保险丝灌封材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于保险丝灌封材料技术领域，尤其涉及一种保险丝灌封材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.保险丝也被称为电流保险丝，其主要是起过载保护作用。电路中正确安置保险丝，保险丝就会在电流异常升高到一定的高度和热度的时候，自身熔断切断电流，保护了电路安全运行。电力电路及大功率设备所使用的保险丝的陶瓷管的内腔中一般还需采用填料进行灌封，因为这类保险丝所保护的电路不仅工作电流较大，而且当熔体发生熔断时其两端的电压也很高，往往会出现保险丝熔体已熔化(熔断)甚至已汽化，但是电流并没有切断，其原因就是在熔断的一瞬间在电压及电流的作用下，保险丝的两电极之间发生拉弧现象。
3.现有技术中，常采用灌封胶、环氧树脂胶作为填料，其中灌封胶和环氧树脂胶的缺点是材料太软，灭弧效果不好，影响电流分断，而砂可改善保险丝分断能力的常用填料，但是砂是一种松散不可固定的物质，还需要配合端帽和焊锡进行密封，而焊锡会产生气体挥发，造成严重的环境污染问题，有铅锡的使用也会受到严格管控。因此随着环境保护要求逐步提高，如何在不影响保险丝原本的分断特性要求的情况下，不再使用焊锡和铜帽成为大家迫切关注的问题。
4.因此，亟需一种保险丝灌封材料及其制备方法和应用，以解决现有技术问题的不足。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种保险丝灌封材料，采用该保险丝灌封材料灌封保险丝，一方面无需再使用端帽和焊锡就可有效密封保险丝，另一方面还能增强保险丝分断能力。
6.本发明的另一目的是提供一种保险丝灌封材料的制备方法，通过该制备方法可制得上述能有效密封保险丝且还能增强保险丝分断能力的保险丝灌封材料。
7.本发明的又一目的是提供一种保险丝灌封材料在保险丝灌封中的应用。
8.为实现以上目的，本发明提供了一种保险丝灌封材料，按质量百分比计，包括20～40％50～150目石英砂、10～20％苏州土、5～10％树脂、5～10％酒精、15～30％莫来石、5～10％石英粉、5～15％碳酸钙。
9.与现有技术相比，本发明的保险丝灌封材料中采用树脂作为固化剂，因此本发明的保险丝灌封材料灌封于保险丝后呈固定状，因此无需再使用端帽和焊锡就可有效密封保险丝。但是树脂为有机物，高温时会碳化，这会影响保险丝的分断能力，因此本发明还部分改用耐火度为1730℃的苏州土作结合剂，这可减少树脂的用量，从而改善分断能力；同时苏州土还起到粘结作用，这可降低热导率，限制保险丝熔体的拉弧，降低对陶瓷管壳体的冲击，从而改善保险丝的分断能力。同时，还引入了以3al2o3.2sio2结晶相为主要成分的莫来石，莫来石晶体为细长的针状，故莫来石在保险丝灌封材料中穿插构成坚固的骨架，因此保
险丝分断时会降低对陶瓷管的冲击进而改善分断能力，同时莫来石的热导率低，增强了吸弧从而进一步改善分断能力。另，还引入了粒状的碳酸钙以增强保险丝灌封材料的韧性和机械强度，这有助于改善灭弧效果从而进一步改善分断能力；而且粒状的碳酸钙还能增强保险丝灌封材料的致密度，使得固化成型后的保险丝灌封材料不易出现微细裂纹从而进一步改善分断能力。
10.较佳地，本发明按照质量百分比，包括25～35％50～150目石英砂、12～16％苏州土、5～7％树脂、5～8％酒精、18～25％莫来石、7～9％石英粉、10～14％碳酸钙。
11.较佳地，本发明的树脂为聚酯改性有机硅树脂。
12.为实现以上目的，本发明还提供了一种上述保险丝灌封材料的制备方法，包括：
13.(1)将配方量的苏州土、莫来石置于球磨机中进行球磨处理，得到混合粉体；
14.(2)将配方量的石英砂、树脂、酒精、石英粉、碳酸钙与混合粉体搅拌混合得到保险丝灌封材料。
15.与现有技术相比，本发明的保险丝灌封材料的制备方法易操作，制得的保险丝灌封材料可以有效密封保险丝，同时增强保险丝的分断能力。
16.较佳地，本发明的步骤(1)中球磨的转速为300～500rpm，球磨的时间为24h。
17.较佳地，本发明的步骤(2)中搅拌的转速为600rpm，搅拌的时间为8h及以上。
18.为实现以上目的，本发明还提供了一种保险丝灌封材料在保险丝灌封中的应用，包括:
19.(1)将保险丝熔体放入陶瓷管的内腔中，再将上述的保险丝灌封材料或采用上述的保险丝灌封材料的制备方法所制备的保险丝灌封材料灌封到陶瓷管的内腔中；
20.(2)将陶瓷管常温静置一定时间，然后再采用阶梯温度进行烘烤。
21.较佳地，本发明的步骤(2)包括将陶瓷管常温静置72h及以上，然后再分别用60℃、80℃、100℃梯度进行烘烤，每个梯度烘烤1h。
22.与现有技术相比，本发明的保险丝灌封材料在保险丝灌封中的应用时，仅使用陶瓷管、保险丝熔体、保险丝灌封材料就能完成保险丝的制作，减少了端帽和锡的使用，有效密封保险丝，增强保险丝的分断能力；同时保险丝灌封后的封装面平整、洁白，保险丝灌封固化后硬度高、耐有机溶剂浸泡，无封装面发黄现象。
附图说明
23.图1为本发明的保险丝的结构示意图。
24.图2为本发明的实施例1的保险丝通过dc72v1000a的直流电后的分断能力试验图。
25.图3为本发明的对比例1的保险丝通过dc72v1000a的直流电后的分断能力试验图。
26.图4为本发明的对比例2的保险丝通过dc72v1000a的直流电后的分断能力试验图。
27.图5为本发明的对比例3的保险丝通过dc72v1000a的直流电后的分断能力试验图。
28.图6为本发明的实施例1的保险丝分断能力试验的波形图。
29.图7为本发明的对比例1的保险丝分断能力试验的波形图。
30.图8为本发明的对比例2的保险丝分断能力试验的波形图。
31.图9为本发明的对比例3的保险丝分断能力试验的波形图。
具体实施方式
32.为更好地说明本发明的目的、技术方案和有益效果，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。需说明的是，下述实施所述方法是对本发明做的进一步解释说明，不应当作为对本发明的限制。
33.请参看图1，本发明提供了一种保险丝灌封材料在保险丝100灌封中的应用，包括:
34.(1)将保险丝熔体1放入陶瓷管2的内腔21中，再将保险丝灌封材料3或采用保险丝灌封材料的制备方法所制备的保险丝灌封材料3灌封到陶瓷管2的内腔21中；
35.(2)将陶瓷管2常温静置一定时间，然后再采用阶梯温度进行烘烤。
36.下述实施例和对比例中所使用的各原料信息如下所示：
37.石英砂(cas:14808-60-7)分子式为sio2，购于上海拉曼试剂有限公司；所使用的苏州土(cas:1332-58-7)分子式为al2o
3.
2sio
2.
2h2o，购于苏州市恒达高岭土材料厂；所使用的莫来石(cas:1302-93-8)分子式为3al2o
3.
2sio2，其包括含量为71.8％的al2o3和含量为28.2％的sio2，购于康鑫铝钒土有限公司；所使用的石英粉(cas:7631-86-9)分子式为sio2，购于苏州兆苏电子材料有限公司；所使用的粒状的碳酸钙(cas:471-34-1)分子式为caco3，购于广西和立鑫矿业发展有限公司；所使用的树脂为聚酯改性有机硅树脂，购于潍坊富乐新材料有限公司济南分公司，型号为cfs8350。
38.实施例1
39.本实施例提供了一种保险丝灌封材料，按质量百分比计，包括35％100目石英砂、12％苏州土、5％树脂、7％酒精、20％莫来石、8％石英粉、13％碳酸钙。
40.本实施例的保险丝灌封材料的制备方法，包括：
41.(1)将上述的苏州土、莫来石置于球磨机中以400rpm的转速球磨24h，得到混合粉体；
42.(2)将上述的100目石英砂、树脂、酒精、石英粉、碳酸钙与上述混合粉体以600rpm的转速搅拌混合8h得到保险丝灌封材料。
43.将本实施例的保险丝灌封材料应用于保险丝灌封中，包括：
44.(1)将保险丝熔体放入陶瓷管的内腔中，再将上述的保险丝灌封材料灌封到陶瓷管的内腔中；
45.(2)将陶瓷管常温静置72h，然后再分别用60℃、80℃、100℃梯度进行烘烤，每个梯度烘烤1h。
46.实施例2
47.本实施例提供了一种保险丝灌封材料，按质量百分比计，包括25％80目石英砂、15％苏州土、7％树脂、8％酒精、25％莫来石、10％石英粉、10％碳酸钙。
48.本实施例的保险丝灌封材料的制备方法，包括：
49.(1)将上述的苏州土、莫来石置于球磨机中以500rpm的转速球磨26h，得到混合粉体；
50.(2)将上述的80目石英砂、树脂、酒精、石英粉、碳酸钙与上述混合粉体以600rpm的转速搅拌混合10h得到保险丝灌封材料。
51.将本实施例的保险丝灌封材料应用于保险丝灌封中，包括：
52.(1)将保险丝熔体放入陶瓷管的内腔中，再将上述的保险丝灌封材料灌封到陶瓷
管的内腔中；
53.(2)将陶瓷管常温静置75h，然后再分别用60℃、80℃、100℃梯度进行烘烤，每个梯度烘烤1h。
54.实施例3
55.本实施例提供了一种保险丝灌封材料，按质量百分比计，包括20％120目石英砂、18％苏州土、8％树脂、5％酒精、27％莫来石、8％石英粉、14％碳酸钙。
56.本实施例的保险丝灌封材料的制备方法，包括：
57.(1)将上述的苏州土、莫来石置于球磨机中以300rpm的转速球磨24h，得到混合粉体；
58.(2)将上述的120目石英砂、树脂、酒精、石英粉、碳酸钙与上述混合粉体以600rpm的转速搅拌混合12h得到保险丝灌封材料。
59.将本实施例的保险丝灌封材料应用于保险丝灌封中，包括：
60.(1)将保险丝熔体放入陶瓷管的内腔中，再将上述的保险丝灌封材料灌封到陶瓷管的内腔中；
61.(2)将陶瓷管常温静置72h，然后再分别用60℃、80℃、100℃梯度进行烘烤，每个梯度烘烤1h。
62.对比例1
63.本对比例提供了一种保险丝灌封材料，按质量百分比计，包括35％100目石英砂、17％树脂、7％酒精、20％莫来石、8％石英粉、13％碳酸钙。
64.本对比例的保险丝灌封材料的制备方法，包括：
65.(1)将上述莫来石置于球磨机中以400rpm的转速球磨24h，得到混合粉体；
66.(2)将上述的100目石英砂、树脂、酒精、石英粉、碳酸钙与上述混合粉体以600rpm的转速搅拌混合8h得到保险丝灌封材料。
67.将本对比例的保险丝灌封材料应用于保险丝灌封中，包括：
68.(1)将保险丝熔体放入陶瓷管的内腔中，再将上述的保险丝灌封材料灌封到陶瓷管的内腔中；
69.(2)将陶瓷管常温静置72h，然后再分别用60℃、80℃、100℃梯度进行烘烤，每个梯度烘烤1h。
70.对比例2
71.本对比例提供了一种保险丝灌封材料，按质量百分比计，包括35％100目石英砂、12％苏州土、5％树脂、7％酒精、20％莫来石、8％石英粉、13％滑石粉。
72.本对比例的保险丝灌封材料的制备方法，包括：
73.(1)将上述的苏州土、莫来石置于球磨机中以400rpm的转速球磨24h，得到混合粉体；
74.(2)将上述的100目石英砂、树脂、酒精、石英粉、滑石粉与上述混合粉体以600rpm的转速搅拌混合8h得到保险丝灌封材料。
75.将本对比例的保险丝灌封材料应用于保险丝灌封中，包括：
76.(1)将保险丝熔体放入陶瓷管的内腔中，再将上述的保险丝灌封材料灌封到陶瓷管的内腔中；
77.(2)将陶瓷管常温静置72h，然后再分别用60℃、80℃、100℃梯度进行烘烤，每个梯度烘烤1h。
78.对比例3
79.本对比例提供了一种保险丝灌封材料，按质量百分比计，包括47％100目石英砂、12％苏州土、5％树脂、7％酒精、16％石英粉、13％碳酸钙。
80.本对比例的保险丝灌封材料的制备方法，包括：
81.(1)将上述的苏州土置于球磨机中以400rpm的转速球磨24h，得到混合粉体；
82.(2)将上述的100目石英砂、树脂、酒精、石英粉、碳酸钙与上述混合粉体以600rpm的转速搅拌混合8h得到保险丝灌封材料。
83.将本对比例的保险丝灌封材料应用于保险丝灌封中，包括：
84.(1)将保险丝熔体放入陶瓷管的内腔中，再将上述的保险丝灌封材料灌封到陶瓷管的内腔中；
85.(2)将陶瓷管常温静置72h，然后再分别用60℃、80℃、100℃梯度进行烘烤，每个梯度烘烤1h。
86.将上述实施例1～3和对比例1～3灌封后的保险丝通过dc72v1000a的直流电以进行分断能力测试，测试结束后观察到实施例1～3的保险丝皆完整无损，而对比例1的保险丝严重炸飞，对比例2的保险丝轻度炸飞，对比例3的保险丝冒黑烟。更具体地，实施例1、对比例1、对比例2、对比例3的保险丝经过测试后分别如图2、如图3、如图4、如图5所示；实施例1、对比例1、对比例2、对比例3的保险丝分断能力试验的波形图如图6、图7、图8、图9所示。
87.将实施例1和对比例1的结果相比较可知，本发明部分改用耐火度为1730℃的苏州土作结合剂，这可减少树脂的用量，从而改善分断能力；同时苏州土还起到粘结作用，这可降低热导率，限制保险丝熔体的拉弧，降低对陶瓷管壳体的冲击，从而改善保险丝的分断能力。
88.将实施例1和对比例2的结果相比较可知，粒状的碳酸钙相对于片状的滑石粉来说，粒状的碳酸钙更能增强保险丝灌封材料的韧性和机械强度，这有助于改善灭弧效果从而进一步改善分断能力；而且粒状的碳酸钙还能增强保险丝灌封材料的致密度，使得固化成型后的保险丝灌封材料不易出现微细裂纹从而进一步改善分断能力。
89.将实施例1和对比例3的结果相比较可知，保险丝灌封材料中引入以3al2o3.2sio2结晶相为主要成分的莫来石，莫来石晶体为细长的针状，故莫来石在保险丝灌封材料中穿插构成坚固的骨架，因此保险丝分断时会降低对陶瓷管的冲击，而且莫来石本身就是一种耐火的陶瓷材料，当保险丝分断时也会降低对陶瓷管的冲击，这都有助于改善分断能力；同时莫来石的热导率低，增强了吸弧从而进一步改善分断能力。
90.综合上述可知，采用本发明的保险丝灌封材料灌封保险丝，一方面无需再使用端帽和焊锡就可有效密封保险丝，另一方面还能增强保险丝分断特性能力。
91.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。