專利名稱：一種耐高溫絕緣樹脂的制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在350-450°C環(huán)境下的高分子復(fù)合絕緣材料的制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
鋁電解槽的絕緣是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)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(yùn)行中，短路口絕緣性能不佳，容易在來效應(yīng)時(shí)電壓偏高的情況下發(fā)生短 路口絕緣被擊穿燒壞，造成斷電，給生產(chǎn)企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。我國電解槽的陽極效應(yīng)系數(shù)最好的0.3次/天.槽左右，國際先進(jìn)的陽極效應(yīng)系數(shù)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(tǒng)包括立柱母線、短路口母線、絕緣插板、雙頭鋼制螺桿、絕緣套管等，其缺點(diǎn)有如下幾點(diǎn)
I.短路口母線與立柱母線是用四根鋼制螺桿來固定的，雙頭鋼制螺桿是導(dǎo)體在短路口的使用，是生產(chǎn)運(yùn)行過程中造成打弧放炮事故的根源。2.現(xiàn)有絕緣套管大多是半自動化半手工制作的環(huán)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(zhì)量不斷變化，很容易引起短路口放炮，同時(shí)也降低了短路口絕緣材料的使用壽命；因制造工藝原因一致性差，平整度和園度不均，使雙頭鋼制螺桿與套管不能緊密結(jié)合而有間隙，粉塵容易進(jìn)入堆積，造成導(dǎo)電放炮事故和電流空耗。3.也有用純絕緣材料制得的雙頭螺桿，材料強(qiáng)度無論如何達(dá)不到鋼制螺桿的強(qiáng)度和使用壽命。因此，研發(fā)低成本高可靠性耐溫絕緣高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料是本領(lǐng)域面臨的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以上問題，提供了一種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、能耐350-450°C，且具有絕緣性的耐高溫絕緣樹脂的制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明的制備方法是按以下步驟制備
1)、將環(huán)烷酸鑰與酚醛樹脂按摩爾數(shù)比1:3，在20-301下混合，在保護(hù)氣體環(huán)境中，逐步升溫至78-89°C時(shí)開始攪拌；繼續(xù)升溫至85-115°C，在可溶性鎂絡(luò)合物催化條件下，經(jīng)過40-50分鐘充分反應(yīng)，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(diǎn)玻璃粉和2-3%的高溫穩(wěn)定劑，繼續(xù)均勻攪拌，得高粘結(jié)性鑰改性酚醛樹脂膠料；
3)、往所述高粘結(jié)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(jìn)行捏合，成型為片材，制得。所述保護(hù)氣體為氮?dú)饣蚨栊詺怏w。所述低熔點(diǎn)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(fù)配。
所述高溫穩(wěn)定劑為Fe2O3或Cr203。本發(fā)明的應(yīng)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，制得高強(qiáng)度全絕緣復(fù)合雙頭螺桿。本發(fā)明中環(huán)烷酸鑰與酚醛樹脂制得的鑰改性樹脂耐磨耐沖擊，且環(huán)烷酸鑰能在酚醛樹脂中形成一定的交聯(lián)和接枝作用；加之再添加低熔點(diǎn)玻璃粉和高溫穩(wěn)定劑，即便環(huán)境溫度達(dá)到350-450°C，也不會被燒焦碳化，最高耐溫可達(dá)450°C。制成片材后，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 )，最終制得高強(qiáng)度全絕緣復(fù)合雙頭螺桿。本發(fā)明的高強(qiáng)度全絕緣復(fù)合雙頭螺桿耐高溫在350-450°C ;高強(qiáng)度高絕緣由于在產(chǎn)品中間復(fù)合有螺紋鋼，既能全絕緣又能達(dá)到鋼制螺桿的強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度(橫向)彡600Mpa,拉伸強(qiáng)度(縱向)≥400 Mpa，抗沖擊強(qiáng)度縱向彡300KJ/m2,橫向彡200KJ/m2 ；體積電阻率(常態(tài))> 2. 6 XlO14 Ω. cm ;耐燒蝕氧指數(shù)(01)3 32 ;拆裝便捷原來的鋼制螺桿與絕緣管套裝變?yōu)楝F(xiàn)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(chǎn)品的3-5倍。


圖I是本發(fā)明的工藝流程圖，
圖2是本發(fā)明中鑰改性的酚醛樹脂的結(jié)構(gòu)式。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
本發(fā)明按以下步驟制備
1)、將環(huán)烷酸鑰與酚醛樹脂按摩爾數(shù)比1:3，在20°C下混合，在氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境中(主要是為了防止在升溫?cái)嚢钑r(shí)與空氣接觸發(fā)生氧化反應(yīng))，逐步升溫至78°C時(shí)開始攪拌；繼續(xù)升溫至115 °C，在可溶性鎂絡(luò)合物催化條件下(催化劑主要是提高正向反應(yīng)速度和抑制逆向反應(yīng))，經(jīng)過40分鐘充分反應(yīng)，聚合，得鑰改性酚醛樹脂(加阻燃元素鑰后，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(diǎn)玻璃粉B2O3-ZnO-Bi2O3和2%的Fe2O3,繼續(xù)均勻攪拌，得高粘結(jié)性鑰改性酚醛樹脂膠料；在聚合物的填料中加入低熔點(diǎn)玻璃粉是為了防止聚合物分解后潰散(低熔點(diǎn)玻璃是指轉(zhuǎn)變溫度在300-400°C，熔點(diǎn)在500°C以下的玻璃，當(dāng)聚合物分解后，低熔點(diǎn)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(jī)械強(qiáng)度)。高溫穩(wěn)定劑Fe2O3可進(jìn)一步提高高溫粘接性。3)、往所述高粘結(jié)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(jìn)行捏合，成型為片材，制得。玻纖和陶瓷纖維保證材料強(qiáng)度的同時(shí)，它們都是耐高溫纖維。由于環(huán)烷酸鑰在酚醛樹脂中形成一定的交聯(lián)和接枝作用，增加了分子鏈的芳環(huán)數(shù)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(fā)明的應(yīng)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，制得高強(qiáng)度全絕緣復(fù)合雙頭螺桿。
實(shí)施例二
本發(fā)明按以下步驟制備
1)、將環(huán)烷酸鑰與酚醛樹脂按摩爾數(shù)比1:3，在30°C下混合，在氦氣保護(hù)環(huán)境中(主要是為了防止在升溫?cái)嚢钑r(shí)與空氣接觸發(fā)生氧化反應(yīng))，逐步升溫至89°C時(shí)開始攪拌；繼續(xù)升溫至85°C，在可溶性鎂絡(luò)合物催化條件下(催化劑主要是提高正向反應(yīng)速度和抑制逆向反應(yīng))，經(jīng)過50分鐘充分反應(yīng)，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(diǎn)玻璃粉Bi2O3-B2O3-ZnO-Al2O3和2.5%的Cr2O3,繼續(xù)均勻攪拌，得高粘結(jié)性鑰改性酚醛樹脂膠料；在聚合物的填料中加入低熔點(diǎn)玻璃粉是為了防止聚合物分解后潰散(低熔點(diǎn)玻璃是指轉(zhuǎn)變溫度在300-400°C，熔點(diǎn)在500°C以下的玻璃，當(dāng)聚合物分解后，低熔點(diǎn)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(jī)械強(qiáng)度)。高溫穩(wěn)定劑可進(jìn)一步提高高溫粘接性。3)、往所述高粘結(jié)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(jìn)行捏合，成型為片材，制得。玻纖和陶瓷纖維保證材料強(qiáng)度的同時(shí)，它們都是耐高溫纖維。本發(fā)明的應(yīng)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，制得高強(qiáng)度全絕緣復(fù)合雙頭螺桿。實(shí)施例三
本發(fā)明按以下步驟制備
1)、將環(huán)烷酸鑰與酚醛樹脂按摩爾數(shù)比1:3，在25°C下混合，在氬氣保護(hù)環(huán)境中(主要是為了防止在升溫?cái)嚢钑r(shí)與空氣接觸發(fā)生氧化反應(yīng))，逐步升溫至83°C時(shí)開始攪拌；繼續(xù)升溫至98°C，在可溶性鎂絡(luò)合物催化條件下(催化劑主要是提高正向反應(yīng)速度和抑制逆向反應(yīng))，經(jīng)過45分鐘充分反應(yīng)，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(diǎn)玻璃粉(V2O5-B2O3-ZnO和SnO-ZnO-P2O5各50%)和3%的Cr2O3,繼續(xù)均勻攪拌，得高粘結(jié)性鑰改性酚醛樹脂膠料；在聚合物的填料中加入低熔點(diǎn)玻璃粉是為了防止聚合物分解后潰散(低熔點(diǎn)玻璃是指轉(zhuǎn)變溫度在300-400°C，熔點(diǎn)在500°C以下的玻璃，當(dāng)聚合物分解后，低熔點(diǎn)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(jī)械強(qiáng)度)。高溫穩(wěn)定劑可進(jìn)一步提聞聞溫粘接性。3)、往所述高粘結(jié)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(jìn)行捏合，成型寬度為1000_的片材，制得。整幅玻纖面料和陶瓷纖維保證材料強(qiáng)度的同時(shí)，它們都是耐高溫纖維。此處需要說明的是對于整幅玻纖面料(布)加工的片材在使用時(shí)，可根據(jù)需要進(jìn)行軸向分割(前述兩實(shí)施例也可根據(jù)需要進(jìn)行軸向分割)。本發(fā)明的應(yīng)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，制得高強(qiáng)度全絕緣復(fù)合雙頭螺桿。本發(fā)明提供了一種安全可靠、高強(qiáng)度、耐高溫電解槽短路口使用的高強(qiáng)度全絕緣復(fù)合雙頭螺桿，該絕緣件主要用于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制雙頭螺桿(導(dǎo)體)外套帶墊片的絕緣管裝置。本發(fā)明大大提高了短路口的絕緣性能，徹底根治了預(yù)焙電解槽短路口打弧放炮的事故隱患，為安全生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本發(fā)明因強(qiáng)度高全絕緣耐熱性能好，減少了因槽況波動異常而導(dǎo)致的停槽現(xiàn)象的發(fā)生，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)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(shí)系列停電的時(shí)間。耐高溫鑰改性酚醛樹脂的合成，耐高溫樹脂與低熔點(diǎn)玻璃粉、高溫穩(wěn)定劑、整幅玻纖布(長玻纖)/少量陶瓷纖維的交聯(lián)捏合制得片狀材料，片材與螺紋鋼的復(fù)合制得本產(chǎn)品。該樹脂耐溫達(dá)350°C以上。低熔點(diǎn)玻璃粉、高溫穩(wěn)定劑的添加，使得產(chǎn)品在350°C以上時(shí)，形成低熔點(diǎn)玻璃體保持材料不碳化，最高耐溫達(dá)450°C以上，同時(shí)耐燒蝕，氧指數(shù)(OI)彡32。整幅玻纖布(或長玻纖)/陶瓷纖維的交聯(lián)捏合制得片狀材料，增加了絕緣材料的強(qiáng)度的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明的產(chǎn)品既能全絕緣又能達(dá)到鋼制螺桿的強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度(橫向)> 600Mpa,拉伸強(qiáng)度(縱向)彡400 Mpa，抗沖擊強(qiáng)度縱向彡300KJ/m2,橫向彡200KJ/m2 ;體積電阻率(常態(tài))彡 2. 6XlO14Ω. cm。
權(quán)利要求
1.一種耐高溫絕緣樹脂的制備方法，其特征在于，按以下步驟制備 1)、將環(huán)烷酸鑰與酚醛樹脂按摩爾數(shù)比1:3，在20-301下混合，在保護(hù)氣體環(huán)境中，逐步升溫至78-89°C時(shí)開始攪拌；繼續(xù)升溫至85-115°C，在可溶性鎂絡(luò)合物催化條件下，經(jīng)過40-50分鐘充分反應(yīng)，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(diǎn)玻璃粉和2-3%的高溫穩(wěn)定劑，繼續(xù)均勻攪拌，得高粘結(jié)性鑰改性酚醛樹脂膠料； 3)、往所述高粘結(jié)性鑰改性酚醛樹脂膠料，按重量比20-25%加入長玻纖或?qū)挿叽鐬镮米的玻纖面料以及1-2%陶瓷纖維進(jìn)行捏合，成型為片材，制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種耐高溫絕緣樹脂的制備方法，其特征在于，所述保護(hù)氣體為氮?dú)饣蚨栊詺怏w。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種耐高溫絕緣樹脂的制備方法，其特征在于，所述低熔點(diǎn)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(fù)配。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種耐高溫絕緣樹脂的制備方法，其特征在于，所述高溫穩(wěn)定劑為Fe2O3或Cr2O3。
5.一種權(quán)利要求I所述耐高溫絕緣樹脂的應(yīng)用，其特征在于，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，制得高強(qiáng)度全絕緣復(fù)合雙頭螺桿。
全文摘要
一種耐高溫絕緣樹脂的制備方法及其應(yīng)用。提供了一種能耐350-450℃，具有絕緣性的耐高溫絕緣樹脂的制備方法及其應(yīng)用。制備方法是1)、將環(huán)烷酸鉬與酚醛樹脂按摩爾數(shù)比1:3，在20-30℃下混合，在保護(hù)氣體環(huán)境中，逐步升溫至78-89℃時(shí)開始攪拌；繼續(xù)升溫至85-115℃，在可溶性鎂絡(luò)合物催化條件下，經(jīng)過40-50分鐘反應(yīng)，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(diǎn)玻璃粉和2-3%的高溫穩(wěn)定劑，繼續(xù)均勻攪拌，得高粘結(jié)性鉬改性酚醛樹脂膠料；3)、往所述高粘結(jié)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，制得。
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(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者苗培谷, 郭玉峰 申請人:江蘇亞邦新材料科技有限公司