本发明涉及绝缘材料技术领域，具体涉及一种新型绝缘复合材料及其制备方法。
背景技术：
绝缘材料又称电介质，是指在直流电压作用下，不导电或是导电极微的物质，绝缘材料主要作用是在电气设备中将不同电位的电导体隔离开来，使电流按一定的路径流通，还可以机械支撑和固定，以及防潮、防霉和保护导体的作用。
绝缘材料是电工产品发展的基础和保证，对电机、电气工业的发展具有特别重要的作用，是电工产品具有先进技术性的关键，也是电工产品安全可靠运行的重要保证，因此要求绝缘材料不断发展新品种，提高产品性能与质量，以适应电工产品不断发展的需要。
现有技术中的绝缘材料虽然具有很好的绝缘性能，但是抗机械冲击性能和抗氧化性差，有效安全使用期短，需要经常维修。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种新型绝缘复合材料及其制备方法，本发明绝缘复合材料具有良好的绝缘性和抗机械冲击性能，化学性质稳定，具有阻燃、抗氧化和延缓材料老化的性能，本发明制备方法工艺简单，不添加任何易燃、易爆物质，操作安全，易规模化推广生产。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种新型绝缘复合材料及其制备方法，包括以下重量份计的原料：
聚酰胺树脂30-40份、环氧醋酸纤维素10-20份、碳酸钙8-15份、氮化硅5-15份、改性纳米羟甲基纤维素晶体8-15份、硬脂酸镁3-8份、高岭土8-13份、二氧化硅5-11份、云母颗粒5-12份、玻璃纤维6-14份、硅烷偶联剂2-6份、填充剂3-8份、紫外吸收剂1.5-3.5份、抗氧化剂2.2-5.3份、防冻剂0.8-4.6份和阻燃剂1-5份。
优选地，包括以下重量份计的原料：聚酰胺树脂36份、环氧醋酸纤维素15份、碳酸钙11份、氮化硅8份、改性纳米羟甲基纤维素晶体10份、硬脂酸镁5份、高岭土10份、二氧化硅7份、云母颗粒8份、玻璃纤维9份、硅烷偶联剂4份、填充剂5份、紫外吸收剂2份、抗氧化剂3份、防冻剂3份和阻燃剂2.5份。
优选地，所述改性纳米羟甲基纤维素晶体的制备方法如下：
(a)加入适量的水分至羟甲基纤维素内，使其保持湿润状态；
(b)向湿润的羟甲基纤维内加入适量的55％盐酸溶液调节至ph4.8，然后升温至60摄氏度，加入羟甲基纤维度重量的0.1-0.2倍的氧化剂4-甲酰胺-tempo配合naclo/naclo2，混合均匀，持续搅拌30-50小时；
(c)将氧化后的羟甲基纤维素冷却至室温，洗涤过滤，即得改性纳米羟甲基纤维素晶体。
优选地，所述填充剂为滑石粉、玻璃微珠和二氧化钛按照质量比(2-3):1:(0.5-0.8)混合组成。
优选地，所述紫外吸收剂为2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3，5-二戊基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3，5-叔辛基苯基)苯并三唑、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯中的一种或几种结合；
所述抗氧化剂为2,2-亚甲基双(4-甲基-6-丁基苯酚)和亚磷酸脂按照质量比2:1混合组成；
所述防冻剂为乙二醇、尿素、三乙醇胺和十二烷基磺酸钠按照质量比20:10:2:1混合组成；
所述阻燃剂为硼酸锌、氧化锌、氧化铁和氧化锡中的一种或几种混合。
本发明中还公开了一种上述新型绝缘复合材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照新型绝缘复合材料的原料重量份数称取各原料；
(2)将聚酰胺树脂、环氧醋酸纤维素和抗氧化剂混合均匀，升温至90-120摄氏度，进行密炼，密炼时间为10-15分钟，得到混合物a,备用；
(3)将碳酸钙、氮化硅、改性纳米羟甲基纤维素晶体、硬脂酸镁、高岭土、二氧化硅、云母颗粒、玻璃纤维混合后，投入到球磨机中进行研磨，即得混合物b，备用；
(4)将混合物a和混合物b以及硅烷偶联剂、填充剂、紫外吸收剂、防冻剂和阻燃剂混合搅拌，转速为700-1200转/分钟，温度为70-85摄氏度，搅拌20-30分钟，混合均匀；
(5)将步骤(4)中制得的混合物料进行挤出，冷却成型，即得所述新型绝缘复合材料。
优选地，所述步骤(3)中混合物b的颗粒粒径为200-500目。
优选地，所述步骤(5)中采用高剪切型双螺杆挤出机进行挤出，成型。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明绝缘复合材料具有良好的绝缘性和抗机械冲击性能，化学性质稳定，具有阻燃、抗氧化和延缓材料老化的性能，本发明制备方法工艺简单，不添加任何易燃、易爆物质，操作安全，易规模化推广生产；
(2)本发明原料中添加聚酰胺树脂为主要成分，聚酰胺树脂具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性和抗冲击性能；
(3)本发明原料中添加有改性纳米羟甲基纤维素晶体，改性纳米羟甲基纤维素晶体是羟甲基纤维度经过氧化剂的氧化作用增加了纤维素的剪切增粘性的特点，提高了绝缘复合材料的抗张强度和抗折强度；
(4)本发明原料中添加有紫外吸收剂和抗氧剂，增加了绝缘复合材料的抗光照性能和耐氧化能力，延长了绝缘复合材料的使用时间和抗老化性能；
(5)本发明原料中添加有防冻剂，防冻剂为乙二醇、尿素、三乙醇胺和十二烷基磺酸钠按照一定比例混合组成，是防冻剂的效果达到最佳；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种新型绝缘复合材料及其制备方法，包括以下重量份计的原料：
聚酰胺树脂30份、环氧醋酸纤维素10份、碳酸钙8份、氮化硅5份、改性纳米羟甲基纤维素晶体8份、硬脂酸镁3份、高岭土8份、二氧化硅5份、云母颗粒5份、玻璃纤维6份、硅烷偶联剂2份、填充剂3份、紫外吸收剂1.5份、抗氧化剂2.2份、防冻剂0.8份和阻燃剂1份。
改性纳米羟甲基纤维素晶体的制备方法如下：
(a)加入适量的水分至羟甲基纤维素内，使其保持湿润状态；
(b)向湿润的羟甲基纤维内加入适量的55％盐酸溶液调节至ph4.8，然后升温至60摄氏度，加入羟甲基纤维度重量的0.1倍的氧化剂4-甲酰胺-tempo配合naclo/naclo2，混合均匀，持续搅拌30小时；
(c)将氧化后的羟甲基纤维素冷却至室温，洗涤过滤，即得改性纳米羟甲基纤维素晶体。
填充剂为滑石粉、玻璃微珠和二氧化钛按照质量比2:1:0.5混合组成。
紫外吸收剂为2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑和2-(2-羟基-3，5-二戊基苯基)苯并三唑按照质量比1:1混合组成；
抗氧化剂为2,2-亚甲基双(4-甲基-6-丁基苯酚)和亚磷酸脂按照质量比2:1混合组成；
防冻剂为乙二醇、尿素、三乙醇胺和十二烷基磺酸钠按照质量比20:10:2:1混合组成；
阻燃剂为硼酸锌和氧化锌按照质量比1:1混合组成。
本实施例中还公开了一种上述新型绝缘复合材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照新型绝缘复合材料的原料重量份数称取各原料；
(2)将聚酰胺树脂、环氧醋酸纤维素和抗氧化剂混合均匀，升温至90摄氏度，进行密炼，密炼时间为10分钟，得到混合物a,备用；
(3)将碳酸钙、氮化硅、改性纳米羟甲基纤维素晶体、硬脂酸镁、高岭土、二氧化硅、云母颗粒、玻璃纤维混合后，投入到球磨机中进行研磨，即得混合物b，备用；
(4)将混合物a和混合物b以及硅烷偶联剂、填充剂、紫外吸收剂、防冻剂和阻燃剂混合搅拌，转速为700转/分钟，温度为70摄氏度，搅拌20分钟，混合均匀；
(5)将步骤(4)中制得的混合物料进行挤出，冷却成型，即得所述新型绝缘复合材料。
步骤(3)中混合物b的颗粒粒径为200目。
步骤(5)中采用高剪切型双螺杆挤出机进行挤出，成型。
实施例2
一种新型绝缘复合材料及其制备方法，包括以下重量份计的原料：
聚酰胺树脂40份、环氧醋酸纤维素20份、碳酸钙15份、氮化硅15份、改性纳米羟甲基纤维素晶体15份、硬脂酸镁8份、高岭土13份、二氧化硅11份、云母颗粒12份、玻璃纤维14份、硅烷偶联剂6份、填充剂8份、紫外吸收剂3.5份、抗氧化剂5.3份、防冻剂4.6份和阻燃剂5份。
改性纳米羟甲基纤维素晶体的制备方法如下：
(a)加入适量的水分至羟甲基纤维素内，使其保持湿润状态；
(b)向湿润的羟甲基纤维内加入适量的55％盐酸溶液调节至ph4.8，然后升温至60摄氏度，加入羟甲基纤维度重量的0.2倍的氧化剂4-甲酰胺-tempo配合naclo/naclo2，混合均匀，持续搅拌50小时；
(c)将氧化后的羟甲基纤维素冷却至室温，洗涤过滤，即得改性纳米羟甲基纤维素晶体。
填充剂为滑石粉、玻璃微珠和二氧化钛按照质量比3:1:0.8混合组成。
紫外吸收剂为2-(2-羟基-3，5-叔辛基苯基)苯并三唑；
抗氧化剂为2,2-亚甲基双(4-甲基-6-丁基苯酚)和亚磷酸脂按照质量比2:1混合组成；
防冻剂为乙二醇、尿素、三乙醇胺和十二烷基磺酸钠按照质量比20:10:2:1混合组成；
阻燃剂为氧化铁和氧化锡按照质量比1:1混合组成。
本实施例中还公开了一种上述新型绝缘复合材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照新型绝缘复合材料的原料重量份数称取各原料；
(2)将聚酰胺树脂、环氧醋酸纤维素和抗氧化剂混合均匀，升温至90-120摄氏度，进行密炼，密炼时间为15分钟，得到混合物a,备用；
(3)将碳酸钙、氮化硅、改性纳米羟甲基纤维素晶体、硬脂酸镁、高岭土、二氧化硅、云母颗粒、玻璃纤维混合后，投入到球磨机中进行研磨，即得混合物b，备用；
(4)将混合物a和混合物b以及硅烷偶联剂、填充剂、紫外吸收剂、防冻剂和阻燃剂混合搅拌，转速为1200转/分钟，温度为85摄氏度，搅拌30分钟，混合均匀；
(5)将步骤(4)中制得的混合物料进行挤出，冷却成型，即得所述新型绝缘复合材料。
步骤(3)中混合物b的颗粒粒径为500目。
步骤(5)中采用高剪切型双螺杆挤出机进行挤出，成型。
实施例3
一种新型绝缘复合材料及其制备方法，包括以下重量份计的原料：
聚酰胺树脂36份、环氧醋酸纤维素15份、碳酸钙11份、氮化硅8份、改性纳米羟甲基纤维素晶体10份、硬脂酸镁5份、高岭土10份、二氧化硅7份、云母颗粒8份、玻璃纤维9份、硅烷偶联剂4份、填充剂5份、紫外吸收剂2份、抗氧化剂3份、防冻剂3份和阻燃剂2.5份。
改性纳米羟甲基纤维素晶体的制备方法如下：
(a)加入适量的水分至羟甲基纤维素内，使其保持湿润状态；
(b)向湿润的羟甲基纤维内加入适量的55％盐酸溶液调节至ph4.8，然后升温至60摄氏度，加入羟甲基纤维度重量的0.15倍的氧化剂4-甲酰胺-tempo配合naclo/naclo2，混合均匀，持续搅拌40小时；
(c)将氧化后的羟甲基纤维素冷却至室温，洗涤过滤，即得改性纳米羟甲基纤维素晶体。
填充剂为滑石粉、玻璃微珠和二氧化钛按照质量比2.4:1:0.6混合组成。
紫外吸收剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯；
抗氧化剂为2,2-亚甲基双(4-甲基-6-丁基苯酚)和亚磷酸脂按照质量比2:1混合组成；
防冻剂为乙二醇、尿素、三乙醇胺和十二烷基磺酸钠按照质量比20:10:2:1混合组成；
阻燃剂为氧化锌和氧化锡按照质量比2:1混合组成。
本实施例中还公开了一种上述新型绝缘复合材料的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照新型绝缘复合材料的原料重量份数称取各原料；
(2)将聚酰胺树脂、环氧醋酸纤维素和抗氧化剂混合均匀，升温至90-120摄氏度，进行密炼，密炼时间为14分钟，得到混合物a,备用；
(3)将碳酸钙、氮化硅、改性纳米羟甲基纤维素晶体、硬脂酸镁、高岭土、二氧化硅、云母颗粒、玻璃纤维混合后，投入到球磨机中进行研磨，即得混合物b，备用；
(4)将混合物a和混合物b以及硅烷偶联剂、填充剂、紫外吸收剂、防冻剂和阻燃剂混合搅拌，转速为900转/分钟，温度为80摄氏度，搅拌25分钟，混合均匀；
(5)将步骤(4)中制得的混合物料进行挤出，冷却成型，即得所述新型绝缘复合材料。
步骤(3)中混合物b的颗粒粒径为400目。
步骤(5)中采用高剪切型双螺杆挤出机进行挤出，成型。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。