本發(fā)明公開了一種可瓷化耐火電器開關(guān)材料的制備方法，屬于開關(guān)材料的制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，頻繁發(fā)生的火災(zāi)給人們的生命財產(chǎn)造成了重大損失?；馂?zāi)發(fā)生過程中在一定時間內(nèi)保證電梯、照明系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信號控制系統(tǒng)等設(shè)備的暢通和關(guān)閉對于減少人員的傷亡和生命財產(chǎn)的損失具有重要的意義。火災(zāi)發(fā)生時，開關(guān)材料需要長時間承受300℃到1000℃的高溫，普通的開關(guān)材料在這種條件下很難保證它的正常使用。耐火開關(guān)材料被廣泛應(yīng)用在高層建筑、地鐵、發(fā)電廠、核電站等重要部門及公共場所，而近年來，該領(lǐng)域開始趨于耐火的需求，以便在火災(zāi)發(fā)生時，供電設(shè)備和線路能夠保持一定時間的正常運行，有助于救援工作的開展，盡可能減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。
目前的傳統(tǒng)的開關(guān)材料主要有PVC、PC、PET三大類。聚氯乙烯類開關(guān)材料雖然耐化學(xué)腐蝕性較好，但是其耐高溫以及耐光性能較差，聚碳酸酯化點較高，吸水性小絕緣性能、抗沖擊性能以及耐老化性均好，但是所耐最高溫度只有150℃，
聚對苯二甲酸乙二醇酯電絕緣性優(yōu)良，甚至在高溫高頻下，其電性能仍較好，但耐電暈性較差，抗蠕變性，同樣存在不耐高溫的缺陷。可瓷化耐火硅橡膠材料是以硅橡膠為基體材料，加入補強填料、結(jié)構(gòu)控制劑以及特殊的瓷化粉和瓷化助劑，經(jīng)過真空捏合、混煉，制成膠料，經(jīng)過高溫火焰的燒結(jié)形成堅硬的陶瓷化保護層，可以保護線路不短路、斷路，從而保證了線路的通暢，為人員的生命和財產(chǎn)的搶救，最大限度的贏得了時間?？纱苫柘鹉z是一種新型耐火復(fù)合材料，其耐火機理和傳統(tǒng)耐火材料有所不同，是利用火災(zāi)發(fā)生時的高溫使硅橡膠燃燒后形成的殘余灰燼形成一層具有一定力學(xué)強度的絕緣耐火陶瓷曾，利用形成的陶瓷層延緩或者阻止火焰及高溫對內(nèi)部器件的損壞。這種耐火機理使得可瓷化硅橡膠耐火材料生產(chǎn)成本低、重量輕、柔韌性較好等優(yōu)點，從而備受人們的關(guān)注。但目前傳統(tǒng)的開關(guān)材料制成的開關(guān)器件表面質(zhì)量不佳，容易出現(xiàn)表面擊穿的現(xiàn)象，且絕緣性能以及耐火性能不理想。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對目前開關(guān)材料質(zhì)量不佳，以及存在絕緣性能和耐火性能不理想的缺陷，提供了一種可瓷化耐火電器開關(guān)材料的制備方法。本發(fā)明先用硅烷偶聯(lián)劑、高嶺土等混合均勻后進行球磨、干燥，制得改性高嶺土，再用表面活性劑對水滑石進行改性，洗滌干燥后與改性高嶺土、玻璃粉置于球磨罐中球磨成粉，最后與聚苯乙烯混煉造粒，制得可瓷化耐火電器開關(guān)材料，本發(fā)明中添加的高嶺土中含有大量的氧化鋁成分，部分可以與空氣中的氧氣反應(yīng)，生成一層致密的氧化鋁薄膜覆蓋在暴露于空氣中的材料表面，且氧化鋁具有機械強度高，硬度大，耐高溫及絕緣性能較佳，具有廣泛的使用前景。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
（1）量取100~120mL質(zhì)量分數(shù)為95%乙醇溶液加入燒杯中，并用冰醋酸調(diào)節(jié)乙醇溶液pH為3.0~4.0，加入2~2.4g硅烷偶聯(lián)劑KH-570，以300~400r/min攪拌20~30min，向燒杯中添加100~120g高嶺土，1.5~1.6g六偏磷酸鈉，繼續(xù)攪拌30~40min，得混合液，將混合液轉(zhuǎn)入球磨罐中，加入800~900g氧化鋯珠，置于球磨機中球磨2~3h后，加入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得改性高嶺土，備用；
（2）稱取20~25g水滑石，加入180~225mL去離子水中，以300~400r/min攪拌混合15~20min，加入5~6g十二烷基苯磺酸鈉，5~6g吐溫-80，在80~90℃油浴下繼續(xù)攪拌30~40min，得混合漿料，將混合漿料抽濾，并用去離子水洗滌濾餅3~5次，轉(zhuǎn)入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得改性水滑石；
（3）分別稱取50~60g上述步驟（1）制備的改性高嶺土，18~20g上述改性水滑石，5~8g玻璃粉，混合均勻后，裝入球磨罐中，加入800~900g氧化鋯珠，30~50mL無水乙醇，置于球磨機中球磨2~3h后，轉(zhuǎn)入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得復(fù)合粉料；
（4）稱取50~60g聚苯乙烯置于40~50℃密煉機中開煉3~5min，加入上述復(fù)合粉料，升溫至150~170℃，以100~200r/min攪拌5~8min，得混合料，將混合料注入造粒機中造粒，冷卻至室溫，得可瓷化耐火電器開關(guān)材料。
本發(fā)明的物理性質(zhì)是：本發(fā)明制得的可瓷化耐火電器開關(guān)材料禁帶寬度為1.1～1.4eV，臨界擊穿電場為30～90×105V/cm，電子遷移率為1500～4000cm2/V·s，空穴遷移率為150～600cm2/V·s，介電常數(shù)10～12，絕緣性能較佳，耐600～800℃高溫，使用壽命延長3～5年。
本發(fā)明的有益效果是：
（1）本發(fā)明制得的可瓷化耐火電器開關(guān)材料，可耐600～800℃高溫，較傳統(tǒng)開關(guān)材料的耐熱性能提高了4～5倍，使用壽命延長3～5年；
（2）本發(fā)明方法簡單易于操作，操作過程簡單，且操作條件易于控制。
具體實施方式
首先量取100~120mL質(zhì)量分數(shù)為95%乙醇溶液加入燒杯中，并用冰醋酸調(diào)節(jié)乙醇溶液pH為3.0~4.0，加入2~2.4g硅烷偶聯(lián)劑KH-570，以300~400r/min攪拌20~30min，向燒杯中添加100~120g高嶺土，1.5~1.6g六偏磷酸鈉，繼續(xù)攪拌30~40min，得混合液，將混合液轉(zhuǎn)入球磨罐中，加入800~900g氧化鋯珠，置于球磨機中球磨2~3h后，加入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得改性高嶺土，備用；稱取20~25g水滑石，加入180~225mL去離子水中，以300~400r/min攪拌混合15~20min，加入5~6g十二烷基苯磺酸鈉，5~6g吐溫-80，在80~90℃油浴下繼續(xù)攪拌30~40min，得混合漿料，將混合漿料抽濾，并用去離子水洗滌濾餅3~5次，轉(zhuǎn)入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得改性水滑石；分別稱取50~60g上述制備的改性高嶺土，18~20g上述改性水滑石，5~8g玻璃粉，混合均勻后，裝入球磨罐中，加入800~900g氧化鋯珠，30~50mL無水乙醇，置于球磨機中球磨2~3h后，轉(zhuǎn)入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得復(fù)合粉料；稱取50~60g聚苯乙烯置于40~50℃密煉機中開煉3~5min，加入上述復(fù)合粉料，升溫至150~170℃，以100~200r/min攪拌5~8min，得混合料，將混合料注入造粒機中造粒，冷卻至室溫，得可瓷化耐火電器開關(guān)材料。
實例1
首先量取100mL質(zhì)量分數(shù)為95%乙醇溶液加入燒杯中，并用冰醋酸調(diào)節(jié)乙醇溶液pH為3.0，加入2g硅烷偶聯(lián)劑KH-570，以300r/min攪拌20min，向燒杯中添加100g高嶺土，1.5g六偏磷酸鈉，繼續(xù)攪拌30min，得混合液，將混合液轉(zhuǎn)入球磨罐中，加入800g氧化鋯珠，置于球磨機中球磨2h后，加入105℃干燥箱中干燥至恒重，得改性高嶺土，備用；稱取20g水滑石，加入180mL去離子水中，以300r/min攪拌混合15min，加入5g十二烷基苯磺酸鈉，5g吐溫-80，在80℃油浴下繼續(xù)攪拌30min，得混合漿料，將混合漿料抽濾，并用去離子水洗滌濾餅3次，轉(zhuǎn)入105℃干燥箱中干燥至恒重，得改性水滑石；分別稱取50g上述制備的改性高嶺土，18g上述改性水滑石，5g玻璃粉，混合均勻后，裝入球磨罐中，加入800g氧化鋯珠，30mL無水乙醇，置于球磨機中球磨2h后，轉(zhuǎn)入105℃干燥箱中干燥至恒重，得復(fù)合粉料；稱取50g聚苯乙烯置于40℃密煉機中開煉3min，加入上述復(fù)合粉料，升溫至150℃，以100r/min攪拌5min，得混合料，將混合料注入造粒機中造粒，冷卻至室溫，得可瓷化耐火電器開關(guān)材料。
本發(fā)明的物理性質(zhì)是：本發(fā)明制得的可瓷化耐火電器開關(guān)材料禁帶寬度為1.1eV，臨界擊穿電場為30×105V/cm，電子遷移率為1500cm2/V·s，空穴遷移率為150cm2/V·s，介電常數(shù)10，絕緣性能較佳，耐600℃高溫，使用壽命延長3年。
實例2
首先量取110mL質(zhì)量分數(shù)為95%乙醇溶液加入燒杯中，并用冰醋酸調(diào)節(jié)乙醇溶液pH為3.5，加入2.2g硅烷偶聯(lián)劑KH-570，以350r/min攪拌25min，向燒杯中添加150g高嶺土，1.55g六偏磷酸鈉，繼續(xù)攪拌35min，得混合液，將混合液轉(zhuǎn)入球磨罐中，加入850g氧化鋯珠，置于球磨機中球磨2.5h后，加入107℃干燥箱中干燥至恒重，得改性高嶺土，備用；稱取23g水滑石，加入200mL去離子水中，以350r/min攪拌混合17min，加入5.5g十二烷基苯磺酸鈉，5.5g吐溫-80，在85℃油浴下繼續(xù)攪拌35min，得混合漿料，將混合漿料抽濾，并用去離子水洗滌濾餅4次，轉(zhuǎn)入107℃干燥箱中干燥至恒重，得改性水滑石；分別稱取55g上述制備的改性高嶺土，19g上述改性水滑石，7g玻璃粉，混合均勻后，裝入球磨罐中，加入850g氧化鋯珠，40mL無水乙醇，置于球磨機中球磨2.5h后，轉(zhuǎn)入107℃干燥箱中干燥至恒重，得復(fù)合粉料；稱取55g聚苯乙烯置于45℃密煉機中開煉4min，加入上述復(fù)合粉料，升溫至160℃，以150r/min攪拌7min，得混合料，將混合料注入造粒機中造粒，冷卻至室溫，得可瓷化耐火電器開關(guān)材料。
本發(fā)明的物理性質(zhì)是：本發(fā)明制得的可瓷化耐火電器開關(guān)材料禁帶寬度為1.3eV，臨界擊穿電場為60×105V/cm，電子遷移率為2500cm2/V·s，空穴遷移率為350cm2/V·s，介電常數(shù)11，絕緣性能較佳，耐700℃高溫，使用壽命延長4年。
實例3
首先量取120mL質(zhì)量分數(shù)為95%乙醇溶液加入燒杯中，并用冰醋酸調(diào)節(jié)乙醇溶液pH為4.0，加入2.4g硅烷偶聯(lián)劑KH-570，以400r/min攪拌30min，向燒杯中添加120g高嶺土，1.6g六偏磷酸鈉，繼續(xù)攪拌40min，得混合液，將混合液轉(zhuǎn)入球磨罐中，加入900g氧化鋯珠，置于球磨機中球磨3h后，加入110℃干燥箱中干燥至恒重，得改性高嶺土，備用；稱取25g水滑石，加入225mL去離子水中，以400r/min攪拌混合20min，加入6g十二烷基苯磺酸鈉，6g吐溫-80，在90℃油浴下繼續(xù)攪拌40min，得混合漿料，將混合漿料抽濾，并用去離子水洗滌濾餅5次，轉(zhuǎn)入110℃干燥箱中干燥至恒重，得改性水滑石；分別稱取60g上述制備的改性高嶺土，20g上述改性水滑石，8g玻璃粉，混合均勻后，裝入球磨罐中，加入900g氧化鋯珠，50mL無水乙醇，置于球磨機中球磨3h后，轉(zhuǎn)入110℃干燥箱中干燥至恒重，得復(fù)合粉料；稱取60g聚苯乙烯置于50℃密煉機中開煉5min，加入上述復(fù)合粉料，升溫至170℃，以200r/min攪拌8min，得混合料，將混合料注入造粒機中造粒，冷卻至室溫，得可瓷化耐火電器開關(guān)材料。
本發(fā)明的物理性質(zhì)是：本發(fā)明制得的可瓷化耐火電器開關(guān)材料禁帶寬度為1.4eV，臨界擊穿電場為90×105V/cm，電子遷移率為4000cm2/V·s，空穴遷移率為600cm2/V·s，介電常數(shù)12，絕緣性能較佳，耐800℃高溫，使用壽命延長5年。