一種熱塑性樹脂復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熱塑性樹脂復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的熱塑性樹脂復(fù)合材料包括按質(zhì)量百分比計的下述組份：聚苯硫醚，20～50％；尼龍66，3～40％；短切無堿玻璃纖維，25％～55％；納米蒙脫土，1～6％；增容劑，1～5％；增韌劑，2.5～6％；偶聯(lián)劑，0.25～0.55％；抗氧劑，0.05～0.4％；熱穩(wěn)定劑，0～0.4％。本發(fā)明的熱塑性樹脂復(fù)合材料具有優(yōu)良的電絕緣性能，良好的機(jī)械性能、低吸水率、較強(qiáng)的阻燃性能和良好的加工性能，適用于12kV及以上高電壓絕緣部件制造；采用本發(fā)明提供的材料注塑成型絕緣部件，無需長時間高溫后固化，工藝簡單，可操作性強(qiáng)，實用性強(qiáng)，成本低，可回收再利用。
【專利說明】
一種熱塑性樹脂復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種絕緣材料，具體講，涉及一種高壓絕緣用熱塑性樹脂復(fù)合材料及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 絕緣材料是高壓電氣設(shè)備的重要組成部分，而高壓電氣設(shè)備是輸配電網(wǎng)的核心。 這就要求高壓電氣設(shè)備用的絕緣材料為了避免發(fā)生電擊穿和局部漏電事故應(yīng)具備良好的 介電強(qiáng)度和較高的體積電阻率，同時還需有良好的機(jī)械性、較強(qiáng)的耐熱性能、低吸水率且有 利于加工成型等特點(diǎn)，例如開關(guān)設(shè)備用固封極柱的中高壓固體絕緣封裝材料。
[0003] 隨著電網(wǎng)及終端電力用戶對開關(guān)等小型化電氣設(shè)備的維護(hù)成本和耐用性能等要 求的提高，使環(huán)氧樹脂作為絕緣介質(zhì)被廣泛應(yīng)用于緊湊型、小型化電氣設(shè)備中。傳統(tǒng)環(huán)氧絕 緣材料加工成型性能優(yōu)良、絕緣性好，但材料脆性較高，在熱環(huán)境下機(jī)械性能不足，且該材 料無法回收再利用，形成的固體廢料對環(huán)境造成累積型污染。
[0004] 因此，急需開發(fā)具有較強(qiáng)機(jī)械性、電絕緣性、熱性能及能回收利用的絕緣材料來滿 足當(dāng)今高壓電氣設(shè)備快速發(fā)展的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種高壓絕緣用熱塑性樹脂復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明制備的熱 塑性樹脂復(fù)合材料具有良好的機(jī)械性能、電絕緣性能和耐熱性能，可回收再利用，能夠有效 降低產(chǎn)品體積和材料成本，適用于中高壓電氣設(shè)備絕緣部件的制造。
[0006] 本發(fā)明采用玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料作為絕緣材料制備絕緣制品，其機(jī)械性、電絕緣 性和熱性能均有顯著提高，并降低了絕緣制品的重量和成本，有效降低了在制造過程中C0 2 排放量，同時解決了絕緣產(chǎn)品回收利用問題。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0008] -種熱塑性樹脂復(fù)合材料，所述熱塑性樹脂復(fù)合材料包括按質(zhì)量百分比計的下述 組份：聚苯硫醚(PPS)，20~50% ;尼龍66(PA66)，3~40% ;短切無堿玻璃纖維(GF)，25%~ 55% ;納米蒙脫土，1~6% ;增容劑，1~5% ;增韌劑，2.5~6% ;偶聯(lián)劑，0.25~0.55% ;抗氧 劑，0.05~0.4%;熱穩(wěn)定劑，0~0.4%。
[0009] 進(jìn)一步的，所述抗氧劑為1098、1010、1035和168中的一種或幾種組合物?？寡趸瘎?的加入可有效改善熱塑性塑料在加工和使用中的引起的熱老化現(xiàn)象，延長材料的使用壽 命。
[0010] 進(jìn)一步的，所述抗氧劑為1098和1035,所述1098和1035的質(zhì)量比為1:1。
[0011]進(jìn)一步的，所述聚苯硫醚為線性聚苯硫醚;所述聚苯硫醚和尼龍66的質(zhì)量比大于 等于1:1。
[0012] 進(jìn)一步的，聚苯硫醚和尼龍66的質(zhì)量比為（1.4~4): 1。
[0013]進(jìn)一步的，所述短切無堿玻璃纖維采用EDR玻璃制備，短切纖維長度為1~4mm，單 絲直徑為7~13μηι。
[0014] 進(jìn)一步的，所述短切無堿玻璃纖維采用偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理，可使短切無堿玻璃 纖維與熱塑性樹脂的結(jié)合性更強(qiáng);所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-550和鈦酸酯偶聯(lián)劑中一種 或多種組合物。
[0015] 進(jìn)一步的，所述納米蒙脫土為層間距60~llOnm的層狀結(jié)構(gòu)；所述熱穩(wěn)定劑為S-EED〇
[0016] 進(jìn)一步的，所述增韌劑為甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、苯乙烯-丁 二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-乙烯-氫化丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一種或多種 組合物。
[0017] 進(jìn)一步的，所述增容劑為POE-g-ΜΑΗ和POE-g-GMA(乙烯-辛烯共聚物-甲基丙烯酸 縮水甘油酯三元共聚物）中的一種或多種組合物。增容劑能有效地促進(jìn)兩種塑料基體間以 及與玻璃纖維的結(jié)合，進(jìn)一步提高復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度。
[0018] 進(jìn)一步的，所述增容劑為 POE-g-ΜΑΗ 和 POE-g-GMA，所述 POE-g-MAH 和 POE-g-GMA 的 質(zhì)量比為3:1。
[0019] 進(jìn)一步的，所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟:將原料按比例 混合制成預(yù)混料，并通過熔融共混擠出造粒，得熱塑性樹脂復(fù)合材料;其中，擠出造粒采用 的設(shè)備為雙螺桿擠出機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)喂料段溫度為270°C~285°C，塑化剪切段溫度為285 ~295°C，機(jī)頭溫度為270~300°C，螺桿轉(zhuǎn)速為150r/min~250r/min，切料機(jī)轉(zhuǎn)速為120r/ min~150r/min〇
[0020] 與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下優(yōu)異效果：
[0021] 1、本發(fā)明提供的高壓絕緣用熱塑性樹脂復(fù)合材料具有優(yōu)異的電絕緣性能，與現(xiàn)有 技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到同等電絕緣性能所需絕緣材料厚度更小，有效降低絕緣部件的體積和 重量，使電氣設(shè)備進(jìn)一步向小型化、輕型化方向發(fā)展，并有效降低了生產(chǎn)成本。
[0022] 2、本發(fā)明提供的高壓絕緣用熱塑性樹脂復(fù)合材料的機(jī)械性能和耐熱性能優(yōu)異，特 別是該材料的沖擊強(qiáng)度較傳統(tǒng)環(huán)氧體材料有較大提升，本發(fā)明可使絕緣部件在熱、機(jī)械的 復(fù)雜環(huán)境下具有更高的穩(wěn)定性。
[0023] 3、采用本發(fā)明提供的高壓絕緣用熱塑性樹脂復(fù)合材料注塑成型絕緣部件，無需長 時間高溫后固化，生產(chǎn)工藝簡單，可操作性強(qiáng)，生產(chǎn)周期短，實用性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，二氧化 碳排放有效降低；
[0024] 4、本發(fā)明提供的熱塑性材料，可回收再利用，符合環(huán)境友好型社會的發(fā)展理念。
[0025] 5、本發(fā)明制備的熱塑性樹脂復(fù)合材料具有優(yōu)良的電絕緣性能，良好的機(jī)械性能、 低吸水率、較強(qiáng)的阻燃性能和良好的加工性能，適用于12kV及以上高電壓絕緣部件制造。
【具體實施方式】
[0026] 下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027] 實施例1
[0028] 將PPS、PA66、GF、納米蒙脫土等組分在干燥機(jī)中充分干燥，再按比例將PPS、PA66、 納米蒙脫土、經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的短切無堿玻璃纖維、增容劑、增韌劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑充分 混勻制成預(yù)混料，預(yù)混料通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒。其中雙螺桿擠出機(jī)工藝參數(shù)為： 喂料段溫度為280°C，塑化剪切段溫度為290°C，機(jī)頭溫度為300°C，螺桿轉(zhuǎn)速為210r/min，切 料機(jī)轉(zhuǎn)速為120r/min。
[0029] 實施例2
[0030] 將?？3、？466、6?、納米蒙脫土等組分在干燥機(jī)中充分干燥，再按比例將?？3、？六66、 納米蒙脫土、經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的短切無堿玻璃纖維、增容劑、增韌劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑充分 混勻制成預(yù)混料，預(yù)混料通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒。其中雙螺桿擠出機(jī)工藝參數(shù)為： 喂料段溫度為275°C，塑化剪切段溫度為285°C，機(jī)頭溫度為295°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200r/min，切 料機(jī)轉(zhuǎn)速為120r/min。
[0031] 實施例3
[0032] 將?？3、？466、6?、納米蒙脫土等組分在干燥機(jī)中充分干燥，再按比例將?？3、？六66、 納米蒙脫土、經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的短切無堿玻璃纖維、增容劑、增韌劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑充分 混勻制成預(yù)混料，預(yù)混料通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒。其中雙螺桿擠出機(jī)工藝參數(shù)為： 喂料段溫度為275°C，塑化剪切段溫度為290°C，機(jī)頭溫度為295°C，螺桿轉(zhuǎn)速為190r/min，切 料機(jī)轉(zhuǎn)速為120r/min。
[0033] 實施例4
[0034] 將PPS、PA66、GF、納米蒙脫土等組分在干燥機(jī)中充分干燥，再按比例將PPS、PA66、 納米蒙脫土、經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的短切無堿玻璃纖維、增容劑、增韌劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑充分 混勻制成預(yù)混料，預(yù)混料通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒。其中雙螺桿擠出機(jī)工藝參數(shù)為： 喂料段溫度為270 °C，塑化剪切段溫度為285 °C，機(jī)頭溫度為285 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為190r/min，切 料機(jī)轉(zhuǎn)速為120r/min。
[0035] 實施例5
[0036] 將PPS、PA66、GF、納米蒙脫土等組分在干燥機(jī)中充分干燥，再按比例將PPS、PA66、 納米蒙脫土、經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的短切無堿玻璃纖維、增容劑、增韌劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑充分 混勻制成預(yù)混料，預(yù)混料通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒。其中雙螺桿擠出機(jī)工藝參數(shù)為： 喂料段溫度為275°C，塑化剪切段溫度為280°C，機(jī)頭溫度為285°C，螺桿轉(zhuǎn)速為210r/min，切 料機(jī)轉(zhuǎn)速為120r/min。
[0037] 上述實施例中所用的原料種類、含量分別列于下表1和表2;檢測結(jié)果列于下表3。
[0038] 表1
[0039]
[0040] 表 2
[0041]
[0044]由表3可知，上述實施例所制得的高壓絕緣用熱塑性樹脂復(fù)合材料具有優(yōu)良的力 學(xué)性能、電氣絕緣性能和耐熱性能，適用于高壓設(shè)備的絕緣，特別是對力學(xué)和耐熱有較高要 求的絕緣結(jié)構(gòu)。
[0045]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均在本發(fā)明待批權(quán)利要求保護(hù)范圍之
【主權(quán)項】
1. 一種熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述熱塑性樹脂復(fù)合材料包括按質(zhì)量百分 比計的下述組份:聚苯硫醚，20~50% ;尼龍66，3~40% ;短切無堿玻璃纖維，25%~55% ; 納米蒙脫土，1~6 %;增容劑，1~5 %;增韌劑，2.5~6 %;偶聯(lián)劑，0.25~0.55 %;抗氧劑， 0.05~0.4%;熱穩(wěn)定劑，0~0.4%。2. 如權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑從1098和1035中 選出的一種或多種組合物。3. 如權(quán)利要求2所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑1098和1035的質(zhì) 量比為1: 1。4. 如權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述聚苯硫醚為線性聚苯硫 醚;所述聚苯硫醚和尼龍66的質(zhì)量比大于等于1:1。5. 如權(quán)利要求4所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述聚苯硫醚和尼龍66的質(zhì) 量比為（1.4~4):1。6. 如權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述短切無堿玻璃纖維的長 度為1~4mm，單絲直徑為7~13μηι。7. 如權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述短切無堿玻璃纖維采用 偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理;所述偶聯(lián)劑從硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-550和鈦酸酯偶聯(lián)劑中選出的一種或多 種組合物。8. 如權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述納米蒙脫土為層間距60 ~I IOnm的層狀結(jié)構(gòu);所述熱穩(wěn)定劑為S-EED 〇9. 如權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述增韌劑從甲基丙烯酸甲 酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-乙烯-氫化丁 二烯-苯乙烯嵌段共聚物中選出的一種或多種組合物。10. 如權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述增容劑從POE-g-MAH和 POE-g-GMA中選出的一種或多種組合物。11. 如權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括 以下步驟:將原料按比例混合制成預(yù)混料，并通過熔融共混擠出造粒，得熱塑性樹脂復(fù)合材 料;其中，擠出造粒采用的設(shè)備為雙螺桿擠出機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)的工藝參數(shù)包括:喂料段溫 度為270°C~285°C，塑化剪切段溫度為285~295°C，機(jī)頭溫度為270~300°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 150r/min ~250r/min，切料機(jī)轉(zhuǎn)速為 120r/min ~150r/min。
【文檔編號】C08L81/02GK105907095SQ201610326824
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】尹立, 張翀, 楊威, 陳新, 張卓, 劉隨軍
【申請人】全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院, 國家電網(wǎng)公司, 天津平高智能電氣有限公司, 國網(wǎng)天津市電力公司