一种核电驱动机构用耐高温绝缘结构件及其制备方法与流程

本发明属于复合绝缘材料领域，涉及一种耐高温绝缘结构件，具体涉及一种核电驱动机构用耐高温绝缘结构件及其制备方法。

背景技术：

CAP1400是我国具有自主知识产权的第三代核电技术，其驱动机构是核岛内关键构件，直接关系着反应堆的安全性能。驱动机构绝缘系统由绝缘骨架、绕组线、绝缘树脂等组成。要求绝缘系统所涉及到的关键绝缘材料绕组线、骨架、浸渍树脂均需耐温等级达到250级，同时需要具有良好的耐辐照性能。如图1至图3所示的驱动机构用耐高温绝缘结构件，包括管状本体1以及一体形成于所述管状本体1两端部的环形延伸部11，所述管状本体1的外侧面与环形延伸部11的连接处开设有槽体13，所述环形延伸部11上开设有凹槽12，该凹槽12的对称面经过所述管状本体1的轴心线。

酚醛模塑料是以热塑性酚醛树脂和其它填充物为主要原材料制备的材料，具有价格低廉、力学性能优异、绝缘性能好、成型简便快捷等特点，广泛用于军工、电气部件、仪表及建筑等领域，但是该类材料存在性脆、不易储存、耐热性能有限等缺点。近年来，兴起的有机硅模塑料，具有耐高温性、耐候性和介电性优异等特点，但由于硅树脂链节柔性大，导致其力学强度低。因此，它们用作制作核电驱动机构用耐高温绝缘结构件存在着不少缺陷。因此需要制得能够克服酚醛模塑料及有机硅模塑料各自缺点的新材料。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种电驱动机构用耐高温绝缘结构件。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种核电驱动机构用耐高温绝缘结构件，其特征在于，它按各组分的重量份计包括：

优化地，它还包括1～4份着色剂。

优化地，所述玻璃纤维的长度为2mm～4mm。

优化地，所述金属氧化物为二氧化硅、三氧化二铝、氧化锌和石英粉中的一种或两种以上混合物。

进一步地，所述硬脂酸盐为硬脂酸钙或硬脂酸锌；所述固化剂为过氧化二异丙苯或/和过氧化二苯甲酰；所述着色剂为苯胺黑、氧化铁红或大红粉。

优化地，所述有机硅改性氰酸酯树脂按各组分重量份计包括：

优化地，所述有机硅改性氰酸酯树脂的制备方法包括以下步骤：

(1)称量配方量的氰酸酯及丙烯酸酯于容器内，加第一入稳定剂后升温至140℃～150℃，使得制得的混合物粘度为10000～15000mpa.s/50℃；

(2)降温至120～130℃，加入配方量的所述有机硅树脂后保温反应30～60min；

(3)降温至80～100℃，加入配方量的所述活性稀释剂，继续降温过滤即可。

进一步地，所述氰酸酯为选自双酚A型氰酸酯和酚醛型氰酸酯的一种或两种以上的混合物。

进一步地，所述丙烯酸酯为丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或两种以上的混合物。

进一步地，所述活性稀释剂为甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄基酯、双酚A二甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或两种以上的混合物。

进一步地，所述有机硅树脂按各组分重量份计包括：

进一步地，所述第一稳定剂和所述第二稳定剂相互独立地为对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚和甲基氢醌中的一种或两种以上的混合物。

进一步地，所述有机硅单体A为KH570、KH560和三乙氧基甲基硅烷中的一种或两种以上的混合物；所述有机硅单体B为二甲基二甲氧基硅烷或/和二苯基二甲氧基硅烷。

进一步地，所述有机硅树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)称量配方量的有机硅单体A和有机硅单体B置于容器中，搅拌条件下加入水和第二稳定剂，随后调节pH值至1～3并于50℃～60℃下保温0.5～3h；

(2)升温至70～80℃，保温反应3～5h；再升温至130℃～140℃保温抽真空0.5～3h，直至体系内无水和甲醇抽出；降温至70～80℃，过滤即可。

本发明的又一目的在于提供一种上述核电驱动机构用耐高温绝缘结构件的制备方法，它包括以下步骤：

(1)混料：将配方量的所述有机硅改性氰酸酯树脂、玻璃纤维、金属氧化物、硬脂酸盐和固化剂，在40℃～50℃下混合30min～80min得到均匀的粉料；

(2)混炼：将所述粉料置于160℃～180℃进行混炼，随后在150～250℃处理2～5h，固化即可。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明核电驱动机构用耐高温绝缘结构件，通过采用特定配方制作，具有耐温250℃以上、机械性能好、韧性好、热变形温度高、耐辐照性能等优点。

附图说明

附图1为本发明核电驱动机构用耐高温绝缘结构件的俯视图；

附图2为附图1的第一剖视图；

附图3为附图1的第二剖视图。

具体实施方式

本发明核电驱动机构用耐高温绝缘结构件，它按各组分的重量份计包括：有机硅改性氰酸酯树脂30～70份、玻璃纤维20～40份、金属氧化物45～60份、硬脂酸盐0.5～1.5份、固化剂0.5～1.5份。它还根据需要包括1～4份着色剂。

本发明中，所述玻璃纤维的长度优选为2mm～4mm；金属氧化物优选为二氧化硅、三氧化二铝、氧化锌和石英粉中的一种或两种以上混合物；硬脂酸盐为常规的那些，如硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸钙或硬脂酸锌等；所述固化剂选用常规的那些，如过氧化二异丙苯或/和过氧化二苯甲酰以及其它过氧化物；所述着色剂为苯胺黑、氧化铁红或大红粉。

所述有机硅改性氰酸酯树脂优选按各组分重量份计包括：氰酸酯60～70份、丙烯酸酯1～5份、有机硅树脂10～30份、活性稀释剂20～30份、第一稳定剂0.1～1份；它的制备方法优选包括以下步骤：(1)称量配方量的氰酸酯及丙烯酸酯于容器内，加第一入稳定剂后升温至140℃～150℃，使得制得的混合物粘度为10000～20000mpa.s/50℃；(2)降温至120～130℃，加入配方量的所述有机硅树脂后保温反应30～60min；(3)降温至80～100℃，加入配方量的所述活性稀释剂，继续降温至40℃过滤即可。所述氰酸酯优选为选自双酚A型氰酸酯(如CE01MO等)和酚醛型氰酸酯(如CE05CS等)的一种或两种以上的混合物。所述丙烯酸酯选用常规的那些即可，如丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟乙酯等中的一种或两种以上的混合物。所述活性稀释剂选用常规的那些即可，如甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄基酯、双酚A二甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或两种以上的混合物等。

有机硅树脂按优选各组分重量份计包括：有机硅单体A70～80份、有机硅单体B 0～15份、水10～15份、第二稳定剂0.1～1份。第一稳定剂和第二稳定剂相互独立地为对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚和甲基氢醌中的一种或两种以上的混合物。有机硅单体A优选为KH570、KH560和三乙氧基甲基硅烷中的一种或两种以上的混合物；有机硅单体B优选为二甲基二甲氧基硅烷或/和二苯基二甲氧基硅烷。所述有机硅树脂的制备方法，优选包括如下步骤：(1)称量配方量的有机硅单体A和有机硅单体B置于容器中，搅拌条件下加入水和第二稳定剂，随后调节pH值至1～3并于50℃～60℃下保温0.5～3h；(2)升温至70～80℃，保温反应3～5h；再升温至130℃～140℃保温抽真空0.5～3h，直至体系内无水和甲醇抽出；降温至70～80℃，过滤即可。

上述核电驱动机构用耐高温绝缘结构件的制备方法，它包括以下步骤：

(1)混料：将配方量的所述有机硅改性氰酸酯树脂、玻璃纤维、金属氧化物、硬脂酸盐和固化剂，在40℃～50℃下混合30min～80min得到均匀的粉料；

(2)混炼：将所述粉料置于160℃～180℃进行混炼，随后在150～250℃处理2～5h，固化即可。

下面将结合实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1

本实施例提供一种有机硅树脂和有机硅改性氰酸酯树脂的制备方法：

有机硅树脂的制备：(1)准确称量KH570单体744g、二甲基二甲氧基硅烷108g、蒸馏水122.4g、对苯二酚1.75g于三口瓶中，搅拌后用盐酸调整pH值至1；并于50℃保温3h；(2)以20℃/h的速度升温至70℃，保温反应5h；再升温至130℃抽真空3h，降温至70℃过滤而得。

有机硅改性氰酸酯树脂的制备：(1)准确称量双酚A型氰酸酯CE01MO 3000g、丙烯酸羟乙酯90g于三口瓶中，缓慢升温(20℃/h，下同，降温速度也是)至100℃保温溶解，融化完后搅拌下加入对苯二酚5g，再缓慢升温至140℃保温约3h，至树脂粘度在10000mpa.s/50℃；(2)降温至130℃，加入制备的有机硅树脂710g保温反应30min后；(3)降温至100℃后加入双酚A二甲基丙烯酸酯710g和甲基丙烯酸苯酯240g的混合物，继续降温并搅拌1h后过滤即得。

实施例2

本实施例提供一种有机硅树脂和有机硅改性氰酸酯树脂的制备方法：

有机硅树脂的制备：(1)准确称量KH570单体700g、二苯基二甲氧基硅烷150、蒸馏水150g、对苯二酚10g于三口瓶中，搅拌后用盐酸调整pH值至3；并于60℃保温0.5h；(2)升温至80℃，保温反应3h；再升温至140℃抽真空0.5h，降温至80℃过滤而得。

有机硅改性氰酸酯树脂的制备：(1)准确称量双酚A型氰酸酯CE01MO 600g、丙烯酸羟丙酯50g于三口瓶中，缓慢升温(40℃/h，下同，降温速度也是)至100℃保温溶解，融化完后搅拌下加入对苯二酚10g，再缓慢升温至150℃保温约3h，至树脂粘度在15000mpa.s/50℃；(2)降温至120℃，加入制备的有机硅树脂300g保温反应60min后；(3)降温至80℃后加入双酚A二甲基丙烯酸酯30g、甲基丙烯酸苯酯20g，继续降温并搅拌1h后过滤即得。

实施例3

本实施例提供一种有机硅树脂和有机硅改性氰酸酯树脂的制备方法：

有机硅树脂的制备：(1)准确称量KH570单体800g、蒸馏水100g、对苯二酚1g于三口瓶中，搅拌后用盐酸调整pH值至2；并于55℃保温1h；(2)升温至75℃，保温反应4h；再升温至135℃抽真空1h，降温至75℃过滤而得。

有机硅改性氰酸酯树脂的制备：(1)准确称量酚醛型氰酸酯(扬州天启CE05CS)700g、丙烯酸羟丙酯10g于三口瓶中，缓慢升温至100℃保温溶解，融化完后搅拌下加入对苯二酚1g，再缓慢升温至145℃保温约2h，至树脂粘度在20000mpa.s/50℃；(2)降温至125℃，加入制备的有机硅树脂100g保温反应40min后；(3)降温至80℃后加入双酚A二甲基丙烯酸酯100g、甲基丙烯酸苯酯100g，继续降温并搅拌1h后过滤即得。

实施例4

本实施例提供一种核电驱动机构用耐高温绝缘结构件，其配方为如表1所示：

表1实施例4中结构件的原料配方

上述核电驱动机构用耐高温绝缘结构件的制备方法，它包括以下步骤：

(1)混料：将配方量的所述有机硅改性氰酸酯树脂、玻璃纤维、金属氧化物、硬脂酸盐和固化剂，在40℃下混合80min得到均匀的粉料；

(2)混炼：将所述粉料置于160℃进行混炼，随后在150℃处理5h，固化即可。

实施例5

本实施例提供一种核电驱动机构用耐高温绝缘结构件，其配方与实施例4中的基本一致，不同的是它的制备方法为：

(1)混料：将配方量的所述有机硅改性氰酸酯树脂、玻璃纤维、金属氧化物、硬脂酸盐和固化剂，在50℃下混合30min得到均匀的粉料；

(2)混炼：将所述粉料置于180℃进行混炼，随后在250℃处理2h，固化即可。

实施例6

本实施例提供一种核电驱动机构用耐高温绝缘结构件，其配方与实施例4中的基本一致，不同的是它的制备方法为：

(1)混料：将配方量的所述有机硅改性氰酸酯树脂、玻璃纤维、金属氧化物、硬脂酸盐和固化剂，在45℃下混合50min得到均匀的粉料；

(2)混炼：将所述粉料置于170℃进行混炼，随后在200℃处理3h，固化即可。

实施例7

本实施例提供一种核电驱动机构用耐高温绝缘结构件，其配方为如表2所示：

表2实施例7中结构件的原料配方

实施例8

本实施例提供一种核电驱动机构用耐高温绝缘结构件，其配方为如表3所示：

表3实施例8中结构件的原料配方

实施例9

本实施例提供一种核电驱动机构用耐高温绝缘结构件，其配方为如表4所示：

表4实施例9中结构件的原料配方

实施例10

本实施例提供一种核电驱动机构用耐高温绝缘结构件，其配方为如表5所示：

表5实施例10中结构件的原料配方

实施例11

本实施例提供一种核电驱动机构用耐高温绝缘结构件，其配方为如表6所示：

表6实施例11中结构件的原料配方

表7实施例4-11中结构件性能测试数据

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。