一種耐高溫強度高的塑料電力金具複合材料及其製作方法與流程
2024-03-07 08:15:15 1
本發明涉及複合材料技術領域，尤其涉及一種耐高溫強度高的塑料電力金具複合材料及其製作方法。
背景技術：
電力金具是連接和組合電力系統中的各類裝置，起到傳遞機械負荷、電氣負荷及某種防護作用的金屬附件，是電力輸送過程中的重要部件。目前主要以無磁性鋁合金為主，雖然與以前使用的鐵磁性材料相比，對電網節能減排起到一定作用，但是作為金屬導體，渦流損耗依然存在，電能損失仍然無法避免，而且鋁合金製品必須經過選礦、開採、電解、熔煉等高能耗、高汙染工序獲得，屬於國家限制發展行業，不能滿足輸電線路的經濟需求。用絕緣材料代替金屬材料，就可減少渦流損耗，達到更好的節能效果。因而文獻《新型塑料電力金具材料的製備及性能研究》以節能減排為目的，開發的新型易加工、可回收的塑料電力金具材料具有重要的實際意義。
文中通過研究玻璃纖維增強尼龍66複合材料的長期耐水解和光、熱老化性能，製備滿足電力金具要求的玻璃纖維增強尼龍66複合材料。研究表明，玻纖增強PA66 複合材料具有力學性能優良、比重小、電絕緣性能優越和易加工成型等眾多優點，但是鑑於金具用於戶外高空，使用環境惡劣，而尼龍在長期水、光照和熱的作用下易降解，為此，筆者自製功能母粒，改善玻纖增強PA66 材料的長期抗水解和耐老化性能，從而獲得滿足使用要求的新型塑料電力金具複合材料。
然而由於尼龍的結晶度較高，以及晶粒尺寸的差距，使尼龍結構中存在較多微觀缺陷，造成其蠕變性能、尺寸穩定性和缺口衝擊強度較差，這些缺點限制了尼龍的應用，因而需要對尼龍加以改性以破壞其分子結構的規整度，降低結晶，而且由於電力金具長期用於戶外，環境惡劣，除了要求材料抗水耐老化外，其耐磨性、抗靜電、耐電暈防雷擊等性能也需要改善。
技術實現要素：
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種耐高溫強度高的塑料電力金具複合材料及其製作方法。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種耐高溫強度高的塑料電力金具複合材料，由下列重量份的原料製成：廢棄尼龍66塑料100、雙酚A型環氧樹脂2.2-2.5、玻璃纖維21-22、納米二氧化矽1.2-1.5、十二烷基苯磺酸鈉1.1-1.4、甲基三丁酮肟基矽烷5-7、硅藻土19-22、吐溫802-4、苯丙彈性乳液3-5、硝酸鉀0.2-0.5。
所述的一種耐高溫強度高的塑料電力金具複合材料的製作方法，包括以下步驟：
（1）將納米二氧化矽於810-910℃煅燒處理30-40分鐘，冷卻至120-130℃加入苯丙彈性乳液超聲研磨10-15分鐘，烘乾得改性納米二氧化矽；
（2）將硅藻土放入10-15倍質量的質量濃度為8-10%的硝酸鉀超聲研磨30-40分鐘，升溫至100-110℃加入吐溫80攪拌混勻，冷卻噴霧乾燥；
（3）將玻璃纖維放入20-30倍質量的質量濃度為25%的雙氧水溶液中攪拌混勻，升溫至105℃，回流3-6小時，過濾乾燥，加入甲基三丁酮肟基矽烷升溫至80℃，研磨8-10小時，乾燥得改性玻璃纖維；
（4）廢棄尼龍66塑料洗淨、晾乾加熱至熔融狀態，加入雙酚A型環氧樹脂、步驟（1）物料高速攪拌30-40分鐘得改性尼龍66；
（5）將上述改性尼龍66、步驟（2）物料及其他剩餘成分在混合機中混合均勻，經上遊餵料口，送入雙螺杆擠出機，同時將步驟（3）中改性玻璃纖維經下遊餵料口，送入雙螺杆擠出機熔融擠出、造粒，出料。
本發明的優點是：本發明以廢棄尼龍66為基體，將尼龍經環氧樹脂改性後，尼龍的—HN—CO—基團的活潑氫易與環氧樹脂的環氧基作用，形成支鏈結構，破壞了分子鏈結構的規整性，從而可有效破壞尼龍的結晶，減少尼龍的內部缺陷，有效抑制尼龍的水解性，提高材料的防水性；以改性玻璃纖維為增強材料，將玻璃纖維改性後，既能有效地潤滑玻璃纖維表面，又能將數百根乃至數千根玻纖單絲集成一束，增強複合材料的抗拉強度、抗彎曲及抗剪切強度，還能改變玻纖的表面狀態，促進玻璃纖維與尼龍的結合；將納米二氧化矽經苯丙彈性乳液接枝改性處理後添加到材料中，分散均勻不易團聚，改善了材料的熱穩定性，再配伍其他有效成分製得的複合材料較好地解決了磁滯損耗與渦流損耗，具有結構新穎、耐高溫強度高、導流性能好、穩定性強、施工安裝方便、勞動強度低等優點。
具體實施方式
一種耐高溫強度高的塑料電力金具複合材料，由下列重量份的原料製成：廢棄尼龍66塑料100、雙酚A型環氧樹脂2.2、玻璃纖維21、納米二氧化矽1.2、十二烷基苯磺酸鈉1.1、甲基三丁酮肟基矽烷5、硅藻土19、吐溫802、苯丙彈性乳液3、硝酸鉀0.2。
所述的一種耐高溫強度高的塑料電力金具複合材料的製作方法，包括以下步驟：
（1）將納米二氧化矽於810-910℃煅燒處理30-40分鐘，冷卻至120-130℃加入苯丙彈性乳液超聲研磨10-15分鐘，烘乾得改性納米二氧化矽；
（2）將硅藻土放入10-15倍質量的質量濃度為8-10%的硝酸鉀超聲研磨30-40分鐘，升溫至100-110℃加入吐溫80攪拌混勻，冷卻噴霧乾燥；
（3）將玻璃纖維放入20-30倍質量的質量濃度為25%的雙氧水溶液中攪拌混勻，升溫至105℃，回流3-6小時，過濾乾燥，加入甲基三丁酮肟基矽烷升溫至80℃，研磨8-10小時，乾燥得改性玻璃纖維；
（4）廢棄尼龍66塑料洗淨、晾乾加熱至熔融狀態，加入雙酚A型環氧樹脂、步驟（1）物料高速攪拌30-40分鐘得改性尼龍66；
（5）將上述改性尼龍66、步驟（2）物料及其他剩餘成分在混合機中混合均勻，經上遊餵料口，送入雙螺杆擠出機，同時將步驟（3）中改性玻璃纖維經下遊餵料口，送入雙螺杆擠出機熔融擠出、造粒，出料。
利用本發明製得的塑料電力金具複合材料具有如下技術指標：
（1）衝擊強度／kJ·m-2：367；
（2）缺口衝擊強度／kJ·m-2：26.7；
（3）壓縮強度／MPa：98.7；
（4）拉伸強度／MPa：148.7。