅拌15min后离心，将沉淀物清洗后干燥得混合粉末备用；
(4)多段混合：将混合基料置于混炼机中加入磷酸二氢铝、十二烷基硫酸钠于200℃温度下混炼60min，再加入混合粉末和间苯二甲酸于240℃温度下继续混炼40min，后加入抗氧化剂、阻燃剂、增塑剂于250℃温度下混炼100min后挤出得电容器盖板复合材料。
实施例2：
一种电容器盖板复合材料，所述电容器盖板复合材料由以下重量份的原料制成：特种天然橡胶40份、聚乙烯20份、酚醛树脂12份、陶瓷纤维6份、玄武岩纤维6份、磷酸二氢铝4份、十二烷基硫酸钠2份、抗氧化剂5份、间苯二甲酸4份、增溶剂3份、增塑剂3份、阻燃剂3份。
其中特种天然橡胶为环氧化天然橡胶，其制备方法包括以下步骤：
(1)取天然橡胶混合加入过氧酸，置于反应釜中密闭升温至100℃混合搅拌均匀后，取出得环氧天然橡胶备用；
(2)将上述环氧天然橡胶加入过氧化二苯甲酰和马来酸酐置于混炼机中于220℃的高温环境下进行混炼50min，后再加入三元乙丙橡胶继续混炼2h后挤出得特种天然橡胶。
其中，所述抗氧化剂为对苯二胺、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸双酯质量比2∶2∶1的混合物；所述阻燃剂为次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐质量比2∶3的混合物。
所述电容器盖板复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)基料混合改性：将聚乙烯、酚醛树脂混合后加入十二烷基硫酸钠置于高压反应釜中，升温至160℃，升压至30MPa，搅拌80min后取出冷却，研磨成粉，得混合粉末备用；
(2)基料二次混合：将特种天然橡胶置于反应釜中在280℃高温下热融，后再加入上述混合粉末和增溶剂进行保温搅拌50min，得混合基料备用；
(3)辅料煅烧：将陶瓷纤维和玄武岩纤维混合置于高温煅烧炉中在400℃温度下进行煅烧后取出置于研磨机中研磨成粉，后将粉末置于1％的盐酸水溶液中混合搅拌20min后离心，将沉淀物清洗后干燥得混合粉末备用；
(4)多段混合：将混合基料置于混炼机中加入磷酸二氢铝、十二烷基硫酸钠于220℃温度下混炼80min，再加入混合粉末和间苯二甲酸于250℃温度下继续混炼50min，后加入抗氧化剂、阻燃剂、增塑剂于270℃温度下混炼120min后挤出得电容器盖板复合材料。
实施例3：
一种电容器盖板复合材料，所述电容器盖板复合材料由以下重量份的原料制成：特种天然橡胶38份、聚乙烯18份、酚醛树脂11份、陶瓷纤维5份、玄武岩纤维3.5份、磷酸二氢铝3份、十二烷基硫酸钠1.5份、抗氧化剂3.5份、间苯二甲酸2.5份、增溶剂2份、增塑剂2.5份、阻燃剂2.5份。
其中特种天然橡胶为环氧化天然橡胶，其制备方法包括以下步骤：
(1)取天然橡胶混合加入过氧酸，置于反应釜中密闭升温至80-100℃混合搅拌均匀后，取出得环氧天然橡胶备用；
(2)将上述环氧天然橡胶加入过氧化二苯甲酰和马来酸酐置于混炼机中于210℃的高温环境下进行混炼45min，后再加入三元乙丙橡胶继续混炼1.5h后挤出得特种天然橡胶。
其中，所述抗氧化剂为对苯二胺、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸双酯质量比2∶2∶1的混合物；所述阻燃剂为次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐质量比2∶3的混合物。
所述电容器盖板复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)基料混合改性：将聚乙烯、酚醛树脂混合后加入十二烷基硫酸钠置于高压反应釜中，升温至155℃，升压至28MPa，搅拌70min后取出冷却，研磨成粉，得混合粉末备用；
(2)基料二次混合：将特种天然橡胶置于反应釜中在265℃高温下热融，后再加入上述混合粉末和增溶剂进行保温搅拌45min，得混合基料备用；
(3)辅料煅烧：将陶瓷纤维和玄武岩纤维混合置于高温煅烧炉中在380℃温度下进行煅烧后取出置于研磨机中研磨成粉，后将粉末置于1％的盐酸水溶液中混合搅拌18min后离心，将沉淀物清洗后干燥得混合粉末备用；
(4)多段混合：将混合基料置于混炼机中加入磷酸二氢铝、十二烷基硫酸钠于210℃温度下混炼70min，再加入混合粉末和间苯二甲酸于245℃温度下继续混炼45min，后加入抗氧化剂、阻燃剂、增塑剂于260℃温度下混炼110min后挤出得电容器盖板复合材料。
对比例1
一种电容器盖板复合材料，所述电容器盖板复合材料由以下重量份的原料制成：天然橡胶38份、聚乙烯18份、酚醛树脂11份、陶瓷纤维5份、玄武岩纤维3.5份、磷酸二氢铝3份、十二烷基硫酸钠1.5份、抗氧化剂3.5份、间苯二甲酸2.5份、增溶剂2份、增塑剂2.5份、阻燃剂2.5份。
其中，所述抗氧化剂为对苯二胺、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸双酯质量比2∶2∶1的混合物；所述阻燃剂为次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐质量比2∶3的混合物。
所述电容器盖板复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)基料混合改性：将聚乙烯、酚醛树脂混合后加入十二烷基硫酸钠置于高压反应釜中，升温至155℃，升压至28MPa，搅拌70min后取出冷却，研磨成粉，得混合粉末备用；
(2)基料二次混合：将天然橡胶置于反应釜中在265℃高温下热融，后再加入上述混合粉末和增溶剂进行保温搅拌45min，得混合基料备用；
(3)辅料煅烧：将陶瓷纤维和玄武岩纤维混合置于高温煅烧炉中在380℃温度下进行煅烧后取出置于研磨机中研磨成粉，后将粉末置于1％的盐酸水溶液中混合搅拌18min后离心，将沉淀物清洗后干燥得混合粉末备用；
(4)多段混合：将混合基料置于混炼机中加入磷酸二氢铝、十二烷基硫酸钠于210℃温度下混炼70min，再加入混合粉末和间苯二甲酸于245℃温度下继续混炼45min，后加入抗氧化剂、阻燃剂、增塑剂于260℃温度下混炼110min后挤出得电容器盖板复合材料。
对比例2
一种电容器盖板复合材料，所述电容器盖板复合材料由以下重量份的原料制成：特种天然橡胶38份、聚乙烯18份、酚醛树脂11份、陶瓷纤维5份、玄武岩纤维3.5份、磷酸二氢铝3份、十二烷基硫酸钠1.5份、抗氧化剂3.5份、间苯二甲酸2.5份、增溶剂2份、增塑剂2.5份、阻燃剂2.5份。
其中特种天然橡胶为环氧化天然橡胶，其制备方法包括以下步骤：
(1)取天然橡胶混合加入过氧酸，置于反应釜中密闭升温至80-100℃混合搅拌均匀后，取出得环氧天然橡胶备用；
(2)将上述环氧天然橡胶加入过氧化二苯甲酰和马来酸酐置于混炼机中于210℃的高温环境下进行混炼45min，后再加入三元乙丙橡胶继续混炼1.5h后挤出得特种天然橡胶。
其中，所述抗氧化剂为对苯二胺、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸双酯质量比2∶2∶1的混合物；所述阻燃剂为次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐质量比2∶3的混合物。
所述电容器盖板复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)基料混合改性：将聚乙烯、酚醛树脂混合后加入十二烷基硫酸钠置于高压反应釜中，升温至155℃，升压至28MPa，搅拌70min后取出冷却，研磨成粉，得混合粉末备用；
(2)基料二次混合：将特种天然橡胶置于反应釜中在265℃高温下热融，后再加入上述混合粉末和增溶剂进行保温搅拌45min，得混合基料备用；
(3)辅料煅烧：将陶瓷纤维和玄武岩纤维混合置于高温煅烧炉中在380℃温度下进行煅烧后取出置于研磨机中研磨成粉，得混合粉末备用；
(4)多段混合：将混合基料置于混炼机中加入磷酸二氢铝、十二烷基硫酸钠于210℃温度下混炼70min，再加入混合粉末和间苯二甲酸于245℃温度下继续混炼45min，后加入抗氧化剂、阻燃剂、增塑剂于260℃温度下混炼110min后挤出得电容器盖板复合材料。
检测：
选取上述实施例1-3和对比例1-2所得的材料进行绝缘性检测，同时检测各组材料在10℃、30℃、50℃和80℃温度下的人工老化时间，结果如下表所示：
由上表可知本发明所制得电容器盖板材料具有优越的绝缘性和耐热老化性。
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)
1.一种电容器盖板复合材料，其特征在于，所述电容器盖板复合材料由以下重量份的原料制成：特种天然橡胶35-40份、聚乙烯16-20份、酚醛树脂10-12份、陶瓷纤维4-6份、玄武岩纤维1-6份、磷酸二氢铝2-4份、十二烷基硫酸钠1-2份、抗氧化剂2-5份、间苯二甲酸1-4份、增溶剂1-3份、增塑剂2-3份、阻燃剂2-3份，
其中特种天然橡胶为环氧化天然橡胶，其制备方法包括以下步骤：
(1)取天然橡胶混合加入过氧酸，置于反应釜中密闭升温至80-100℃混合搅拌均匀后，取出得环氧天然橡胶备用；
(2)将上述环氧天然橡胶加入过氧化二苯甲酰和马来酸酐置于混炼机中于200-220℃的高温环境下进行混炼40-50min，后再加入三元乙丙橡胶继续混炼1-2h后挤出得特种天然橡胶。
2.根据权利要求1所述的种电容器盖板复合材料，其特征在于：所述抗氧化剂为对苯二胺、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸双酯质量比2∶2∶1的混合物。
3.根据权利要求1所述的种电容器盖板复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐质量比2∶3的混合物。
4.一种如权利要求1所述的电容器盖板复合材料的制备方法，其特征在于：所述电容器盖板复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)基料混合改性：将聚乙烯、酚醛树脂混合后加入十二烷基硫酸钠置于高压反应釜中，升温升压搅拌均匀后取出冷却，研磨成粉，得混合粉末备用；
(2)基料二次混合：将特种天然橡胶置于反应釜中高温热融，后再加入上述混合粉末和增溶剂进行保温搅拌均匀，得混合基料备用；
(3)辅料煅烧：将陶瓷纤维和玄武岩纤维混合置于高温煅烧炉中进行煅烧后取出置于研磨机中研磨成粉，后将粉末置于盐酸溶液中混合搅拌后离心，将沉淀物清洗后干燥得混合粉末备用；
(4)多段混合：将混合基料置于混炼机中加入磷酸二氢铝、十二烷基硫酸钠混炼60-80min，再加入混合粉末和间苯二甲酸继续混炼40-50min，后加入抗氧化剂、阻燃剂、增塑剂混炼100-120min后挤出得电容器盖板复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种电容器盖板复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中升温升压的温度为150-160℃，压强为25-30MPa，且搅拌的时间为60-80min。
6.根据权利要求4所述的一种电容器盖板复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中高温热熔的温度为250-280℃，且保温搅拌的时间为40-50min。
7.根据权利要求4所述的一种电容器盖板复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中高温煅烧的温度的为350-400℃，且混合的盐酸溶液为1％的盐酸水溶液，且混合时间为15-20min。
8.根据权利要求4所述的一种电容器盖板复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中加入磷酸二氢铝、十二烷基硫酸钠混炼的温度为200-220℃，加入混合粉末和间苯二甲酸继续混炼的温度为240-250℃，加入抗氧化剂、阻燃剂、增塑剂混炼的温度为250-270℃。
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