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一种耐高温抗老化的电力绝缘材料及其制备方法

阅读：1发布：2022-11-02

专利汇可以提供一种耐高温抗老化的电力绝缘材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供的一种耐高温抗老化的电力绝缘材料及其制备方法，其根据氧化锆物质本身的高熔点、不氧化和其他高温优良特性，将氧化锆纤维制造成氧化锆纤维网固定套在绝缘物体的外部，从而使得绝缘物体在本身抗氧化耐高温的基础上又得到了一层保护；氧化锆纤维在1500℃以上超高温氧化气氛下长期使用，最高使用温度高达2200℃，甚至到2500℃仍可保持完整的纤维形状，并且高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、不挥发、无污染，从而大大提高本绝缘材料的使用寿命；此外，由于氧化锆纤维的优良特性，从而减少了对其他原材料的使用，从而节约了资源，减少制造成本与步骤。，下面是一种耐高温抗老化的电力绝缘材料及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种耐高温抗老化的电力绝缘材料，其特征在于，包括以下组成原料:
三元乙丙橡胶、增塑剂、氯铂酸、橡胶软化油、润滑剂、陶瓷粉末、石墨粉、石英砂、粘土和菱镁矿、氧化锆溶液、二氧化硅溶胶；各种原料按照重量份比例配置为：三元乙丙橡胶30～50、增塑剂12～20、氯铂酸2～5、橡胶软化油10～15、润滑剂1～2、陶瓷粉末20～36、石墨粉15～25、石英砂8～18、粘土2～20、菱镁矿4～30、氧化锆溶液20～30、二氧化硅溶胶20～
30；所述氧化锆溶液中氧化锆的质量分数为20-30％，所述二氧化硅溶胶中二氧化硅的质量分数为20-30％。
2.一种耐高温抗老化的电力绝缘材料的制备方法，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：
1)将称取好的三元乙丙橡胶、增塑剂、氯铂酸、橡胶软化油、润滑剂、陶瓷粉末、石墨粉、石英砂、粘土和菱镁矿放入到搅拌容器中，在压强为2～5个大气压、温度为80～120℃，且处于紫外线的照射下进行高速搅拌，搅拌时间为10～15分钟，使三元乙丙橡胶、增塑剂、氯铂酸、橡胶软化油、润滑剂、陶瓷粉末、石墨粉、石英砂、粘土和菱镁矿充分混合均匀，且在增塑剂、橡胶软化油和润滑剂的作用下，使整个混合物处于熔融状态，处于紫外线的照射下能够使其熔融更彻底，且具有杀菌的作用；
2)向氧化锆溶液中加入二氧化硅溶胶并搅拌混合均匀，在45-75℃下搅拌蒸发浓缩，逐步脱除体系中多余的水份，当体系中氧化锆质量浓度达到45-60％时，即制得锆溶胶纺丝液；
3)将步骤2)获得锆溶胶纺丝液置于高速离心甩丝机中，在高速离心作用力下通过甩丝盘小孔即可成纤获得含锆凝胶纤维；
4)将步骤步骤3)获得的含锆凝胶纤维缠绕在定型模具a上，使凝胶纤维形成紧密相连的锆凝胶纤维网；
5)将步骤4)获得的锆凝胶纤维网升温至550℃并保温1h，随后升温至1000-1600℃并保温1h，冷却至室温后即可获得成型氧化锆纤维网壳；
6)将步骤5)中获得氧化锆纤维网壳放置到模具b内部，之后将步骤1)中所得的混合物通过双螺杆挤出机挤压成熔融状态，温度控制在500℃，然后用注射机将熔融体快速注入模b具中，模具b合模冷却定型，即得到外部套有氧化锆纤维网壳的耐高温抗老化的电力绝缘材料。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温抗老化的电力绝缘材料的制备方法，其特征在于：
所述定型模具a的外部体积小于模具b内部体积。

说明书全文

一种耐高温抗老化的电力绝缘材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及绝缘材料领域，特别涉及一种耐高温抗老化的电力绝缘材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 电力电缆一般敷设在地表以下，常用作电厂、变电所、厂矿企业的动力引入或引出线。电力电缆与架空线相比，因其铺设在地表以下，所以受气候的影响较小，安全可靠，隐蔽耐用，但是材料成本、敷设费用、维护费用比较高，而且检修和故障排查也比较困难。低压配电网、电气设备用电线电缆常采用具有聚氯乙稀护套的塑料外皮电线作为电能传输线，这些电线一般通过穿管埋设在墙体或地表下，也可以采样明敷的方式敷设。电线的绝缘不良产生的火花往往容易引起厂房、住宅、公共场所等处火灾，造成人员伤亡和财产损失。

[0003] 电力设备的绝缘材料大致可以分为固体、液体、气体三大类。不同设备，不同电压等级和不同容量的电力设备应选用不同的绝缘材料，以满足绝缘要求。一般电压等级较高的电力电缆常采用挤出成型的交联聚乙烯(XLPE)，聚氯乙稀(PVC)，乙丙橡胶，聚烯烃类等固态绝缘材料，新型低烟无毒绝缘材料也在不断推出中。另外，还有少量的电缆采用油浸纸作为绝缘介质。电压等级较低的电线电缆一般以聚氯乙稀、天然丁苯橡胶、乙烯－乙酸乙烯酯橡胶等作为绝缘介质。其中，XLPE作为电力电缆的绝缘材料因其优良的性能应用越来越广泛。并且，制造工艺从最初的“湿法交联”已经发展到现在的“干法交联”，XLPE电缆的性能得到了进一步提高。

[0004] 电力绝缘材料按国家标准GB2900.5规定绝缘材料的定义是“用来使器件在电气上绝缘的材料”。也就是能够阻止电流通过的材料。它的电阻率很高，通常在1～10Ω.m的范围内。如在电机中，导体周围的绝缘材料将匝间隔离并与接地的定子铁芯隔离开来，以保证电机的安全运行。目前电力绝缘材料的应用范围越来越广，而且对其性能的要求也越来越高。绝缘性能仅仅是其应该具备的基本性能，其抗老化尤为重要。电力绝缘材料适用于制备制作抗冲击和高强度的零部件、防护罩、精密仪表零件、接插元件、高频头、印刷线路插座、智能电表壳体和端子排。

[0005] 目前，电力绝缘材料主要是用塑料做成板材，塑料为合成的高分子化合物，可以自由改变形体样式。塑料是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是合成树脂。上述绝缘材料一般具备一定的绝缘性能，但是抗老化性往往达不到预期要求。为了克服上述缺陷，现有技术中也制备了很多类型和组成的电力绝缘材料；例如，中国发明专利CN101469118A公开了一种电表壳用高分子材料，该高分子材料机械强度和耐热性不够，使用寿命短，不利用推广使用；CN103421225A公开了一种电气绝缘材料，其具备较好的热导性和防火性，但是抗老化性较差；此外现阶段的一些耐高温抗老化的绝缘材料不仅制备利用的原材料较多，而且制造步骤较为复杂，制造成本高，很不适合推广使用，因此现有技术亟待需要一种耐高温抗老化的电力绝缘材料及其制作方法。

发明内容

[0006] 本发明提供一种耐高温抗老化的电力绝缘材料,包括以下组成原料:三元乙丙橡胶、增塑剂、氯铂酸、橡胶软化油、润滑剂、陶瓷粉末、石墨粉、石英砂、粘土和菱镁矿、氧化锆溶液、二氧化硅溶胶；按照重量份比例配置为：三元乙丙橡胶30～50、增塑剂12～20、氯铂酸2～5、橡胶软化油10～15、润滑剂1～2、陶瓷粉末20～36、石墨粉15～25、石英砂8～18、粘土
2～20、菱镁矿4～30、氧化锆溶液20～30、二氧化硅溶胶20～30；所述氧化锆溶液中氧化锆的质量分数为20-30％，所述二氧化硅溶胶中二氧化硅的质量分数为20-30％；

[0007] 所述氧化锆溶液中加入二氧化硅溶胶配成胶体溶液，经喷吹、拉丝法成型，经干燥后烧结成纤维或者纤维板，氧化锆纤维是一种多晶质耐火纤维材料。由于ZrO2物质本身的高熔点、不氧化和其他高温优良特性，使得ZrO2纤维具有比氧化铝纤维、莫来石纤维、硅酸铝纤维等其他耐火纤维品种更高的使用温度。氧化锆纤维在1500℃以上超高温氧化气氛下长期使用，最高使用温度高达2200℃，甚至到2500℃仍可保持完整的纤维形状，并且高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、不挥发、无污染，是目前国际上最顶尖的一种耐高温和抗老化的纤维材料；

[0008] 所述三元乙丙橡胶：所述三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，是乙丙橡胶的一种，其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异；

[0009] 一种耐高温抗老化的电力绝缘材料制备方法包括如下步骤：

[0010] 1)将称取好的三元乙丙橡胶、增塑剂、氯铂酸、橡胶软化油、润滑剂、陶瓷粉末、石墨粉、石英砂、粘土和菱镁矿放入到搅拌容器中，在压强为2～5个大气压、温度为80～120℃，且处于紫外线的照射下进行高速搅拌，搅拌时间为10～15分钟，使三元乙丙橡胶、增塑剂、氯铂酸、橡胶软化油、润滑剂、陶瓷粉末、石墨粉、石英砂、粘土和菱镁矿充分混合均匀，且在增塑剂、橡胶软化油和润滑剂的作用下，使整个混合物处于熔融状态，处于紫外线的照射下能够使其熔融更彻底，且具有杀菌的作用；

[0011] 2)向氧化锆溶液中加入二氧化硅溶胶并搅拌混合均匀，在45-75℃下搅拌蒸发浓缩，逐步脱除体系中多余的水份，当体系中氧化锆质量浓度达到45-60％时，即制得锆溶胶纺丝液；

[0012] 3)将步骤2)获得锆溶胶纺丝液置于高速离心甩丝机中，在高速离心作用力下通过甩丝盘小孔即可成纤获得含锆凝胶纤维；所述离心甩丝机的型号为：LLC-SZ型。

[0013] 4)将步骤步骤3)获得的含锆凝胶纤维缠绕在定型模具a上，使凝胶纤维形成紧密相连的锆凝胶纤维网；所述定型模具a为圆柱状；所述含锆凝胶纤维螺旋缠绕在定型模具a的表面；

[0014] 5)将步骤4)获得的锆凝胶纤维网升温至550℃并保温1h，随后升温至1000-1600℃并保温1h，冷却至室温后即可获得成型氧化锆纤维网壳；

[0015] 6)将步骤5)中获得氧化锆纤维网壳放置到模具b内部，之后将步骤1)中所得的混合物通过双螺杆挤出机挤压成熔融状态，温度控制在500摄氏度，然后用注射机将熔融体快速注入模具b中，模具b合模冷却定型，即得到外部套有氧化锆纤维网壳的耐高温抗老化的电力绝缘材料；所述模具b为圆管状；所述氧化锆纤维网壳的直径略小于模具b的直径。

[0016] 优选的，所述定型模具a的外部体积小于模具b内部体积。

[0017] 本发明根据氧化锆物质本身的高熔点、不氧化和其他高温优良特性，将氧化锆纤维制造成氧化锆纤维网固定套在绝缘物体的外部，从而使得绝缘物体在本身抗氧化耐高温的基础上又得到了一层保护；氧化锆纤维在1500℃以上超高温氧化气氛下长期使用，最高使用温度高达2200℃，甚至到2500℃仍可保持完整的纤维形状，并且高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、不挥发、无污染，从而大大提高本绝缘材料的使用寿命；此外，由于氧化锆纤维的优良特性，从而减少了对其他原材料的使用，从而节约了资源，减少制造成本与步骤。

具体实施方式

[0018] 下面对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

[0019] 本发明实施例提供的一种耐高温抗老化的电力绝缘材料及其制备方法，其具体方法如下：

[0020] 1)将称取好的三元乙丙橡胶30、增塑剂20、氯铂酸5、橡胶软化油15、润滑剂2、陶瓷粉末25、石墨粉25、石英砂18、粘土10、菱镁矿20放入到搅拌容器中，在压强为2～5个大气压、温度为80～120℃，且处于紫外线的照射下进行高速搅拌形成混合物；

[0021] 2)取氧化锆溶液20以及二氧化硅溶胶20；所述氧化锆溶液中氧化锆的质量分数为30％，所述二氧化硅溶胶中二氧化硅的质量分数为30％；向氧化锆溶液中加入二氧化硅溶胶并搅拌混合均匀，在75℃下搅拌蒸发浓缩，逐步脱除体系中多余的水份，当体系中氧化锆质量浓度达到60％时，即制得锆溶胶纺丝液；

[0022] 3)将步骤2)获得锆溶胶纺丝液置于高速离心甩丝机中，在高速离心作用力下通过甩丝盘小孔即可成纤获得含锆凝胶纤维；

[0023] 4)将步骤步骤3)获得的含锆凝胶纤维螺旋缠绕在直径为0.5厘米的圆柱状的定型模具a上，使凝胶纤维形成紧密相连的锆凝胶纤维网；

[0024] 5)将步骤4)获得的锆凝胶纤维网升温至550℃并保温1h，随后升温至1600℃并保温1h，冷却至室温后即可获得成型氧化锆纤维网壳；

[0025] 6)将步骤5)中获得氧化锆纤维网壳放置到直径为0.55厘米的管状模具b的内部，之后将步骤1)中所得的混合物通过双螺杆挤出机挤压成熔融状态，温度控制在500摄氏度，然后用注射机将熔融体快速注入模具b中，模具b合模冷却定型，即得到外部套有氧化锆纤维网壳的耐高温抗老化的电力绝缘材料。

[0026] 本发明提供一种耐高温抗老化的电力绝缘材料及其制备方法，其根据氧化锆物质本身的高熔点、不氧化和其他高温优良特性，将氧化锆纤维制造成氧化锆纤维网固定套在绝缘物体的外部，从而使得绝缘物体在本身抗氧化耐高温的基础上又得到了一层保护；氧化锆纤维在1500℃以上超高温氧化气氛下长期使用，最高使用温度高达2200℃，甚至到2500℃仍可保持完整的纤维形状，并且高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、不挥发、无污染，从而大大提高本绝缘材料的使用寿命；此外，由于氧化锆纤维的优良特性，从而减少了对其他原材料的使用，从而节约了资源，减少制造成本与步骤。

[0027] 以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

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