气凝胶复合材料在制备电气箱体保温材料中的应用的制作方法

文档序号:25543962发布日期:2021-06-18 20:41
气凝胶复合材料在制备电气箱体保温材料中的应用的制作方法
本发明涉及保温防火领域,具体涉及气凝胶复合材料在制备电气箱体保温材料中的应用。
背景技术
:电力系统的户外设备是电能传输和分配的重要组成部分,在现代电网和工程建设中发挥重要作用。这些设备在户外高湿环境或箱内外温差大的情况下,极易在箱体内壁产生凝露。凝露现象会对电气设备表面进行腐蚀,从而降低设备绝缘性能,从而产生闪络和爬电,甚至造成短路。当凝露滴至带电元件上时,会引起电网短路,严重威胁电网安全运行。消除凝露的方法主要包括两种,一是降低箱体内绝对湿度,主要包括冷凝除湿法、吸附及模式除湿法等,这类方法一般需要购置和安装特殊装备,运行成本高。二是降低相对温度,即控制温差的方法。选择性能优异的保温隔热材料,可以有效柜体内外的温度差,并抑制凝露现象产生,具有操作简单、维护成本低等优点。气凝胶是一类高比表面积、高孔隙率、低密度、低导热率的三维纳米新型材料,具备较高的孔隙率、纳米骨架结构、低孔隙率,是目前已知热导率最低的固体材料,二氧化硅气凝胶是目前应用最成熟的气凝胶材料。然而,纯相二氧化硅气凝胶强度低、易脆;此外与电气柜箱体难以紧密贴合,因此难以直接在电柜箱体上应用。综上,需要一种新型的电气箱体保温材料用气凝胶复合材料,并可以与电气柜箱体紧密贴合,降低箱体内外温差并消除箱体凝露。技术实现要素:本发明要解决的技术问题为:提供气凝胶复合材料在制备电气箱体保温材料中的应用,该保温材料能消除箱体凝露。为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:气凝胶复合材料在制备电气箱体保温材料中的应用,所述气凝胶复合材料包括以下原料:二氧化硅气凝胶和增强纤维材料;其中,所述增强纤维在气凝胶复合材料中的体积分数在3%-20%之间。根据本发明的一些实施方式,所述增强纤维材料包括玻璃纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、预氧丝纤维、碳纤维、玄武岩纤维和聚酯纤维中的至少一种。根据本发明的一些实施方式,所述预氧丝纤维为聚丙烯腈纤维在一定温度下经空气氧化而形成部分环化结构的黑色纤维。根据本发明的一些实施方式,所述气凝胶复合材料的厚度为1mm~10mm。根据本发明的一些实施方式,所述气凝胶复合材料在25℃下的导电系数在0.03w/(m·k)以下。根据本发明的一些实施方式,所述气凝胶复合材料的憎水率在98%以上。根据本发明的一些实施方式,所述气凝胶复合材料的电绝缘性能达到ac3000v和50hz历时60s不击穿跳火。根据本发明的一些实施方式,所述气凝胶复合材料的阻燃性能为v0。根据本发明的一些实施方式,所述气凝胶复合材料表面包裹有包装材料。根据本发明的一些实施方式,所述包装材料为有机类薄膜材料或无机类包装材料。包装材料在保证气凝胶复合材料的保温、防火和防水性能不受影响的同时,可以进一步提高强度,与电气箱柜体紧密贴合,方便后续施工。根据本发明的一些实施方式,所述有机类薄膜材料包括有机阻燃材料。根据本发明的一些实施方式,所述有机阻燃材料包括酚醛树脂、阻燃聚醋酸乙烯、阻燃聚乙烯醇缩甲醛树脂、阻燃丙烯酸树脂、阻燃三聚氰胺树脂、阻燃环氧树脂、阻燃有机硅树脂、阻燃聚酯纤维、阻燃聚酰胺、阻燃聚乙烯和阻燃聚氟乙烯中的至少一种。根据本发明的一些实施方式,所述阻燃聚酯纤维包括阻燃热塑性聚酯塑料。根据本发明的一些实施方式,所述阻燃聚氟乙烯包括阻燃聚四氟乙烯、阻燃聚偏氟乙烯和阻燃乙烯-四氟乙烯共聚物。根据本发明的一些实施方式,所述阻燃聚四氟乙烯由聚四氟乙烯和阻燃剂ⅰ组成。根据本发明的一些实施方式,所述阻燃聚偏氟乙烯由聚偏氟乙烯和阻燃剂ⅱ组成。根据本发明的一些实施方式,所述阻燃乙烯-四氟乙烯共聚物由乙烯-四氟乙烯共聚物和阻燃剂ⅱ组成。根据本发明的一些实施方式,所述阻燃剂ⅰ包括含磷有机阻燃剂、含氮有机阻燃剂、含卤有剂阻燃剂和含硅有机阻燃剂中的至少一种。根据本发明的一些实施方式,所述阻燃剂ⅱ包括含磷有机阻燃剂、含氮有机阻燃剂、含卤有剂阻燃剂和含硅有机阻燃剂中的至少一种。根据本发明的一些实施方式,所述阻燃剂ⅲ包括含磷有机阻燃剂、含氮有机阻燃剂、含卤有剂阻燃剂和含硅有机阻燃剂中的至少一种。根据本发明的一些实施方式,所述有机类薄膜材料的厚度为0.01mm~1mm。根据本发明的一些实施方式,所述无机类包装材料包括无机非金属类包装材料和金属类包装材料。根据本发明的一些实施方式,所述无机非金属类包装材料包括玻璃纤维布、玄武岩纤维布、石棉布和植物纤维布中的至少一种。根据本发明的一些实施方式,所述金属类包装材料包括铝箔片。根据本发明的一些实施方式,所述无机类包装材料的厚度为0.1mm~1mm。根据本发明的一些实施方式,所述气凝胶复合材料通过胶粘贴附于所述包装材料表面。根据本发明的一些实施方式,所述粘胶为热熔胶。根据本发明的一些实施方式,所述保温材料需吸附在箱体内壁、外壁或柜体夹层。根据本发明的一些实施方式,所述吸附方式为磁力吸附、胶粘或螺栓中的一种。根据本发明的一些实施方式,当所述箱体的材料为磁性材料时,保温材料与箱体内壁、外壁或夹层的连接方式为磁力吸附。根据本发明的一些实施方式,当所述箱体的材料为非磁性材料时,保温材料与箱体内壁、外壁或夹层的连接方式为胶粘或螺栓。根据本发明实施方式的气凝胶复合材料在制备电气箱体保温材料中的用途,至少具有如下有益效果:为防止电气户外设备内壁形成凝露,在柜体内壁吸附高效的保温材料来降低内外温差,保温材料选择包裹耐火绝缘材料或薄膜的纤维增强气凝胶复合材料。包裹气凝胶复合材料的包装材料吸附在柜体冷面内壁、外壁或夹层;防止了箱体柜内凝露的产生,具有施工简单、操作方便的特点。附图说明图1为气凝胶毡截面示意图。标号说明1、气凝胶复合材料;2、包装材料。具体实施方式为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以说明。实施例中所使用的试验方法如无特殊说明,均为常规方法;所使用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到的试剂和材料。本发明的实施例一为:一种二氧化硅气凝胶毡的应用,包括以下步骤:s1、气凝胶复合材料的制备:用旋转搅拌器将二氧化硅气凝胶粉末(纳诺科技有限公司)和去离子水混合5分钟,然后将玻璃短纤维(山东鲁阳节能材料股份有限公司,直径15微米)、硅酸铝短纤维(山东鲁阳节能材料股份有限公司,直径15微米)加入上述浆料(二氧化硅气凝胶粉末、玻璃纤维和硅酸铝纤维的体积比为8:1:1)中,继续搅拌15分钟,得混合物;将混合物倒入模具中,经压力机(压力为5mpa)压成板材。将板材在120℃干燥5小时,用kh-570(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)对上述板材表面进行疏水处理,制备出玻璃纤维和硅酸铝纤维增强的气凝胶复合材料。s2、气凝胶毡的制备:根据尺寸要求对制成纤维增强气凝胶复合材料裁剪、定型,外表面使用热熔胶(星霞制品公司,swa120q)粘在阻燃聚酰胺(杭州科佳新材料股份有限公司,0.1mm)薄膜上,即得如图1所示的气凝胶毡。s3、将气凝胶毡通过磁铁吸附的方式固定在电气箱体内壁。本发明的实施例二为:一种二氧化硅气凝胶毡的应用,包括以下步骤:s1、气凝胶复合材料的制备:将用旋转搅拌器将二氧化硅气凝胶粉末(纳诺科技有限公司)和去离子水混合5分钟,然后将玻璃短纤维(山东鲁阳节能材料股份有限公司,直径10微米)、硅酸铝短纤维(山东鲁阳节能材料股份有限公司,直径10微米)加入上述浆料(二氧化硅气凝胶粉末、玻璃纤维和硅酸铝纤维的体积比为77:8:15)中,继续搅拌20分钟,得混合物;将混合物倒入模具中,经压力机(4.5mpa)压成板材。将板材在120℃干燥6小时,用kh-570(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)对上述板材表面进行疏水处理,制备出玻璃纤维和硅酸铝纤维增强的气凝胶复合材料。s2、气凝胶毡的制备:根据尺寸要求对制成的玻璃纤维复合气凝胶材料裁剪、定型,外表面采用热熔胶(星霞制品公司,swa120q)粘在阻燃聚乙烯(杭州科佳新材料股份有限公司,0.2mm)薄膜上,即得如图1所示的气凝胶毡。s3、通过胶粘方法将气凝胶毡固定在电气箱体双层复合板的夹层。本发明的实施例三为:一种二氧化硅气凝胶毡的应用,包括以下步骤:s1、气凝胶复合材料的制备:将用旋转搅拌器将二氧化硅气凝胶粉末(纳诺科技有限公司)和去离子水混合5分钟,然后将玻璃短纤维(山东鲁阳节能材料股份有限公司,直径15微米)加入上述浆料(二氧化硅气凝胶粉末、玻璃纤维体积比为6:1)中,继续搅拌20分钟;将混合物倒入模具中,经压力机(压力为4mpa)压成板材。将板材在120℃干燥5小时,用kh-570(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)对上述板材表面进行疏水处理,制备出玻璃纤维增强的气凝胶复合材料。s2、气凝胶毡的制备:根据尺寸要求对制成的玻璃纤维复合气凝胶材料裁剪、定型,外表面采用热熔胶(星霞制品公司,swa120q)粘在玻璃纤维布(江苏美滤新材料有限公司,0.5mm)上,即得如图1所示的气凝胶毡。s3、通过胶粘的方式将气凝胶毡固定在电气箱体外壁。本发明的对比例为:二氧化硅气凝胶粉末(纳诺科技有限公司)。本发明实施例一~三和对比例的性能测试方法为:热导率测试:热平板法,参照yb/t4130—2005《耐火材料导热系数试验方法(水流量平板法)》进行测试。抗压强度测试:压缩强度,参照gb/t1964—1996《多孔陶瓷弯曲强度试验方法》进行测试。本发明实施例一~三和对比例的性能测试结果见表1。表1本发明实施例一~三和对比例的性能测试结果热导率(w/(m·k))抗压强度(mpa)实施例一0.0291.1实施例二0.0281.6实施例三0.0281.8对比例0.0200.02本发明实施例一制得的气凝胶毡的热导率为0.029w/(m·k),绝热性能略低于二氧化硅气凝胶(0.020w/(m·k));抗压强度达1.1mpa,远高于二氧化硅气凝胶纯材料(0.02mpa),具有优异的保温性能,在有效防止凝露形成的同时,同时具有良好的防火和防水性能。本发明实施例二所制得气凝胶毡的热导率为0.028w/(m·k),绝热性能略低于二氧化硅气凝胶(0.023w/(m·k));抗压强度达1.6mpa,远高于二氧化硅气凝胶纯材料(0.02mpa),具有优异的保温性能,在有效防止凝露形成的同时,同时具有良好的防火和防水性能。本发明实施例三所制得气凝胶毡的热导率为0.028w/(m·k),绝热性能略低于二氧化硅气凝胶(0.020w/(m·k));抗压强度达1.8mpa,远高于二氧化硅气凝胶纯材料(0.02mpa),具有优异的保温性能,在有效防止凝露形成的同时,同时具有良好的防火和防水性能。综上所述,本发明的应用通过在柜体内壁吸附高效的保温材料来降低内外温差,保温材料选择包裹耐火绝缘材料或薄膜的纤维增强气凝胶复合材料,包裹气凝胶复合材料的包装材料吸附在柜体冷面内壁、外壁或夹层;防止了箱体柜内凝露的产生,具有施工简单、操作方便的特点。以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的
技术领域
,均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3 
再多了解一些
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