一种甲基化绝缘橡胶材料的制作方法

文档序号:11469552阅读:260来源:国知局

本发明属于材料领域,具体涉及一种甲基化绝缘橡胶材料。



背景技术:

绝缘材料可分气体、液体、固体三大类。常用的气体绝缘材料有空气、氮气、六氟化硫等。液体绝缘材料主要有矿物绝缘油、合成绝缘油(硅油、十二烷基苯、聚异丁烯、异丙基联苯、二芳基乙烷等)两类。固体绝缘材料可分有机、无机两类。有机固体绝缘材料包括绝缘漆、绝缘胶、绝缘纸、绝缘纤维制品、塑料、橡胶、漆布漆管及绝缘浸渍纤维制品、电工用薄膜、复合制品和粘带、电工用层压制品等。无机固体绝缘材料主要有云母、玻璃、陶瓷及其制品。相比之下,固体绝缘材料品种多样,也最为重要;

不同的电工设备对绝缘材料性能的要求各有侧重,高压电工装置如高压电机、高压电缆等用的绝缘材料要求有高的击穿强度和低的介质损耗。低压电器则以机械强度、断裂伸长率、耐热等级等作为主要要求;

绝缘材料的宏观性能如电性能、热性能、力学性能、耐化学药品、耐气候变化、耐腐蚀等性能与它的化学组成、分子结构等有密切关系。无机固体绝缘材料主要是由硅、硼及多种金属氧化物组成,以离子型结构为主,主要特点为耐热性高,工作温度一般大于180℃,稳定性好,耐大气老化性、耐化学药品性及长期在电场作用下的老化性能好;但脆性高,耐冲击强度低,耐压高而抗张强度低;工艺性差。有机材料一般为聚合物,其耐热性通常低于无机材料。含有芳环、杂环和硅、钛、氟等元素的材料其耐热性则高于一般线链形高分子材料;

随着社会的发展,越来越多的电器设备进入人们的家庭、工厂、社会环境中,为了能够让人们的生活更加安全,需要绝缘效果更好的、性能更稳当的绝缘材料来满足电器绝缘性能的要求,而橡胶材料作为常用的绝缘材料,经常被用于作为电器防护材料,然而其易老化,贮存稳定性差,且添加的无机填料与其相容性差,极大的降低了成品的品质,降低了使用安全性。



技术实现要素:

本发明的目的在于针对现有技术中天然橡胶的易老化,贮存稳定性差,且添加的无机填料与其相容性差的问题,提供一种甲基化绝缘橡胶材料。

为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

一种甲基化绝缘橡胶材料,该甲基化绝缘橡胶材料由甲基化高岭土弹性体溶液,与200-300重量份的天然橡胶、4-5重量份的防老剂rd混合密炼30-40s,密炼温度为60-100℃,加入20-34重量份的氯化石蜡,混炼6-8分钟,排胶,冷却至20-30℃,投入开炼机内,加入0.7-1重量份的氧化锌、2.8-3重量份的硫磺、3-4重量份的促进剂mbs,薄通3-5遍而制得。

其中,所述的甲基化高岭土弹性体溶液由如下步骤制得:

(1)蜡微粉分散液的制备

取1-3重量份的聚酰胺蜡微粉,加入到7-10重量份的n-甲基吡咯烷酮中,搅拌均匀,送入到130-140℃的油浴中,保温搅拌10-20分钟,出料,加入0.7-1重量份的硼砂,搅拌至常温,得蜡微粉分散液;

(2)有机化高岭土分散液的制备

取13-20重量份的高岭土,在700-800℃下煅烧1-2小时,冷却后磨成细粉,加入到10-13mol/l的硫酸溶液中浸泡3-5小时,出料,水洗,常温干燥,与1-2重量份的硬脂酸铝混合,加入到混合料重量3-4倍的、20-25%的碳酸溶液中,超声10-20分钟,得有机化高岭土分散液;

(3)酯化高岭土的制备

取有机化高岭土分散液,与8-羟基喹啉的乙二醇溶液混合,搅拌均匀,送入到聚四氟乙烯反应釜中,在90-100℃下保温反应1-2小时,出料,脱水,常温干燥,得酯化高岭土;

(4)酯化高岭土微粉分散液

取步骤3)制得的酯化高岭土、0.2-0.4重量份的辛酸亚锡混合,加入到上述步骤1)制得的蜡微粉分散液中,搅拌均匀,得酯化高岭土微粉分散液;

(5)胺化弹性体的制备

取27-30重量份的sis热塑性弹性体、2-3重量份的甲酰胺混合,加入到混合料重量1.6-2倍的无水乙醇中,在60-65℃下保温搅拌1-2小时,蒸馏除去乙醇,得胺化弹性体;

(6)甲基化高岭土弹性体溶液的制备

取步骤4)制得的酯化高岭土微粉分散液、步骤5)制得的胺化弹性体混合,搅拌均匀,滴加18-20重量份的、浓度为10-14%的甲醛溶液,升高温度为60-70℃,保温搅拌100-110分钟,冷却至常温,得甲基化高岭土弹性体溶液。

其中,步骤3)中所述的8-羟基喹啉的乙二醇溶液,其由如下方法配制:取1-2重量份的8-羟基喹啉,加入到其重量18-20倍的乙二醇中,搅拌均匀。

本发明的优点:

本发明首先采用聚酰胺蜡微粉为原料,在吡咯烷酮中分散,得到蜡微粉分散液,同时加入硼砂,提高了微粉的表面强度,然后将8-羟基喹啉的乙二醇溶液与高岭土的碳酸溶液混合反应,得到碳酸酯高岭土,同时在将高岭土分散到碳酸溶液的时候,采用硬脂酸铝将高岭土活化,提高了碳酸酯高岭土的成型稳定性,然后将热塑性弹性体采用甲酰胺处理,得到酰胺化的弹性体,然后与甲醛溶液混合,通过甲醛溶液与酰胺化弹性体的交联反应,可以得到羟甲基化的弹性体,而在反应的同时,还引入了酯化高岭土微粉分散液,碳酸二甲酯还可以作为甲基化助剂,提高了甲醛溶液与酰胺化弹性体的交联强度,同时将高岭土与弹性体有效的结合,提高了填料的分散性、相容性,从而提高了成品材料的稳定性强度,加入的弹性体具有很好的缓冲效果,可以提高成品的抗压强度、抗冲击强度,本发明的成品材料绝缘稳定性好,贮存稳定性高,使用安全性好,综合性能优越。

具体实施方式

实施例1

(1)取3重量份的聚酰胺蜡微粉,加入到10重量份的n-甲基吡咯烷酮中,搅拌均匀,送入到140℃的油浴中,保温搅拌20分钟,出料,加入1重量份的硼砂,搅拌至常温,得蜡微粉分散液;

(2)取2重量份的8-羟基喹啉,加入到其重量20倍的乙二醇中,搅拌均匀;

(3)取20重量份的高岭土,在800℃下煅烧2小时,冷却后磨成细粉,加入13mol/l的硫酸溶液中浸泡5小时,出料,水洗,常温干燥,与2重量份的硬脂酸铝混合,加入到混合料重量4倍的、25%的碳酸溶液中,超声20分钟,得有机化高岭土分散液;

(4)取有机化高岭土分散液,与8-羟基喹啉的乙二醇混合,搅拌均匀,送入到聚四氟乙烯反应釜中,在100℃下保温反应2小时,出料,脱水,常温干燥,得酯化高岭土;

(5)取上述酯化高岭土、0.4重量份的辛酸亚锡混合,加入到上述蜡微粉分散液中,搅拌均匀,得酯化高岭土微粉分散液;

(6)取30重量份的sis热塑性弹性体、3重量份的甲酰胺混合,加入到混合料重量2倍的无水乙醇中,在65℃下保温搅拌2小时,蒸馏除去乙醇,得胺化弹性体;

(7)取上述酯化高岭土微粉分散液、胺化弹性体混合,搅拌均匀,滴加20重量份的、浓度为14%的甲醛溶液,升高温度为70℃,保温搅拌110分钟,冷却至常温,得甲基化高岭土弹性体溶液;

(8)取上述甲基化高岭土弹性体溶液,与300重量份的天然橡胶、5重量份的防老剂rd混合,送入密炼机中,密炼40s,密炼温度为100℃,加入34重量份的氯化石蜡,混炼8分钟,排胶,冷却至30℃,投入开炼机内,加入1重量份的氧化锌、3重量份的硫磺、4重量份的促进剂mbs,薄通5遍,即得所述甲基化绝缘橡胶材料。

实施例2

(1)取1重量份的聚酰胺蜡微粉,加入到7重量份的n-甲基吡咯烷酮中,搅拌均匀,送入到130℃的油浴中,保温搅拌10分钟,出料,加入0.7重量份的硼砂,搅拌至常温,得蜡微粉分散液;

(2)取1重量份的8-羟基喹啉,加入到其重量18倍的乙二醇中,搅拌均匀;

(3)取13重量份的高岭土,在700℃下煅烧1小时,冷却后磨成细粉,加入到10mol/l的硫酸溶液中浸泡3小时,出料,水洗,常温干燥,与1重量份的硬脂酸铝混合,加入到混合料重量3倍的、20%的碳酸溶液中,超声10分钟,得有机化高岭土分散液;

(4)取有机化高岭土分散液,与8-羟基喹啉的乙二醇混合,搅拌均匀,送入到聚四氟乙烯反应釜中,在90℃下保温反应1小时,出料,脱水,常温干燥,得酯化高岭土;

(5)取上述酯化高岭土、0.2重量份的辛酸亚锡混合,加入到上述蜡微粉分散液中,搅拌均匀,得酯化高岭土微粉分散液;

(6)取27重量份的sis热塑性弹性体、2重量份的甲酰胺混合,加入到混合料重量1.6倍的无水乙醇中,在60℃下保温搅拌1小时,蒸馏除去乙醇,得胺化弹性体;

(7)取上述酯化高岭土微粉分散液、胺化弹性体混合,搅拌均匀,滴加18重量份的、浓度为10%的甲醛溶液,升高温度为60℃,保温搅拌100分钟,冷却至常温,得甲基化高岭土弹性体溶液;

(8)取上述甲基化高岭土弹性体溶液,与200重量份的天然橡胶、4重量份的防老剂rd混合,送入密炼机中,密炼30s,密炼温度为60℃,加入20-34重量份的氯化石蜡,混炼6分钟,排胶,冷却至20℃,投入开炼机内,加入0.7重量份的氧化锌、2.8重量份的硫磺、3重量份的促进剂mbs,薄通3遍,即得所述甲基化绝缘橡胶材料。

性能测试:

本发明的材料的电阻率为(7-9)×1015-16ω·cm;

弯曲强度为120.4-130.6mpa;

压缩强度为133.1-142.5mpa;

平行层向击穿电压为30-45kv;

传统天然橡胶材料的电阻率为(1-4)×1013-14ω·cm;

弯曲强度为102.3-105mpa;

压缩强度为100.7-108mpa;

平行层向击穿电压为10-15kv。

可以看出,本发明的甲基化绝缘橡胶材料具有更高的绝缘性、弯曲强度、压缩强度和抗击穿电压,综合性能更强,使用安全性更高。

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