一種耐高溫絕緣樹脂的製備方法及其應用的製作方法

2023-08-03 22:15:56

專利名稱：一種耐高溫絕緣樹脂的製備方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及在350-450°C環境下的高分子複合絕緣材料的製備方法和應用。
背景技術：
鋁電解槽的絕緣是實現安全生產的必要條件，確保電解槽重要部位的絕緣，可以減少因絕緣不好而造成的漏電打弧放炮。在電解槽運行中，短路口絕緣性能不佳，容易在來效應時電壓偏高的情況下發生短 路口絕緣被擊穿燒壞，造成斷電，給生產企業造成較大的經濟損失。我國電解槽的陽極效應係數最好的0.3次/天.槽左右，國際先進的陽極效應係數0.1次/天.槽，我們還有很大的提升空間。目前，鋁電解槽短路口的絕緣系統包括立柱母線、短路口母線、絕緣插板、雙頭鋼製螺杆、絕緣套管等，其缺點有如下幾點
I.短路口母線與立柱母線是用四根鋼製螺杆來固定的，雙頭鋼製螺杆是導體在短路口的使用，是生產運行過程中造成打弧放炮事故的根源。2.現有絕緣套管大多是半自動化半手工製作的環氧酚醛層壓玻璃布管。其缺陷因材料原因耐熱性較差。長期在高溫下使用，絕緣性能質量不斷變化，很容易引起短路口放炮，同時也降低了短路口絕緣材料的使用壽命；因製造工藝原因一致性差，平整度和園度不均，使雙頭鋼製螺杆與套管不能緊密結合而有間隙，粉塵容易進入堆積，造成導電放炮事故和電流空耗。3.也有用純絕緣材料製得的雙頭螺杆，材料強度無論如何達不到鋼製螺杆的強度和使用壽命。因此，研發低成本高可靠性耐溫絕緣高強度結構材料是本領域面臨的技術難題。

發明內容
本發明針對以上問題，提供了一種結構強度高、能耐350-450°C，且具有絕緣性的耐高溫絕緣樹脂的製備方法及其應用。本發明的製備方法是按以下步驟製備
1)、將環烷酸鑰與酚醛樹脂按摩爾數比1:3，在20-301下混合，在保護氣體環境中，逐步升溫至78-89°C時開始攪拌；繼續升溫至85-115°C，在可溶性鎂絡合物催化條件下，經過40-50分鐘充分反應，聚合，得鑰改性酚醛樹脂；
2)、往所述鑰改性酚醛樹脂按重量比3-5%的低熔點玻璃粉和2-3%的高溫穩定劑，繼續均勻攪拌，得高粘結性鑰改性酚醛樹脂膠料；
3)、往所述高粘結性鑰改性酚醛樹脂膠料，按重量比20-25%加入長玻纖或玻纖面料以及1-2%陶瓷纖維進行捏合，成型為片材，製得。所述保護氣體為氮氣或惰性氣體。所述低熔點玻璃粉為B2O3-ZnO-Bi2Oy Bi2O3-B2O3-ZnO-Al2O3^ V2O5-B2O3-ZnO,SnO-ZnO-P2O5中的任一種或兩種以上復配。
所述高溫穩定劑為Fe2O3或Cr203。本發明的應用，將 所述片材全包裹在直徑12-20_、長度為100-1200_的螺紋鋼外表面，投入模具中在130-150°C溫度下熱壓，製得高強度全絕緣複合雙頭螺杆。本發明中環烷酸鑰與酚醛樹脂製得的鑰改性樹脂耐磨耐衝擊，且環烷酸鑰能在酚醛樹脂中形成一定的交聯和接枝作用；加之再添加低熔點玻璃粉和高溫穩定劑，即便環境溫度達到350-450°C，也不會被燒焦碳化，最高耐溫可達450°C。製成片材後，全包裹在Φ 16-20mm螺紋鋼外(螺紋鋼稍短)，投入模具中熱壓(130-150°C )，最終製得高強度全絕緣複合雙頭螺杆。本發明的高強度全絕緣複合雙頭螺杆耐高溫在350-450°C ;高強度高絕緣由於在產品中間複合有螺紋鋼，既能全絕緣又能達到鋼製螺杆的強度，彎曲強度(橫向)彡600Mpa,拉伸強度(縱向)≥400 Mpa，抗衝擊強度縱向彡300KJ/m2,橫向彡200KJ/m2 ；體積電阻率(常態)> 2. 6 XlO14 Ω. cm ;耐燒蝕氧指數(01)3 32 ;拆裝便捷原來的鋼製螺杆與絕緣管套裝變為現在的整體絕緣件，給拆裝帶來極大方便；使用壽命長，性能的提高帶來使用壽命是原產品的3-5倍。


圖I是本發明的工藝流程圖，
圖2是本發明中鑰改性的酚醛樹脂的結構式。
具體實施例方式實施例一
本發明按以下步驟製備
1)、將環烷酸鑰與酚醛樹脂按摩爾數比1:3，在20°C下混合，在氮氣保護環境中(主要是為了防止在升溫攪拌時與空氣接觸發生氧化反應)，逐步升溫至78°C時開始攪拌；繼續升溫至115 °C，在可溶性鎂絡合物催化條件下(催化劑主要是提高正向反應速度和抑制逆向反應)，經過40分鐘充分反應，聚合，得鑰改性酚醛樹脂(加阻燃元素鑰後，起到了提高其抗熱氧化性的作用)；
2)、往所述鑰改性酚醛樹脂按重量比3%的低熔點玻璃粉B2O3-ZnO-Bi2O3和2%的Fe2O3,繼續均勻攪拌，得高粘結性鑰改性酚醛樹脂膠料；在聚合物的填料中加入低熔點玻璃粉是為了防止聚合物分解後潰散(低熔點玻璃是指轉變溫度在300-400°C，熔點在500°C以下的玻璃，當聚合物分解後，低熔點玻璃能起很好的粘接作用，能使絕緣材料各組分在600°C以下仍能很好地粘粘在一起，保持足夠的機械強度)。高溫穩定劑Fe2O3可進一步提高高溫粘接性。3)、往所述高粘結性鑰改性酚醛樹脂膠料，按重量比20%加入長玻纖以及1%陶瓷纖維進行捏合，成型為片材，製得。玻纖和陶瓷纖維保證材料強度的同時，它們都是耐高溫纖維。由於環烷酸鑰在酚醛樹脂中形成一定的交聯和接枝作用，增加了分子鏈的芳環數目，提高了積碳率；增加抗高溫氧化能力，大幅度提高聚合物的耐熱性。本發明的應用，將所述片材全包裹在直徑12mm、長度為IOOmm的螺紋鋼外表面，投入模具中在130°C溫度下熱壓，製得高強度全絕緣複合雙頭螺杆。
實施例二
本發明按以下步驟製備
1)、將環烷酸鑰與酚醛樹脂按摩爾數比1:3，在30°C下混合，在氦氣保護環境中(主要是為了防止在升溫攪拌時與空氣接觸發生氧化反應)，逐步升溫至89°C時開始攪拌；繼續升溫至85°C，在可溶性鎂絡合物催化條件下(催化劑主要是提高正向反應速度和抑制逆向反應)，經過50分鐘充分反應，聚合得鑰改性酚醛樹脂(加阻燃元素鑰，提高其抗熱氧化性)；
2)、往所述鑰改性酚醛樹脂按重量比5%的低熔點玻璃粉Bi2O3-B2O3-ZnO-Al2O3和2.5%的Cr2O3,繼續均勻攪拌，得高粘結性鑰改性酚醛樹脂膠料；在聚合物的填料中加入低熔點玻璃粉是為了防止聚合物分解後潰散(低熔點玻璃是指轉變溫度在300-400°C，熔點在500°C以下的玻璃，當聚合物分解後，低熔點玻璃能起很好的粘接作用，能使絕緣材料各組分在600°C以下仍能很好地粘粘在一起，保持足夠的機械強度)。高溫穩定劑可進一步提高高溫粘接性。3)、往所述高粘結性鑰改性酚醛樹脂膠料，按重量比25%加入長玻纖以及1%陶瓷纖維進行捏合，成型為片材，製得。玻纖和陶瓷纖維保證材料強度的同時，它們都是耐高溫纖維。本發明的應用，將所述片材全包裹在直徑20mm、長度為1200mm的螺紋鋼外表面，投入模具中在150°C溫度下熱壓，製得高強度全絕緣複合雙頭螺杆。實施例三
本發明按以下步驟製備
1)、將環烷酸鑰與酚醛樹脂按摩爾數比1:3，在25°C下混合，在氬氣保護環境中(主要是為了防止在升溫攪拌時與空氣接觸發生氧化反應)，逐步升溫至83°C時開始攪拌；繼續升溫至98°C，在可溶性鎂絡合物催化條件下(催化劑主要是提高正向反應速度和抑制逆向反應)，經過45分鐘充分反應，聚合得鑰改性酚醛樹脂(加阻燃元素鑰，提高其抗熱氧化性)；
2)、往所述鑰改性酚醛樹脂按重量比5%的低熔點玻璃粉(V2O5-B2O3-ZnO和SnO-ZnO-P2O5各50%)和3%的Cr2O3,繼續均勻攪拌，得高粘結性鑰改性酚醛樹脂膠料；在聚合物的填料中加入低熔點玻璃粉是為了防止聚合物分解後潰散(低熔點玻璃是指轉變溫度在300-400°C，熔點在500°C以下的玻璃，當聚合物分解後，低熔點玻璃能起很好的粘接作用，能使絕緣材料各組分在600°C以下仍能很好地粘粘在一起，保持足夠的機械強度)。高溫穩定劑可進一步提聞聞溫粘接性。3)、往所述高粘結性鑰改性酚醛樹脂膠料，按重量比22%加入寬幅為IOOOmm的整幅玻纖面料以及I. 5%陶瓷纖維進行捏合，成型寬度為1000_的片材，製得。整幅玻纖面料和陶瓷纖維保證材料強度的同時，它們都是耐高溫纖維。此處需要說明的是對於整幅玻纖面料(布)加工的片材在使用時，可根據需要進行軸向分割(前述兩實施例也可根據需要進行軸向分割)。本發明的應用，將所述片材全包裹在直徑18mm、長度為800mm的螺紋鋼外表面，投入模具中在140°C溫度下熱壓，製得高強度全絕緣複合雙頭螺杆。本發明提供了一種安全可靠、高強度、耐高溫電解槽短路口使用的高強度全絕緣複合雙頭螺杆，該絕緣件主要用於立柱母線與短路母線之間的連接固定，替代原連接固定件是用鋼製雙頭螺杆(導體)外套帶墊片的絕緣管裝置。本發明大大提高了短路口的絕緣性能，徹底根治了預焙電解槽短路口打弧放炮的事故隱患，為安全生產打下堅實基礎。本發明因強度高全絕緣耐熱性能好，減少了因槽況波動異常而導致的停槽現象的發生，提高了生產效率，降低了生產成本。本發明由原來的組件改為一整體絕緣件，拆卸安裝更便捷，縮短了停開槽時系列停電的時間。耐高溫鑰改性酚醛樹脂的合成，耐高溫樹脂與低熔點玻璃粉、高溫穩定劑、整幅玻纖布(長玻纖)/少量陶瓷纖維的交聯捏合製得片狀材料，片材與螺紋鋼的複合製得本產品。該樹脂耐溫達350°C以上。低熔點玻璃粉、高溫穩定劑的添加，使得產品在350°C以上時，形成低熔點玻璃體保持材料不碳化，最高耐溫達450°C以上，同時耐燒蝕，氧指數(OI)彡32。整幅玻纖布(或長玻纖)/陶瓷纖維的交聯捏合製得片狀材料，增加了絕緣材料的強度的同時降低了生產成本。本發明的產品既能全絕緣又能達到鋼製螺杆的強度，彎曲強度(橫向)> 600Mpa,拉伸強度(縱向)彡400 Mpa，抗衝擊強度縱向彡300KJ/m2,橫向彡200KJ/m2 ;體積電阻率(常態)彡 2. 6XlO14Ω. cm。
權利要求
1.一種耐高溫絕緣樹脂的製備方法，其特徵在於，按以下步驟製備 1)、將環烷酸鑰與酚醛樹脂按摩爾數比1:3，在20-301下混合，在保護氣體環境中，逐步升溫至78-89°C時開始攪拌；繼續升溫至85-115°C，在可溶性鎂絡合物催化條件下，經過40-50分鐘充分反應，聚合，得鑰改性酚醛樹脂； 2)、往所述鑰改性酚醛樹脂按重量比3-5%的低熔點玻璃粉和2-3%的高溫穩定劑，繼續均勻攪拌，得高粘結性鑰改性酚醛樹脂膠料； 3)、往所述高粘結性鑰改性酚醛樹脂膠料，按重量比20-25%加入長玻纖或寬幅尺寸為I米的玻纖面料以及1-2%陶瓷纖維進行捏合，成型為片材，製得。
2.根據權利要求I所述的一種耐高溫絕緣樹脂的製備方法，其特徵在於，所述保護氣體為氮氣或惰性氣體。
3.根據權利要求I所述的一種耐高溫絕緣樹脂的製備方法，其特徵在於，所述低熔點玻璃粉為 B2O3-ZnO-Bi2O3' Bi2O3-B2O3-ZnO-Al2O3' V2O5-B2O3-ZnO' SnO-ZnO-P2O5 中的任一種或兩種以上復配。
4.根據權利要求I所述的一種耐高溫絕緣樹脂的製備方法，其特徵在於，所述高溫穩定劑為Fe2O3或Cr2O3。
5.一種權利要求I所述耐高溫絕緣樹脂的應用，其特徵在於，將所述片材全包裹在直徑12-20mm、長度為100-1200mm的螺紋鋼外表面，投入模具中在130_150°C溫度下熱壓，製得高強度全絕緣複合雙頭螺杆。
全文摘要
一種耐高溫絕緣樹脂的製備方法及其應用。提供了一種能耐350-450℃，具有絕緣性的耐高溫絕緣樹脂的製備方法及其應用。製備方法是1)、將環烷酸鉬與酚醛樹脂按摩爾數比1:3，在20-30℃下混合，在保護氣體環境中，逐步升溫至78-89℃時開始攪拌；繼續升溫至85-115℃，在可溶性鎂絡合物催化條件下，經過40-50分鐘反應，聚合，得鉬改性酚醛樹脂；2)、往所述鉬改性酚醛樹脂按重量比3-5%的低熔點玻璃粉和2-3%的高溫穩定劑，繼續均勻攪拌，得高粘結性鉬改性酚醛樹脂膠料；3)、往所述高粘結性鉬改性酚醛樹脂膠料，按重量比20-25%加入長玻纖或玻纖面料及1-2%陶瓷纖維捏合，成型為片材，製得。
文檔編號B29C51/00GK102660102SQ20121013403
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月2日 優先權日2012年5月2日
發明者苗培谷, 郭玉峰 申請人:江蘇亞邦新材料科技有限公司