CN117690680A - 一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料及其制备工艺，该绝缘材料包括基础绝缘体、填充剂和耐酸碱防护层。基础绝缘体由硅酮树脂与改性硅烷的混合物组成，硅酮树脂的质量比为60％，改性硅烷的质量比为20％；填充剂由沉析纤维与短切纤维的混合物组成；耐酸碱防护层包括氟硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、环氧酚醛树脂、聚醚型聚氨酯、酸化淀粉、沉淀法白炭黑、改性纳米二氧化硅、膨润土、膨胀蛭石、膨胀石墨、氧化镁、硬脂酸钠以及抗氧化剂。该绝缘材料具有优良的耐酸碱侵蚀性能，制备工艺简单，适用于电力、化工、建筑、航空等领域。

Description

一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料的制备领域，更具体的是涉及一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料及其制备工艺。

背景技术

在众多的工业领域，如电力、化工、建筑、航空等，绝缘材料的应用非常广泛。它们在电力设备中的应用，主要是为了防止电流的泄漏和短路，保证设备的正常运行。然而，这些设备在运行过程中，往往会遭受各种环境因素的影响，如酸碱侵蚀、高温氧化、机械磨损等，这些因素都可能导致绝缘材料的性能下降，甚至失效。

目前市场上的绝缘材料，如陶瓷、塑料、橡胶等，虽然在一定程度上可以抵抗酸碱的侵蚀，但在强酸强碱的环境下，其性能往往难以满足要求。例如，一些塑料绝缘材料在酸碱环境下，容易发生老化、破裂，导致绝缘性能下降。而陶瓷绝缘材料虽然抗酸碱性能较好，但其脆性大，抗冲击性能差，易破损。

此外，现有的绝缘材料制备工艺复杂，成本高，不利于大规模生产。因此，如何开发一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料，并简化其制备工艺，是当前的一个重要的研究方向。

发明内容

为提高绝缘材料在极端酸碱条件下的耐腐蚀性，本发明提供了一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料及其制备工艺，具体方案如下：

一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料，包括以下组分：

基础绝缘体：包括硅酮树脂与改性硅烷的混合物，所述硅酮树脂的质量比为60％，改性硅烷的质量比为20％；

填充剂：包括沉析纤维与短切纤维的混合物；

耐酸碱防护层：包括氟硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、环氧酚醛树脂、聚醚型聚氨酯、酸化淀粉、沉淀法白炭黑、改性纳米二氧化硅、膨润土、膨胀蛭石、膨胀石墨、氧化镁、硬脂酸钠以及抗氧化剂。

进一步的，所述的沉析纤维的分子量为5000～10000；短切纤维占混合物的质量比为30～50％。

进一步的，改性硅烷的制备方法包括以下步骤：

S1：取γ-氨丙基三乙氧基硅烷放入反应瓶中，在室温下，向反应瓶中缓慢加入异氰酸酯，异氰酸酯的用量为硅烷原料质量的10％～15％；

S2：在搅拌的状态下，将反应瓶放入水浴中，控制水浴的温度在60℃～70℃，在这个温度下反应4～6小时；

S3：反应结束后，将反应瓶从水浴中取出，冷却到室温；

S4：将改性硅烷进行真空脱水处理，真空度控制在0.1MPa，脱水温度控制在50℃，脱水时间为1～2小时。

进一步的，改性纳米二氧化硅的粒径为10～50nm。

进一步的，抗氧化剂为抗氧剂1010或抗氧剂1076中的任意一种。

一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料的制备工艺，包括以下步骤：

S1：将硅酮树脂与改性硅烷进行混合，搅拌均匀，得到基础绝缘体；

S2：将沉析纤维与短切纤维按照质量比混合，得到填充剂；

S3：将氟硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、环氧酚醛树脂、聚醚型聚氨酯、酸化淀粉、沉淀法白炭黑、改性纳米二氧化硅、膨润土、膨胀蛭石、膨胀石墨、氧化镁、硬脂酸钠以及抗氧化剂按照特定比例混合，得到耐酸碱防护层；

S4：将基础绝缘体、填充剂及耐酸碱防滑层进行混合，搅拌均匀，然后进行模压或挤出成型，成型温度控制在150～200℃，成型时间为10～20分钟；

S5：将成型后的产品进行固化处理，固化温度为200～250℃，固化时间为2～4小时，得到最终的耐酸碱侵蚀的绝缘材料。

进一步的，S3混合还包括以下步骤：

S301：将沉淀法白炭黑、改性纳米二氧化硅、膨润土、膨胀蛭石、膨胀石墨、氧化镁、硬脂酸钠以及抗氧化剂放入高速混合机中，设定混合速度为500rpm，混合时间为10分钟，进行干混；

S302：将氟硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、环氧酚醛树脂、聚醚型聚氨酯、酸化淀粉缓慢加入到混合机中，同时继续混合，混合速度保持在500rpm，混合时间为20分钟，进行湿混；

S303：混合结束后，将混合物取出，得到耐酸碱防护层的原料。

有益效果：

本发明提供了一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料及其制备工艺，具备以下优势：

(1)本发明的绝缘材料由基础绝缘体、填充剂和耐酸碱防护层三部分组成，其中基础绝缘体由硅酮树脂与改性硅烷的混合物组成，硅酮树脂具有良好的耐热性和电绝缘性，而改性硅烷则可以与硅酮树脂形成化学键，提高绝缘材料的机械强度和耐酸碱性能；填充剂由沉析纤维与短切纤维的混合物组成，这两种纤维可以增强绝缘材料的抗拉强度和抗压强度，提高绝缘材料的硬度和耐磨性；耐酸碱防护层由多种材料混合组成，其中氟硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶和环氧酚醛树脂等具有良好的耐酸碱性能，可以有效防止酸碱对绝缘材料的侵蚀；而聚醚型聚氨酯、酸化淀粉和沉淀法白炭黑等则可以增强绝缘材料的抗紫外线性能和抗老化性能。

(2)本专利的绝缘材料不仅具有良好的绝缘性能和耐酸碱侵蚀性能，而且还具有良好的抗紫外线性能和抗老化性能，使得绝缘材料在各种恶劣环境下都能保持稳定的性能，大大提高了设备的使用寿命和安全性。

(3)本专利的绝缘材料的制备工艺简单，无需复杂的设备和高温高压条件，降低了生产成本，适合大规模生产。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例1：

首先，取60g硅酮树脂与20g改性硅烷进行混合，搅拌均匀，得到基础绝缘体。然后，将30g沉析纤维(分子量为8000)与70g短切纤维进行混合，得到填充剂。接着，将80份氟硅橡胶、12份甲基乙烯基硅橡胶、12份环氧酚醛树脂、8.2份聚醚型聚氨酯、7份酸化淀粉、13份沉淀法白炭黑、10份改性纳米二氧化硅(粒径为30nm)、7.2份膨润土、9.3份膨胀蛭石、8份膨胀石墨、3.2份氧化镁、3份硬脂酸钠以及1.5份抗氧剂1010按照特定比例混合，得到耐酸碱防护层。然后，将基础绝缘体、填充剂及耐酸碱防护层进行混合，搅拌均匀，然后进行模压成型，成型温度控制在180℃，成型时间为15分钟。最后，将成型后的产品进行固化处理，固化温度为230℃，固化时间为3小时，得到最终的耐酸碱侵蚀的绝缘材料。

实施例2：

与实施例1相似，区别在于沉析纤维的分子量为6000，短切纤维占混合物的质量比为40％，改性纳米二氧化硅的粒径为40nm，抗氧化剂为抗氧剂1076。模压成型的温度控制在170℃，成型时间为12分钟。固化处理的温度为220℃，固化时间为2.5小时。

实施例3：

与实施例1相似，区别在于沉析纤维的分子量为7000，短切纤维占混合物的质量比为35％，改性纳米二氧化硅的粒径为20nm，抗氧化剂为抗氧剂1010。模压成型的温度控制在200℃，成型时间为18分钟。固化处理的温度为240℃，固化时间为3.5小时。

对比例：

采用市售普通绝缘材料

对实施例1～3以及对比例的绝缘材料进行耐酸碱侵蚀检测，检测数据如下：

实施例1：在pH 1的硫酸溶液中浸泡24小时后，其绝缘阻抗下降了5％；在pH 13的氢氧化钠溶液中浸泡24小时后，其绝缘阻抗下降了7％。

实施例2：在pH 1的硫酸溶液中浸泡24小时后，其绝缘阻抗下降了4％；在pH 13的氢氧化钠溶液中浸泡24小时后，其绝缘阻抗下降了6％。

实施例3：在pH 1的硫酸溶液中浸泡24小时后，其绝缘阻抗下降了3％；在pH 13的氢氧化钠溶液中浸泡24小时后，其绝缘阻抗下降了5％。

对比例(市售普通绝缘材料)：在pH 1的硫酸溶液中浸泡24小时后，其绝缘阻抗下降了25％；在pH 13的氢氧化钠溶液中浸泡24小时后，其绝缘阻抗下降了30％。

以上数据表明，实施例1～3的绝缘材料在酸碱环境下的耐侵蚀性明显优于市售普通绝缘材料。

作为进一步改进，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料，其特征在于，包括以下组分：

基础绝缘体：包括硅酮树脂与改性硅烷的混合物，所述硅酮树脂的质量比为60％，改性硅烷的质量比为20％；

填充剂：包括沉析纤维与短切纤维的混合物；

耐酸碱防护层：包括氟硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、环氧酚醛树脂、聚醚型聚氨酯、酸化淀粉、沉淀法白炭黑、改性纳米二氧化硅、膨润土、膨胀蛭石、膨胀石墨、氧化镁、硬脂酸钠以及抗氧化剂。

2.根据权利要求1所述的一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料，其特征在于，所述的沉析纤维的分子量为5000～10000；短切纤维占混合物的质量比为30～50％。

3.根据权利要求1所述的一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料，其特征在于，改性硅烷的制备方法包括以下步骤：

S1：取γ-氨丙基三乙氧基硅烷放入反应瓶中，在室温下，向反应瓶中缓慢加入异氰酸酯，异氰酸酯的用量为硅烷原料质量的10％～15％；

S2：在搅拌的状态下，将反应瓶放入水浴中，控制水浴的温度在60℃～70℃，在这个温度下反应4～6小时；

S3：反应结束后，将反应瓶从水浴中取出，冷却到室温；

S4：将改性硅烷进行真空脱水处理，真空度控制在0.1MPa，脱水温度控制在50℃，脱水时间为1～2小时。

4.根据权利要求1所述的一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料，其特征在于，改性纳米二氧化硅的粒径为10～50nm。

5.根据权利要求1所述的一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料，其特征在于，抗氧化剂为抗氧剂1010或抗氧剂1076中的任意一种。

6.如权利要求1～5所述的一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将硅酮树脂与改性硅烷进行混合，搅拌均匀，得到基础绝缘体；

S2：将沉析纤维与短切纤维按照质量比混合，得到填充剂；

S3：将氟硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、环氧酚醛树脂、聚醚型聚氨酯、酸化淀粉、沉淀法白炭黑、改性纳米二氧化硅、膨润土、膨胀蛭石、膨胀石墨、氧化镁、硬脂酸钠以及抗氧化剂按照特定比例混合，得到耐酸碱防护层；

S4：将基础绝缘体、填充剂及耐酸碱防滑层进行混合，搅拌均匀，然后进行模压或挤出成型，成型温度控制在150～200℃，成型时间为10～20分钟；

S5：将成型后的产品进行固化处理，固化温度为200～250℃，固化时间为2～4小时，得到最终的耐酸碱侵蚀的绝缘材料。

7.根据权利要求6所述的一种耐酸碱侵蚀的绝缘材料的制备工艺，其特征在于，S3混合还包括以下步骤：

S301：将沉淀法白炭黑、改性纳米二氧化硅、膨润土、膨胀蛭石、膨胀石墨、氧化镁、硬脂酸钠以及抗氧化剂放入高速混合机中，设定混合速度为500rpm，混合时间为10分钟，进行干混；

S302：将氟硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、环氧酚醛树脂、聚醚型聚氨酯、酸化淀粉缓慢加入到混合机中，同时继续混合，混合速度保持在500rpm，混合时间为20分钟，进行湿混；

S303：混合结束后，将混合物取出，得到耐酸碱防护层的原料。