本发明涉及电力材料技术领域，具体涉及一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料及其制备方法。
背景技术：
目前，绝缘材料应具有良好的介电性能，即具有较高的绝缘电阻和耐压强度，并能避免发生漏电，爬电或击穿等事故；其次耐热性能要好，其中尤其以不因长期受热作用（热老化）而产生性能变化最为重要；此外还有良好的导热性，耐潮和有较高的机械强度以及工艺加工方便等。
此外高压输电线路和变电站所用的干式变压器、干式电流、电压互感器等均采用环氧树脂作为外包敷材料，普遍存在着防水性差、低温易开裂等缺点，而且在使用过程中表面容易积累电荷，产生严重的静电现象，降低了使用的安全性。现有技术通常采用表面涂布抗静电剂和在材料内部添加导电填料（如乙炔炭黑）两种方法来消除静电。前者效果虽好，但持续性差，使用过程中经擦拭成水洗得容易失去抗静电性；后者的持久性好，但从根本上改变了材料的电绝缘性能，在电绝缘要求较高的电器设备上却不适用。
同时电网系统运行电压等级不断提高，网络规模逐步扩大，超高或特高压输电网络是国家电网正在全力打造的智能电网的骨架和核心，建设特高压输电网络能够大幅度提升我国电网的输送能力，降低长距离电力输送损耗，但是更高的电压等级及直流输电对广泛应用于电气设备的绝缘材料的安全可靠性提出了重大挑战，高性能绝缘材料是构成高压、特高压输变电设备和网路的技术核心与关键，其电气性能的高低与稳定直接关系到了整个输电网络的电压等级与安全，因此，研制高性能绝缘材料，对建设安全可靠、稳定高效的直流超高压输变网络、提升我国输电水平和节省资源具有重要意义，现有的电力电缆用绝缘材料抗腐蚀、耐高热能力差，影响电力电缆的使用寿命。
综上所述，因此需要一种更好的绝缘材料来改善现有技术的不足，从而推动行业的发展。
技术实现要素：
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料，该绝缘材料具有优异的阻燃和电绝缘性能，还有耐高温、耐老化、抗开裂性能、使用寿命长，其韧性好、表面不容易产生静电，自清洁性能优异；此外发明的制备方法，成本较低、工艺简明、易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料，包括以下重量份的原料：
复合橡胶40-60份、无碱玻璃纤维5-7份、纳米材料3-5份、聚乙二醇3-5份、增性填料6-8份、聚乙烯蜡1-3份、阻燃助剂7-9份、石墨烯2-4份、偶联剂6-8份、硫化剂2-3份、润滑剂0.4-0.6份、防静电剂0.5-0.7份、耐老化剂1-2份、紫外线吸收剂0.4-0.6份、交联剂0.7-1.1份。
优选地，所述耐热阻燃高强抗静电绝缘材料包括以下重量份的原料：
复合橡胶50份、无碱玻璃纤维6份、纳米材料4份、聚乙二醇4份、增性填料7份、聚乙烯蜡2份、阻燃助剂8份、石墨烯3份、偶联剂7份、硫化剂2.5份、润滑剂0.5份、防静电剂0.6份、耐老化剂1.5份、紫外线吸收剂0.5份、交联剂0.9份。
优选地，所述复合橡胶为聚氨酯橡胶、氯化聚乙烯橡胶、丁苯橡胶按照重量比2:3:1组成的混合物。
优选地，所述无碱玻璃纤维直径为0.03-0.05mm，长度为8-14mm。
优选地，所述纳米材料为纳米二氧化钛、纳米氧化锌按照重量比3:2组成的混合物。
优选地，所述增性填料为贝壳粉、滑石粉、白炭黑按照重量比3:1:2组成的混合物。
优选地，所述阻燃助剂为可膨胀石墨、三氧化二锑、氢氧化镁和氢氧化铝按照重量比2:1:4:7组成的混合物。
优选地，所述硫化剂为过氧化苯甲酰和硫磺粉按照重量比1:2组成的混合物；
所述润滑剂为硬脂酸盐，所述防静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂，所述耐老化剂为抗氧剂1024和防老剂mb按照重量比2:1组成的混合物；所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂uv-p、uv-o、uv-531中的一种，所述交联剂为效物含量大于95%的双叔丁基过氧化二异丙基。
本发明还提供一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、纳米材料、增性填料、阻燃助剂放入带有搅拌机的反应釜中，在温度为65-75℃下搅拌15-25分钟，搅拌转速为250-350r/min，得到混合物a；
步骤三，将复合橡胶、硫化剂、聚乙二醇、聚乙烯蜡混合导入混炼机中混炼15-25分钟，混炼温度为70-80℃，再加入步骤二制备的混合物a、无碱玻璃纤维、石墨烯、润滑剂、防静电剂、耐老化剂、紫外线吸收剂、交联剂，升温至170-180℃继续混炼20-30分钟，得到混合物b；
步骤四，将混合物b切割成块状绝缘橡胶混合物，再放入压延机中压延，得到绝缘橡胶膜，绝缘橡胶膜的厚度控制在2-4mm，压延机的罗拉温度控制在80-90℃，再利用拉伸机对绝缘橡胶膜进行拉薄、拉宽及裁剪在副模内通过切割机切边，即得发明的耐热阻燃高强抗静电绝缘材料。
优选地，所述耐热阻燃高强抗静电绝缘材料的制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、纳米材料、增性填料、阻燃助剂放入带有搅拌机的反应釜中，在温度为70℃下搅拌20分钟，搅拌转速为300r/min，得到混合物a；
步骤三，将复合橡胶、硫化剂、聚乙二醇、聚乙烯蜡混合导入混炼机中混炼20分钟，混炼温度为75℃，再加入步骤二制备的混合物a、无碱玻璃纤维、石墨烯、润滑剂、防静电剂、耐老化剂、紫外线吸收剂、交联剂，升温至175℃继续混炼25分钟，得到混合物b；
步骤四，将混合物b切割成块状绝缘橡胶混合物，再放入压延机中压延，得到绝缘橡胶膜，绝缘橡胶膜的厚度控制在3mm，压延机的罗拉温度控制在85℃，再利用拉伸机对绝缘橡胶膜进行拉薄、拉宽及裁剪在副模内通过切割机切边，即得发明的耐热阻燃高强抗静电绝缘材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料添加的纳米材料主要为纳米二氧化钛、纳米氧化锌，一方面这二者有很好的杀菌效果，能够防止绝缘材料表面可能出现的霉斑，另一方面二氧化钛能够具有较好的分散性和耐候性，可以有效屏蔽紫外线，减少绝缘材料的老化诱因。
（2）本发明的一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料添加的无碱玻璃纤维化学稳定性、电绝缘性能、强度都很好，其弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大，能够大大提高绝缘材料的抗开裂和耐拉扯性能。
（3）本发明的一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料以聚氨酯橡胶、氯化聚乙烯橡胶、丁苯橡胶为主体材料，混合其他辅助材料制备得到的绝缘材料，有效地改善了常规的绝缘材料的耐击穿强度，材料坚固柔韧，防水阻潮，耐气候老化，耐低温，化学性质稳定，使用寿命长，能够满足特定的使用环境条件，市场应用前景广阔。
（4）本发明的一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料添加的增性填料主要为主贝壳粉、滑石粉、白炭黑，其一方面提高了材料的绝缘性能，另一方面使得材料的具有突出的耐热性能，绝缘时热传导系数高，其中贝壳粉还具有较好的杀菌性能，添加的石墨烯辅助加强绝缘体的耐热性能，使得材料在高温环境下能够正常工作。
（5）本发明的一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料添加的润滑剂能够使得制备的绝缘材料具有较为光滑的表面，添加的抗静电剂能够制备的绝缘材料不容易产生静电，避免了灰尘的集聚，提高了自清洁性，同时防止了静电火花引起的危害，添加的耐老化及和紫外线吸收剂能够大大增强材料的耐候性，使得材料的使用寿命大大增强。
（6）本发明的一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料添加的可膨胀石墨、三氧化二锑、氢氧化镁和氢氧化铝，其中可膨胀石墨在高聚物表面形成坚韧的炭层，将可燃物与热源隔开，同时在膨胀过程中大量吸热，降低了体系的温度，此外在膨胀过程中释放夹层中的酸根离子，促进脱水碳化，并能结合燃烧产生的自由基从而中断链反应，其混合无机阻燃剂，能产生协调作用，加入少量就能达到阻燃，几者协同作用能够有效提高材料的阻燃性能。
（7）本发明的一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料不仅具有优异的阻燃和电绝缘性能，还有耐高温、耐老化、抗开裂性能、使用寿命长，其韧性好、表面不容易产生静电，自清洁性能优异；此外发明的制备方法，成本较低、工艺简明、易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料，包括以下重量份的原料：
复合橡胶40份、无碱玻璃纤维5份、纳米材料3份、聚乙二醇3份、增性填料6份、聚乙烯蜡1份、阻燃助剂7份、石墨烯2份、偶联剂6份、硫化剂2份、润滑剂0.4份、防静电剂0.5份、耐老化剂1份、紫外线吸收剂0.4份、交联剂0.7份。
本实施例中的复合橡胶为聚氨酯橡胶、氯化聚乙烯橡胶、丁苯橡胶按照重量比2:3:1组成的混合物。
本实施例中的无碱玻璃纤维直径为0.03-0.05mm，长度为8-14mm。
本实施例中的纳米材料为纳米二氧化钛、纳米氧化锌按照重量比3:2组成的混合物。
本实施例中的增性填料为贝壳粉、滑石粉、白炭黑按照重量比3:1:2组成的混合物。
本实施例中的阻燃助剂为可膨胀石墨、三氧化二锑、氢氧化镁和氢氧化铝按照重量比2:1:4:7组成的混合物。
本实施例中的硫化剂为过氧化苯甲酰和硫磺粉按照重量比1:2组成的混合物；
所述润滑剂为硬脂酸盐，所述防静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂，所述耐老化剂为抗氧剂1024和防老剂mb按照重量比2:1组成的混合物；所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂uv-p，所述交联剂为效物含量大于95%的双叔丁基过氧化二异丙基。
本实施例中的一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、纳米材料、增性填料、阻燃助剂放入带有搅拌机的反应釜中，在温度为65℃下搅拌15分钟，搅拌转速为250r/min，得到混合物a；
步骤三，将复合橡胶、硫化剂、聚乙二醇、聚乙烯蜡混合导入混炼机中混炼15分钟，混炼温度为70℃，再加入步骤二制备的混合物a、无碱玻璃纤维、石墨烯、润滑剂、防静电剂、耐老化剂、紫外线吸收剂、交联剂，升温至170℃继续混炼20分钟，得到混合物b；
步骤四，将混合物b切割成块状绝缘橡胶混合物，再放入压延机中压延，得到绝缘橡胶膜，绝缘橡胶膜的厚度控制在2mm，压延机的罗拉温度控制在80℃，再利用拉伸机对绝缘橡胶膜进行拉薄、拉宽及裁剪在副模内通过切割机切边，即得发明的耐热阻燃高强抗静电绝缘材料。
实施例2.
本实施例的一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料，包括以下重量份的原料：
复合橡胶60份、无碱玻璃纤维7份、纳米材料5份、聚乙二醇5份、增性填料8份、聚乙烯蜡3份、阻燃助剂9份、石墨烯4份、偶联剂8份、硫化剂3份、润滑剂0.6份、防静电剂0.7份、耐老化剂2份、紫外线吸收剂0.6份、交联剂1.1份。
本实施例中的复合橡胶为聚氨酯橡胶、氯化聚乙烯橡胶、丁苯橡胶按照重量比2:3:1组成的混合物。
本实施例中的无碱玻璃纤维直径为0.03-0.05mm，长度为8-14mm。
本实施例中的纳米材料为纳米二氧化钛、纳米氧化锌按照重量比3:2组成的混合物。
本实施例中的增性填料为贝壳粉、滑石粉、白炭黑按照重量比3:1:2组成的混合物。
本实施例中的阻燃助剂为可膨胀石墨、三氧化二锑、氢氧化镁和氢氧化铝按照重量比2:1:4:7组成的混合物。
本实施例中的硫化剂为过氧化苯甲酰和硫磺粉按照重量比1:2组成的混合物；
所述润滑剂为硬脂酸盐，所述防静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂，所述耐老化剂为抗氧剂1024和防老剂mb按照重量比2:1组成的混合物；所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂uv-o，所述交联剂为效物含量大于95%的双叔丁基过氧化二异丙基。
本实施例中的一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、纳米材料、增性填料、阻燃助剂放入带有搅拌机的反应釜中，在温度为75℃下搅拌25分钟，搅拌转速为350r/min，得到混合物a；
步骤三，将复合橡胶、硫化剂、聚乙二醇、聚乙烯蜡混合导入混炼机中混炼25分钟，混炼温度为80℃，再加入步骤二制备的混合物a、无碱玻璃纤维、石墨烯、润滑剂、防静电剂、耐老化剂、紫外线吸收剂、交联剂，升温至180℃继续混炼30分钟，得到混合物b；
步骤四，将混合物b切割成块状绝缘橡胶混合物，再放入压延机中压延，得到绝缘橡胶膜，绝缘橡胶膜的厚度控制在4mm，压延机的罗拉温度控制在90℃，再利用拉伸机对绝缘橡胶膜进行拉薄、拉宽及裁剪在副模内通过切割机切边，即得发明的耐热阻燃高强抗静电绝缘材料。
实施例3.
本实施例的一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料，包括以下重量份的原料：
复合橡胶50份、无碱玻璃纤维6份、纳米材料4份、聚乙二醇4份、增性填料7份、聚乙烯蜡2份、阻燃助剂8份、石墨烯3份、偶联剂7份、硫化剂2.5份、润滑剂0.5份、防静电剂0.6份、耐老化剂1.5份、紫外线吸收剂0.5份、交联剂0.9份。
本实施例中的复合橡胶为聚氨酯橡胶、氯化聚乙烯橡胶、丁苯橡胶按照重量比2:3:1组成的混合物。
本实施例中的无碱玻璃纤维直径为0.03-0.05mm，长度为8-14mm。
本实施例中的纳米材料为纳米二氧化钛、纳米氧化锌按照重量比3:2组成的混合物。
本实施例中的增性填料为贝壳粉、滑石粉、白炭黑按照重量比3:1:2组成的混合物。
本实施例中的阻燃助剂为可膨胀石墨、三氧化二锑、氢氧化镁和氢氧化铝按照重量比2:1:4:7组成的混合物。
本实施例中的硫化剂为过氧化苯甲酰和硫磺粉按照重量比1:2组成的混合物；
所述润滑剂为硬脂酸盐，所述防静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂，所述耐老化剂为抗氧剂1024和防老剂mb按照重量比2:1组成的混合物；所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂uv-531，所述交联剂为效物含量大于95%的双叔丁基过氧化二异丙基。
本实施例中的一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、纳米材料、增性填料、阻燃助剂放入带有搅拌机的反应釜中，在温度为70℃下搅拌20分钟，搅拌转速为300r/min，得到混合物a；
步骤三，将复合橡胶、硫化剂、聚乙二醇、聚乙烯蜡混合导入混炼机中混炼20分钟，混炼温度为75℃，再加入步骤二制备的混合物a、无碱玻璃纤维、石墨烯、润滑剂、防静电剂、耐老化剂、紫外线吸收剂、交联剂，升温至175℃继续混炼25分钟，得到混合物b；
步骤四，将混合物b切割成块状绝缘橡胶混合物，再放入压延机中压延，得到绝缘橡胶膜，绝缘橡胶膜的厚度控制在3mm，压延机的罗拉温度控制在85℃，再利用拉伸机对绝缘橡胶膜进行拉薄、拉宽及裁剪在副模内通过切割机切边，即得发明的耐热阻燃高强抗静电绝缘材料。
本发明的一种耐热阻燃高强抗静电绝缘材料不仅具有优异的阻燃和电绝缘性能，还有耐高温、耐老化、抗开裂性能、使用寿命长，其韧性好、表面不容易产生静电，自清洁性能优异；此外发明的制备方法，成本较低、工艺简明、易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。