CN115873307A - 改性纳米氧化铝颗粒及其制备方法、防电晕材料及其制备方法 - Google Patents
改性纳米氧化铝颗粒及其制备方法、防电晕材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115873307A CN115873307A CN202111146002.8A CN202111146002A CN115873307A CN 115873307 A CN115873307 A CN 115873307A CN 202111146002 A CN202111146002 A CN 202111146002A CN 115873307 A CN115873307 A CN 115873307A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alumina particles
- nano alumina
- modified nano
- corona
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 106
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 102
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims abstract description 19
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N antimony trioxide Chemical compound O=[Sb]O[Sb]=O ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 10
- BZQKBFHEWDPQHD-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4,5-pentabromo-6-[2-(2,3,4,5,6-pentabromophenyl)ethyl]benzene Chemical group BrC1=C(Br)C(Br)=C(Br)C(Br)=C1CCC1=C(Br)C(Br)=C(Br)C(Br)=C1Br BZQKBFHEWDPQHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 9
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 claims description 7
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L [dibutyl(dodecanoyloxy)stannyl] dodecanoate Chemical group CCCCCCCCCCCC(=O)O[Sn](CCCC)(CCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCC UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000012975 dibutyltin dilaurate Substances 0.000 claims description 6
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 claims description 5
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims description 5
- KKKDZZRICRFGSD-UHFFFAOYSA-N 1-benzylimidazole Chemical compound C1=CN=CN1CC1=CC=CC=C1 KKKDZZRICRFGSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UUEWCQRISZBELL-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropane-1-thiol Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCS UUEWCQRISZBELL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOC(=O)C(C)=C XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TVJPBVNWVPUZBM-UHFFFAOYSA-N [diacetyloxy(methyl)silyl] acetate Chemical compound CC(=O)O[Si](C)(OC(C)=O)OC(C)=O TVJPBVNWVPUZBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 4
- NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(trimethoxy)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C=C NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims description 4
- WHQSYGRFZMUQGQ-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylformamide;hydrate Chemical compound O.CN(C)C=O WHQSYGRFZMUQGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KBJFYLLAMSZSOG-UHFFFAOYSA-N n-(3-trimethoxysilylpropyl)aniline Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCNC1=CC=CC=C1 KBJFYLLAMSZSOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 3
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 17
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 12
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 11
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- VBLZTUCAWYJIMG-UHFFFAOYSA-M 1-benzyl-3-methylimidazol-3-ium;bromide Chemical compound [Br-].CN1C=C[N+](CC=2C=CC=CC=2)=C1 VBLZTUCAWYJIMG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 150000002923 oximes Chemical class 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920003055 poly(ester-imide) Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种改性纳米氧化铝颗粒及其制备方法、防电晕材料及其制备方法,改性纳米氧化铝的制备方法包括将纳米氧化铝颗粒加入分散剂中分散,加入助剂和第一硅烷偶联剂,超声分散,装袋,利用电子束或伽玛射线进行辐照,然后离心分离,经洗涤、干燥,得改性纳米氧化铝颗粒;防电晕材料的制备方法包括将硅橡胶、部分第二硅烷偶联剂溶于溶剂中,搅拌,加增强剂,搅拌,加改性纳米氧化铝颗粒,搅拌,加阻燃剂搅拌,减压蒸馏,再加另一部分第二硅烷偶联剂和催化剂搅拌,固化,得防电晕材料。本发明的方法改性效果好,可快速高效地制备防电晕材料,防电晕材料具有高绝缘导热性、高起电晕电压等性能,材料包覆在高压输电导线上可有效降低电晕噪声。
Description
技术领域
本发明属于输变电工程环保技术领域,涉及一种高压输电线路防电晕材料改性方法及其产物,具体涉及一种防电晕材料的制备方法及防电晕材料。
背景技术
随着特高压交直流输电网的建设,高压输电线路电晕放电问题日益突出,伴随电晕放电产生的电磁污染、电晕噪声引起的环保纠纷也日趋增多。输电线路不可避免的会跨越或邻近民房,其电晕噪声会对居民生活产生一定影响,特别是在雨天其影响更为显著,目前还没有较好的解决方法。国内外学者在电晕机理及可听噪声预测模型方面已有大量研究,但缺乏有效的电晕噪声控制手段。目前常用的防电晕涂料RTV和PRTV在绝缘子等陶瓷器件上运用效果良好,但由于导热性差不适用于输电导线。如能研发出高导热、起电晕电压高的绝缘材料,以及提出切实可行的安装方式,将有效降低电晕噪声,产生良好的环保效益和经济效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种改性效果好的改性纳米氧化铝颗粒及其制备方法,还提供一种快速高效、工艺简单、成本低廉且无污染的防电晕材料的制备方法以及具有高导热性、高起电晕电压等性能的防电晕材料。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案。
一种改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,包括以下步骤:将纳米氧化铝颗粒加入分散剂中进行分散,然后加入助剂,所述助剂包括苄基咪唑离子液体盐类、苯酚和苯甲酸盐中的一种或多种的混合,再加入第一硅烷偶联剂作为改性剂,超声分散后,装袋,利用电子束或伽玛射线进行辐照,以接枝改性纳米氧化铝颗粒,辐照剂量为10kGy~500kGy,辐照后,将辐照产物离心分离,经洗涤、干燥,得到改性纳米氧化铝颗粒。
上述的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,优选的,所述辐照采用常温常压条件进行,所述电子束来源于能量≥0.4MeV的电子加速器,所述伽玛射线来源于能量≥0.4MeV的钴源,和/或,所述辐照剂量为10kGy~150kGy。
上述的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,优选的,所述纳米氧化铝颗粒、分散剂、助剂、第一硅烷偶联剂的添加比例为20g~100g∶1000mL~5000mL∶0.5g~5g∶10g~100g。
上述的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,优选的,所述纳米氧化铝颗粒的平均粒径范围为20nm~100nm。
上述的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,优选的,所述分散剂包括水、甲醇、乙醇和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种的混合;
和/或,所述第一硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种的混合。
上述的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,优选的,所述超声分散的时间为5min~60min,和/或,所述装袋为分装至PE袋中,和/或,所述洗涤为采用蒸馏水与乙醇交替洗涤,和/或,所述干燥为真空干燥,所述真空干燥的温度为10℃~100℃,所述真空干燥的时间为1h~48h。
作为一个总的技术构思,本发明还提供一种上述的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法制得的改性纳米氧化铝颗粒。
作为一个总的技术构思,本发明还提供一种防电晕材料的制备方法,包括以下步骤:按质量份计,将50份~100份硅橡胶、1份~6份第二硅烷偶联剂溶解到溶剂中,搅拌,加入10份~25份增强剂,搅拌,加入1份~15份上述改性纳米氧化铝颗粒的制备方法制得的改性纳米氧化铝颗粒,搅拌,再加入0.1份~5份阻燃剂,搅拌,然后进行减压蒸馏并收集1mL~5mL溶剂,再补充5mL~10mL溶剂后,加入4份~14份第二硅烷偶联剂、0.1份~2份催化剂,搅拌,经固化后,得到改性防电晕材料。
上述的防电晕材料的制备方法,优选的,所述硅橡胶为107硅橡胶,所述增强剂为气相白炭黑,所述第二硅烷偶联剂为甲基三丁酮肟基硅烷,所述阻燃剂为十溴联苯乙烷和三氧化二锑,所述催化剂为二丁基二月桂酸锡,和/或,所述溶剂为苯、甲苯、二甲苯、N-甲基吡咯烷酮和石油醚中的一种或多种的混合。
上述的防电晕材料的制备方法,优选的,所述十溴联苯乙烷与三氧化二锑以3∶1的质量比进行组合。
作为一个总的技术构思,本发明还提供一种上述的防电晕材料的制备方法制得的防电晕材料。
本发明的防电晕材料为用于高压输电线路的防电晕材料。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
首先,本发明在改性剂、助剂、分散剂共存的条件下利用电子束或伽玛射线对纳米氧化铝颗粒进行改性,助剂主要用于清除氧化型自由基,避免其对目标产物的影响,采用这种方法的改性效率高,成本低,且可以提升改性纳米氧化铝颗粒在硅橡胶中的分散性。传统的改性基本都是基于不同填充材料的物理混合,存在局部混合不均,尤其是多重关键功能改性剂共存时,其混合的均匀性与基质的作用力会影响其性能,比如电场、导热等性能。因此,本发明利用辐射技术使改性剂直接进行化学改性,促使其在体系中以键合形式存在,将会进一步提升产品使用性能。本发明以硅橡胶为基料,采用渐进添加的方式进行产品制备,相对于采用聚酰亚胺、聚酯亚胺以及聚酰胺酰亚胺类材料来说,产品质量较轻;添加催化剂有利于加速基体硅橡胶硫化交联,缩短加工时间,同时,增强剂、阻燃剂等可进一步协同提升所得材料的机械强度、疏水性以及安全性等。
本发明的方法在辐射改性纳米氧化铝环节上,具有接枝率高、快速高效和绿色环保等优点,在防电晕材料制备环节也具有改性剂用量少、材料防污闪性能改善明显等特点。因此,与传统方法相比,本发明在制备高压输电线路防电晕材料方面具有工艺简单、效果好、成本低廉且无污染等优点,采用该制备方法制得的防电晕材料具有高疏水性、高起晕电压、稳定的机械性能和良好的耐热性等优点。
附图说明
图1为未改性的纳米氧化铝颗粒、本发明实施例1、2、3中改性纳米氧化铝颗粒的扫描电镜SEM图,其中,A是未改性的纳米氧化铝颗粒,B是实施例1的改性纳米氧化铝颗粒,C是实施例2的改性纳米氧化铝颗粒,D是实施例3的改性纳米氧化铝颗粒。
图2为未改性的纳米氧化铝颗粒、本发明实施例1、2、3中改性纳米氧化铝颗粒的热失重分析图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
一种改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,包括以下步骤:将纳米氧化铝颗粒加入分散剂中进行分散,然后加入助剂,助剂包括苄基咪唑离子液体盐类、苯酚和苯甲酸盐中的一种或多种的混合,再加入第一硅烷偶联剂作为改性剂,超声分散后,装袋,利用电子束或伽玛射线进行辐照,以接枝改性纳米氧化铝颗粒,辐照剂量为10kGy~500kGy,辐照后,将辐照产物离心分离,经洗涤、干燥,得到改性纳米氧化铝颗粒。
本实施方式中,辐照采用常温常压条件进行,电子束来源于能量≥0.4MeV的电子加速器,伽玛射线来源于能量≥0.4MeV的钴源,和/或,辐照剂量为10kGy~150kGy。
本实施方式中,纳米氧化铝颗粒、分散剂、助剂、第一硅烷偶联剂的添加比例为20g~100g∶1000mL~5000mL∶0.5g~5g∶10g~100g。
本实施方式中,纳米氧化铝颗粒的平均粒径范围为20nm~100nm。
本实施方式中,分散剂包括水、甲醇、乙醇和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种的混合;和/或,第一硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种的混合。
本实施方式中,超声分散的时间为5min~60min,和/或,装袋为分装至PE袋中,和/或,洗涤为采用蒸馏水与乙醇交替洗涤,和/或,干燥为真空干燥,真空干燥的温度为10℃~100℃,真空干燥的时间为1h~48h。
一种防电晕材料的制备方法,包括以下步骤:按质量份计,将50份~100份硅橡胶、1份~6份第二硅烷偶联剂溶解到溶剂中,搅拌,加入10份~25份增强剂,搅拌,加入1份~15份上述制备方法制得的改性纳米氧化铝颗粒,搅拌,再加入0.1份~5份阻燃剂,搅拌,然后进行减压蒸馏并收集1mL~5mL溶剂,再补充5mL~10mL溶剂后,加入4份~14份第二硅烷偶联剂、0.1份~2份催化剂,搅拌,经固化后,得到改性防电晕材料。
本实施方式中,硅橡胶为107硅橡胶,增强剂为气相白炭黑,第二硅烷偶联剂为甲基三丁酮肟基硅烷,阻燃剂为十溴联苯乙烷和三氧化二锑,催化剂为二丁基二月桂酸锡,和/或,溶剂为苯、甲苯、二甲苯、N-甲基吡咯烷酮和石油醚中的一种或多种的混合。
本实施方式中,十溴联苯乙烷与三氧化二锑以3∶1的质量比进行组合。
本实施方式中,防电晕材料为用于高压输电线路的防电晕材料。
实施例1
一种本发明的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,包括以下步骤:
称取20g平均粒径为40nm的纳米氧化铝颗粒加入到体积分数为20g/L、1000mL乙醇溶液中进行分散,然后加入0.5g 1-苄基-3-甲基咪唑溴盐作为助剂,再加入10g的氨丙基三乙氧基硅烷,于室温下超声分散20min,将所得分散液每100mL分装到一个20×15cm的PE袋中,在常温常压下,利用0.4MeV以上电子加速器辐射源,进行80kGy的剂量辐照,通过共辐射接枝技术改性纳米氧化铝颗粒,辐照后,将辐照产物离心分离,经蒸馏水与乙醇交替洗涤、于60℃真空干燥24h,得到改性纳米氧化铝颗粒。
实施例2
一种本发明的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,包括以下步骤:
称取20g平均粒径为40nm的纳米氧化铝颗粒加入到体积分数为20g/L、1000mL乙醇溶液中进行分散,然后加入0.5g 1-苄基-3-甲基咪唑溴盐作为助剂,再加入16g的氨丙基三乙氧基硅烷,于室温下超声分散20min,将所得分散液每100mL分装到一个20×15cm的PE袋中,在常温常压下,利用0.4MeV以上电子加速器辐射源,进行80kGy的剂量辐照,通过共辐射接枝技术改性纳米氧化铝颗粒,辐照后,将辐照产物离心分离,经蒸馏水与乙醇交替洗涤、于60℃真空干燥24h,得到改性纳米氧化铝颗粒。
实施例3
一种本发明的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,包括以下步骤:
称取20g平均粒径为40nm的纳米氧化铝颗粒加入到体积分数为20g/L、1000mL乙醇溶液中进行分散,然后加入0.5g 1-苄基-3-甲基咪唑溴盐作为助剂,再加入20g的氨丙基三乙氧基硅烷,于室温下超声分散20min,将所得分散液每100mL分装到一个20×15cm的PE袋中,在常温常压下,利用0.4MeV以上电子加速器辐射源,进行80kGy的剂量辐照,通过共辐射接枝技术改性纳米氧化铝颗粒,辐照后,将辐照产物离心分离,经蒸馏水与乙醇交替洗涤、于60℃真空干燥24h,得到改性纳米氧化铝颗粒。
为了对比分析辐射技术对三氧化二铝的改性接枝能力,分别对实施例1、实施例2和实施例3中所得改性纳米氧化铝颗粒与未改性的纳米氧化铝颗粒进行表面分析。如图1所示,A是未改性的纳米氧化铝颗粒,B是实施例1的改性纳米氧化铝颗粒,C是实施例2的改性纳米氧化铝颗粒,D是实施例3的改性纳米氧化铝颗粒,在辐射接枝改性时,随着硅烷偶联剂用量的增加,纳米三氧化二铝的尺寸逐渐变小,而且表面形貌也越来越粗糙。说明经过硅烷偶联剂改性后,纳米三氧化二铝的分散性逐渐变好。
如图2所示,热失重分析显示了随着硅烷偶联剂与纳米氧化铝质量比从0.5增加到1,所得改性产物的热失重峰位下降程度逐渐增加,说明接枝率会随着硅烷偶联剂用量增加而增大,最大可达31.6%。
实施例4
一种本发明的防电晕材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取20g平均粒径为40nm的纳米氧化铝颗粒加入到体积分数为20g/L、1000mL乙醇溶液中进行分散,然后加入0.5g 1-苄基-3-甲基咪唑溴盐作为助剂,再加入10g的氨丙基三乙氧基硅烷,于室温下超声分散20min,将所得分散液每100mL分装到一个20×15cm的PE袋中,在常温常压下,利用0.4MeV以上电子加速器辐射源,进行80kGy的剂量辐照,通过共辐射接枝技术改性纳米氧化铝颗粒,辐照后,将辐照产物离心分离,经蒸馏水与乙醇交替洗涤、于60℃真空干燥24h,得到改性纳米氧化铝颗粒。
(2)按质量份计,取100份107硅橡胶、5份甲基三丁酮肟基硅烷(纯度>99.5%)溶解到甲苯中,磁力搅拌30min,加入25份的气相白炭黑(二氧化硅含量>99.8%),磁力搅拌1h,再加入5份步骤(1)制得的改性纳米氧化铝颗粒,磁力搅拌1h,再加入5份阻燃剂,阻燃剂由十溴联苯乙烷与三氧化二锑以3∶1的质量比组合而成,搅拌20min,通过旋转蒸发仪蒸发(减压蒸馏)并收集约2mL溶剂以带出体系的水分,再补充约5mL溶剂后,加入10份硅烷偶联剂甲基三丁酮肟基硅烷和1份催化剂二丁基二月桂酸锡(纯度>98%),继续搅拌20min,经静置固化后,即得到防电晕材料1。
实施例5
一种本发明的防电晕材料的制备方法,制备过程与实施例1基本相同,区别仅在于:步骤(2)中,改性纳米氧化铝颗粒为8份,得到改性防电晕材料2。
实施例6
一种本发明的防电晕材料的制备方法,制备过程与实施例1基本相同,区别仅在于:步骤(2)中,改性纳米氧化铝颗粒为10份,得到改性防电晕材料3。
实施例7
一种本发明的防电晕材料的制备方法,制备过程与实施例1基本相同,区别仅在于:步骤(1)中,氨丙基三乙氧基硅烷为16g,步骤(2)中,改性纳米氧化铝颗粒为8份,得到改性防电晕材料4。
实施例8
一种本发明的防电晕材料的制备方法,制备过程与实施例1基本相同,区别仅在于:步骤(1)中,氨丙基三乙氧基硅烷为20g,步骤(2)中,改性纳米氧化铝颗粒为8份,得到改性防电晕材料5。
实施例9
一种本发明的防电晕材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取20g的平均粒径为20nm的纳米氧化铝颗粒加入到体积浓度为20g/L、1000mL乙醇溶液中,然后加入0.5g 1-苄基-3-甲基咪唑溴盐,再加入10g的氨丙基三乙氧基硅烷,于室温下超声分散20min,将所得分散液每100mL分装到一个20×15cm的PE袋中,在常温常压下,利用0.4MeV以上的电子加速器作为辐射源,进行30kGy的剂量辐照,通过共辐射接枝技术改性氧化铝纳米颗粒,辐照后,将辐照产物离心分离,经蒸馏水与乙醇交替洗涤、于60℃真空干燥24h,得到改性纳米氧化铝颗粒。
(2)按质量份计,取100份107硅橡胶、5份甲基三丁酮肟基硅烷溶解到甲苯中,磁力搅拌30min,加入25份的气相白炭黑,磁力搅拌1h,再加入8份改性纳米氧化铝颗粒,磁力搅拌1h,再加入5份阻燃剂,阻燃剂由十溴联苯乙烷与三氧化二锑以3∶1的质量比组成,搅拌20min,通过旋转蒸发仪蒸发并收集约2mL溶剂,再补充5mL溶剂后,加入10份甲基三丁酮肟基硅烷和1份催化剂二丁基二月桂酸锡,继续搅拌20min,经静置固化后,即得到改性防电晕材料。
实施例10
一种本发明的防电晕材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取20g的平均粒径为100nm的纳米氧化铝颗粒加入到体积浓度为20g/L、1000mL乙醇溶液中,然后加入0.5g 1-苄基-3-甲基咪唑溴盐,再加入10g的氨丙基三乙氧基硅烷,于室温下超声分散20min,将所得分散液每100mL分装到一个20×15cm的PE袋中,在常温常压下,利用0.4MeV以上电子加速器作为辐射源,进行120kGy的剂量辐照,通过共辐射接枝技术改性氧化铝纳米颗粒,辐照后,将辐照产物离心分离,经蒸馏水和乙醇交替洗涤、于60℃真空干燥24h,得到改性纳米氧化铝颗粒。
(2)按质量份计,取100份107硅橡胶、5份甲基三丁酮肟基硅烷溶解到甲苯中,磁力搅拌30min,加入25份的气相白炭黑,磁力搅拌1h,再加入8份改性纳米氧化铝颗粒,磁力搅拌1h,再加入5份阻燃剂,阻燃剂由十溴联苯乙烷与三氧化二锑以3∶1的质量比组合而成,并搅拌20min,通过旋转蒸发仪蒸发并收集约2mL溶剂,再补充5mL溶剂后,加入10份甲基三丁酮肟基硅烷和1份催化剂二丁基二月桂酸锡,继续搅拌20min,经静置固化后,即得到改性防电晕材料。
将上述实施例4-8所得样品进行性能检测,采用本发明的防电晕材料后输电线路的电晕损失功率降低明显,且起电晕电压升高了15-20kV。可见,本发明对高压输电线路具有较好的防电晕性能。将材料包覆在高压输电导线上可有效降低电晕噪声。
表1对实施例4-8制备的防电晕材料的机械性能与物理性能表征结果
经过性能检测,本发明所制备的输电线路防电晕材料表面具有高疏水性,不易粘附灰尘或液滴,电晕损失功率较小,起电晕电压可提高15-20kV,绝缘导热性能良好,将材料包覆在高压输电导线上可有效降低电晕噪声,并且该防电晕材料机械性能稳定。
上述的实施例步骤(1)中,纳米氧化铝颗粒、分散剂、助剂、第一硅烷偶联剂的添加比例为20g~100g∶1000mL~5000mL∶0.5g~5g∶10g~100g时均可实施,且效果好。助剂为苄基咪唑离子液体盐类、苯酚和苯甲酸盐中的一种或多种的混合均可,分散剂为水、甲醇、乙醇和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种的混合均可,第一硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种的混合均可。
上述的实施例步骤(2)中,将硅橡胶、部分第二硅烷偶联剂溶解到溶剂中,磁力搅拌10min~30min,加入增强剂,磁力搅拌0.2h~3h,再加入改性纳米氧化铝颗粒,磁力搅拌0.5h~1h,再加入阻燃剂,搅拌10min~30min,经减压蒸馏并收集1mL~5mL溶剂,再补充5mL~10mL溶剂后,加入另一部分第二硅烷偶联剂、催化剂,继续搅拌10min~50min,均可实施,固化后即得到改性防电晕材料。其中,按质量份计,硅橡胶为50份~100份,部分第二硅烷偶联剂为1份~6份,增强剂为10份~25份,改性纳米氧化铝颗粒为1份~15份,阻燃剂为0.1份~5份,另一部分第二硅烷偶联剂为4份~14份,催化剂为0.1份~2份。
现有技术中,纳米氧化铝粉体易于团聚,与橡胶基材的相容性差,难以均匀分散,直接或者过多的填充容易影响材料的力学性能。本发明采用表面改性技术改善和提高纳米氧化铝粉体在基材中的分散性,基于纳米材料独特的尺寸效应,尺寸越小,其比表面积越大,作为改性剂,其在体系中反应性越好,进而可更好的提升基体材料的使用性能。本发明以硅橡胶(优选107硅橡胶)为基础,通过电子束(电子加速器)或伽玛射线辐射技术改性纳米氧化铝,提升其化学反应能力,进而制备出高压输电线路防电晕材料,可进一步将材料加工为套管形状套在导线上,可有效降低电晕噪声。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (11)
1.一种改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将纳米氧化铝颗粒加入分散剂中进行分散,然后加入助剂,所述助剂包括苄基咪唑离子液体盐类、苯酚和苯甲酸盐中的一种或多种的混合,再加入第一硅烷偶联剂作为改性剂,超声分散后,装袋,利用电子束或伽玛射线进行辐照,以接枝改性纳米氧化铝颗粒,辐照剂量为10kGy~500kGy,辐照后,将辐照产物离心分离,经洗涤、干燥,得到改性纳米氧化铝颗粒。
2.根据权利要求1所述的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,其特征在于,所述辐照采用常温常压条件进行,所述电子束来源于能量≥0.4MeV的电子加速器,所述伽玛射线来源于能量≥0.4MeV的钴源,和/或,所述辐照剂量为10kGy~150kGy。
3.根据权利要求1所述的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,其特征在于,所述纳米氧化铝颗粒、分散剂、助剂、第一硅烷偶联剂的添加比例为20g~100g∶1000mL~5000mL∶0.5g~5g∶10g~100g。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,其特征在于,所述纳米氧化铝颗粒的平均粒径范围为20nm~100nm。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,其特征在于,所述分散剂包括水、甲醇、乙醇和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种的混合;
和/或,所述第一硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种的混合。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法,其特征在于,所述超声分散的时间为5min~60min,和/或,所述装袋为分装至PE袋中,和/或,所述洗涤为采用蒸馏水与乙醇交替洗涤,和/或,所述干燥为真空干燥,所述真空干燥的温度为10℃~100℃,所述真空干燥的时间为1h~48h。
7.一种如权利要求1~6中任一项所述的改性纳米氧化铝颗粒的制备方法制得的改性纳米氧化铝颗粒。
8.一种防电晕材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:按质量份计,将50份~100份硅橡胶、1份~6份第二硅烷偶联剂溶解到溶剂中,搅拌,加入10份~25份增强剂,搅拌,加入1份~15份所述权利要求1~6中任一项制备方法制得的改性纳米氧化铝颗粒,搅拌,再加入0.1份~5份阻燃剂,搅拌,然后进行减压蒸馏并收集1mL~5mL溶剂,再补充5mL~10mL溶剂后,加入4份~14份第二硅烷偶联剂、0.1份~2份催化剂,搅拌,经固化后,得到改性防电晕材料。
9.根据权利要求8所述的防电晕材料的制备方法,其特征在于,所述硅橡胶为107硅橡胶,所述增强剂为气相白炭黑,所述第二硅烷偶联剂为甲基三丁酮肟基硅烷,所述阻燃剂为十溴联苯乙烷和三氧化二锑,所述催化剂为二丁基二月桂酸锡,和/或,所述溶剂为苯、甲苯、二甲苯、N-甲基吡咯烷酮和石油醚中的一种或多种的混合。
10.根据权利要求9所述的防电晕材料的制备方法,其特征在于,所述十溴联苯乙烷与三氧化二锑以3∶1的质量比进行组合。
11.一种如权利要求8~10中任一项所述的防电晕材料的制备方法制得的防电晕材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111146002.8A CN115873307A (zh) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 改性纳米氧化铝颗粒及其制备方法、防电晕材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111146002.8A CN115873307A (zh) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 改性纳米氧化铝颗粒及其制备方法、防电晕材料及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115873307A true CN115873307A (zh) | 2023-03-31 |
Family
ID=85763729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111146002.8A Pending CN115873307A (zh) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 改性纳米氧化铝颗粒及其制备方法、防电晕材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115873307A (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070088095A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-19 | General Electric Company | Method of improving abrasion resistance of plastic article using nanoparticles and article produced thereby |
CN102532605A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-07-04 | 桂林电器科学研究院 | 一种耐电晕浆料及其制备方法 |
JP2012214338A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Dainippon Printing Co Ltd | アルミナナノ粒子分散液、及びこれを含む樹脂組成物 |
CN107936478A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-04-20 | 四川云烽电工材料科技有限公司 | 绝缘材料的制备方法 |
CN112358729A (zh) * | 2020-06-05 | 2021-02-12 | 襄阳国网合成绝缘子有限责任公司 | 适于电子束辐照改性的硅橡胶配方及产品和制备方法 |
-
2021
- 2021-09-28 CN CN202111146002.8A patent/CN115873307A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070088095A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-19 | General Electric Company | Method of improving abrasion resistance of plastic article using nanoparticles and article produced thereby |
JP2012214338A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Dainippon Printing Co Ltd | アルミナナノ粒子分散液、及びこれを含む樹脂組成物 |
CN102532605A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-07-04 | 桂林电器科学研究院 | 一种耐电晕浆料及其制备方法 |
CN107936478A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-04-20 | 四川云烽电工材料科技有限公司 | 绝缘材料的制备方法 |
CN112358729A (zh) * | 2020-06-05 | 2021-02-12 | 襄阳国网合成绝缘子有限责任公司 | 适于电子束辐照改性的硅橡胶配方及产品和制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pan et al. | Highly thermally conductive 3D BN/MWCNTs/C spatial network composites with improved electrically insulating and flame retardancy prepared by biological template assisted method | |
US7015260B2 (en) | High temperature polymeric materials containing corona resistant composite filler, and methods relating thereto | |
Lin et al. | Effect of different sizes of graphene on Diels-Alder self-healing polyurethane | |
CN113462127A (zh) | 一种改性氮化硼、含其的复合材料、其制备方法及应用 | |
CN112375334A (zh) | 一种高导热环氧树脂复合材料及其制备方法 | |
CN104389175A (zh) | 纳米SiO2改性乳液型碳纤维上浆剂及其制备方法 | |
Liu et al. | Magnesium hydroxide nanoparticles grafted by DOPO and its flame retardancy in ethylene‐vinyl acetate copolymers | |
CN104788676A (zh) | 低介电常数聚酰亚胺/多层氧化石墨烯复合薄膜的制备方法 | |
CN110357083A (zh) | 高分散性石墨烯粉体的制备方法 | |
CN111777801A (zh) | 一种绝缘电缆用硅橡胶复合材料及其制备方法 | |
Peng et al. | Fabrication of low dielectric constant fluorinated poly (arylene ether nitrile) composites by cross-linking with metal-organic frameworks | |
CN115873307A (zh) | 改性纳米氧化铝颗粒及其制备方法、防电晕材料及其制备方法 | |
CN109294283B (zh) | 一种多相纳米级复合碳材料的制备方法 | |
CN109161195A (zh) | 一种导电型碳纳米管/氰酸酯复合材料及其制备方法 | |
CN106433129A (zh) | 一种石墨烯/SiO2杂化聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法 | |
CN105949784A (zh) | 一种高效绝缘耐热硅橡胶电缆料及其制备方法 | |
CN108003437A (zh) | 一种高压直流电缆用石墨烯改性电缆料及其制备方法 | |
CN108192143B (zh) | 一种用做橡胶填料的碳纳米管的改性方法 | |
CN112029284A (zh) | 一种氧化石墨烯助分散蒙脱土改性聚硫橡胶及其制备方法 | |
CN112745638B (zh) | 耐高电压m-ABA-SiO2/脂环族环氧树脂纳米复合绝缘材料及其制备方法 | |
CN110511567A (zh) | 一种光催化复合膜的制备方法、制得的光催化复合膜和用途 | |
CN112940457B (zh) | 一种阻燃型环氧基电磁屏蔽材料及制备方法 | |
CN113527678B (zh) | 一种聚酰亚胺泡沫复合材料及其制备方法与应用 | |
CN112538338A (zh) | 一种改性石墨烯纳米材料及其制备方法和应用 | |
CN105504551A (zh) | 可回收的聚烯烃高导热电缆绝缘材料及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |