一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及绝缘板材料，公开了一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、轻轨交通便利、经济且环境友好，其可持续发展也逐渐成为当下的研究热点。轻轨运行时会导致输电线路的磨损，因此，需经常检修线路以防故障发生。采用断路绝缘器能很好的加快检修进度、节省检修时间、减少检修成本，传统绝缘器的制备多以陶瓷、硅橡胶为材料：陶瓷绝缘性能很好，但塑性韧性较差；硅橡胶塑韧性很好，也有很好的绝缘性能，但其机械强度较低，耐磨性较差。

2、近年来技术发展，复合材料被应用于制备绝缘漆，很好的弥补了传统材料的缺点，目前常用添加玻璃纤维填料的环氧树脂制备绝缘板，绝缘性能好，但玻璃纤维脆性高且耐磨性较差，拉伸强度、弹性模量、耐蚀性及耐湿热性能有待提升，为了提升绝缘器的使用使用寿命，需制备性能更好的复合材料。

3、因此，研究一种绝缘性好、耐腐蚀性好、耐湿耐热且机械强度好的主绝缘板复合材料具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1：(1)用多巴胺改性二氧化锆，得改性二氧化锆；(2)用硅烷偶联剂改性玄武岩纤维，得改性玄武岩纤维；(3)将改性二氧化锆与改性玄武岩纤维加入ph＝8～9的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲液，搅拌20～28h，抽滤、取出固体清洗、干燥，得复合填料；

5、s2：将基体材料与复合填料混合，升温至55～85℃，以600～1100rpm速度搅拌混合，加入固化剂搅拌，混合均匀，加热固化，得到复合材料。

6、较为优化地，所述基体材料为环氧树脂，所述固化剂为聚酰胺651固化剂。

7、较为优化地，所述改性二氧化锆、改性玄武岩纤维、三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液的质量比为0.5～2：10：400～800；所述环氧树脂、固化剂、复合填料的质量比为5：3：1～2。

8、较为优化地，所述加热固化分为两段，包括以下步骤：先在120～140℃下固化1～2h，然后在40～60℃下固化12～24h。

9、较为优化地，所述改性二氧化锆的制备方法包括以下步骤：将二氧化锆加入三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲液，超声20～30min，加入多巴胺，室温下磁力搅拌10～24h、离心、洗涤、过滤，将得到的固体烘干，得改性二氧化锆。

10、较为优化地，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中三羟甲基氨基甲烷盐酸盐、多巴胺的质量比为1：0.6：0.05～0.5。

11、较为优化地，所述改性玄武岩纤维的制备方法包括以下步骤：s1：将玄武岩纤维用无水乙醇清洗后，用丙酮溶液在索氏提取器中处理，然后用去离子水冲洗，抽滤后取固体晾干，得净制玄武岩纤维；

12、s2：将水、无水乙醇、硅烷偶联剂混匀，得硅烷偶联剂溶液，加入净制玄武岩纤维，密封搅拌，取出干燥，得改性玄武岩纤维。

13、较为优化地，所述硅烷偶联剂包括kh550、kh560、kh570中的一种或多种；水、无水乙醇、硅烷偶联剂的质量比为30：70：0.4～2；硅烷偶联剂溶液与净制玄武岩纤维质量比为10：1～4。

14、较为优化地，密封搅拌的时间为10～110min。

15、较为优化地，所述基体材料为环氧树脂、改性硅橡胶、1,7-辛二烯二环氧化合物的混合物，质量比为7：1：2；所述玄武岩纤维包括玄武岩长纤维和玄武岩短纤维，质量比为1：3。

16、较为优化地，所述改性硅橡胶的制备方法包括以下步骤：取甲基乙烯基硅橡胶、氯苯，40～50℃搅拌2～4h，加入间氯过氧苯甲酸，50～60℃反应35～42h后，将溶液置于-8～10℃的环境中20～24h，滤出固体，剩余的溶液为改性硅橡胶；所述改性硅橡胶包括以下原料，按重量份数计：4～7份甲基乙烯基硅橡胶、100～110份氯苯、4～6份间氯过氧苯甲酸。

17、较为优化地，所述环氧树脂包括双酚a型环氧树脂，具体为环氧树脂e51。

18、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

19、(1)用多巴胺进行修饰纳米二氧化锆，得到聚多巴胺层包覆的改性二氧化锆，提升了与环氧树脂材料的相容性，同时可以使后续步骤中改性二氧化锆更容易附着在玄武岩纤维表面。

20、(2)用硅烷偶联剂kh550改性玄武岩纤维，增加玄武岩纤维与环氧树脂的相容性，再与改性二氧化锆连接，获得复合填料，避免了无机填料由于分散不均导致环氧树脂本身性能下降的问题，使用复合填料制备的材料具有很好的机械性能、其绝缘性、耐蚀性及耐湿热性能。

21、(3)本发明的基体材料为环氧树脂、改性硅橡胶、1,7-辛二烯二环氧化合物的混合物，质量比为7：1：2，改性硅橡胶含有环氧基团，与基体材料中的其他组分相容性好，加入后可提升基体材料的耐高温性能、耐候性，但不宜加入过多，否则影响基体材料的机械性能；环氧单体1,7-辛二烯二环氧化合物的加入增加交联密度，提升机械性能，由于1,7-辛二烯二环氧化合物含有长链，还可以起到增韧的作用，同时有助于降低基体材料的粘度，提高流动性，有利于加工。

22、(4)本发明使用的玄武岩纤维为玄武岩短纤维和玄武岩长纤维的混合物，质量比为3：1，玄武岩短纤维可形成高密度纤维网络，提高耐磨性；玄武岩长纤维则可以提升抗冲击性能和拉伸强度高；按比例使用两种长短不同的玄武岩纤维得到的复合材料的性能更佳。

技术特征：

1.一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料的制备方法，其特征在于：所述改性二氧化锆、改性玄武岩纤维、三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液的质量比为0.5～2：10：400～800；所述基体材料、固化剂、复合填料的质量比为5：3：1～2。

3.根据权利要求1所述的一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料的制备方法，其特征在于：所述改性二氧化锆的制备方法包括以下步骤：将二氧化锆加入三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液，超声20～30min，加入多巴胺，室温下磁力搅拌10～24h、离心、洗涤、过滤，将得到的固体烘干，得改性二氧化锆。

4.根据权利要求3所述的一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料的制备方法，其特征在于：所述二氧化锆、三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中三羟甲基氨基甲烷盐酸盐、多巴胺的质量比为1：0.6：0.05～0.5。

5.根据权利要求1所述的一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料的制备方法，其特征在于：所述改性玄武岩纤维的制备方法包括以下步骤：将玄武岩纤维清洗得到净制玄武岩纤维；将水、无水乙醇、硅烷偶联剂混匀，得硅烷偶联剂溶液，加入净制玄武岩纤维，密封搅拌，取出干燥，得改性玄武岩纤维。

6.根据权利要求5所述的一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料的制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂包括kh550、kh560、kh570中的一种或多种；水、无水乙醇、硅烷偶联剂的质量比为30：70：0.4～2；硅烷偶联剂溶液与净制玄武岩纤维质量比为10：1～4。

7.根据权利要求1所述的一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：所述基体材料包括环氧树脂；所述玄武岩纤维包括玄武岩长纤维和玄武岩短纤维中的一种或两种。

8.根据权利要求1所述的一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料的制备方法，其特征在于：所述基体材料为环氧树脂、改性硅橡胶、1,7-辛二烯二环氧化合物的混合物，三者质量比为7：1：2；所述玄武岩纤维包括玄武岩长纤维和玄武岩短纤维，质量比为1：3。

9.根据权利要求8所述的一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料的制备方法，其特征在于：所述改性硅橡胶的制备方法包括以下步骤：取甲基乙烯基硅橡胶、氯苯，40～50℃搅拌2～4h，加入间氯过氧苯甲酸，50～60℃反应35～42h后，将溶液置于-8～10℃的环境中20～24h，滤出固体，剩余的溶液为改性硅橡胶；所述改性硅橡胶包括以下原料，按重量份数计：4～7份甲基乙烯基硅橡胶、100～110份氯苯、4～6份间氯过氧苯甲酸。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料的制备方法得到的耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料。

技术总结
本发明涉及绝缘板材料技术领域，公开了一种耐绝缘、耐腐蚀的主绝缘板复合材料及其制备方法。利用多巴胺在碱性条件下包覆纳米二氧化锆颗粒；将玄武岩纤维用硅烷偶联剂改性；再将改性后的玄武岩纤维在碱性条件下与修饰后的二氧化锆颗粒混合得到复合填料，加入基体材料中，加入固化剂继续搅拌后进行热固化，得到成本较低、塑韧性、耐磨性、耐蚀性、耐高温、绝缘性好的复合材料；基体材料为环氧树脂、改性硅橡胶、1,7‑辛二烯二环氧化合物的混合物，玄武岩纤维包括长纤维和短纤维中的一种或两种，制得的复合材料耐磨性、抗冲击性、耐腐蚀性优异。

技术研发人员：王智,李洪军,滕菲,李洪彦,丁润东
受保护的技术使用者：长春盛达化工制品有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15