一种绝缘材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及绝缘材料相关技术领域，具体是一种绝缘材料及其制备方法。


背景技术：

2.高压电缆是国家安全的支柱，对于提高国家的综合国力是非常重要的。激光武器因其反应时间短、照射速度快、命中精度高、辐射强度高、摧毁威力大成为军工企业重点发展的方向。目前激光武器所用高压电缆采用的电缆材料一般都是硅橡胶，尽管硅橡胶在耐热辐射、防水、高温(高寒)环境下电气性能稳定等方面有一定的优势，但其加工工艺需要硫化，容易出现硫化温度过高或硫化不充分等问题，不能回收利用，且价格昂贵。
3.同时现有的绝缘材料热塑性较差，在实现线缆连接处绝缘时，一般采用黑色橡胶带进行缠绕包裹，导致线缆连接处容易出现间隙，包裹效果差。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种绝缘材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种绝缘材料，所述绝缘材料包括以下质量份的原料：甲基硅橡胶40
‑
60份、甲基三甲氧基硅烷2
‑
6份、陶瓷粉6
‑
12份、茂金属线型低密度聚乙烯2
‑
5份、气相白炭黑6
‑
9份、辛酸亚锡0.5
‑
3份、硅油0.2
‑
3份、无卤磷氮阻燃剂3
‑
5份、光稳定剂0.5
‑
5份、色粉0.8
‑
5份、固定润滑剂2
‑
4份、纳米蒙脱土1
‑
2份、增塑剂5
‑
8份。
7.作为本发明进一步的方案：所述绝缘材料包括以下质量份的原料：甲基硅橡胶45
‑
55份、甲基三甲氧基硅烷3
‑
5份、陶瓷粉7
‑
10份、茂金属线型低密度聚乙烯3
‑
4份、气相白炭黑7
‑
8份、辛酸亚锡1
‑
2份、硅油0.9
‑
2份、无卤磷氮阻燃剂3
‑
4份、光稳定剂2
‑
4份、色粉2
‑
4份、固定润滑剂2
‑
3份、纳米蒙脱土1
‑
2份、增塑剂6
‑
7份。
8.作为本发明进一步的方案：所述绝缘材料包括以下质量份的原料：甲基硅橡胶50份、甲基三甲氧基硅烷4份、陶瓷粉8份、茂金属线型低密度聚乙烯4份、气相白炭黑7份、辛酸亚锡1.5份、硅油1份、无卤磷氮阻燃剂4份、光稳定剂3份、色粉3份、固定润滑剂3份、纳米蒙脱土2份、增塑剂7份。
9.作为本发明进一步的方案：所述固定润滑剂为聚四氟乙烯。
10.作为本发明进一步的方案：所述色粉为炭黑、镉黄、三氧化二铁或镉绿中的一种或多种。
11.一种所述绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
12.将甲基硅橡胶、甲基三甲氧基硅烷、陶瓷粉、茂金属线型低密度聚乙烯、气相白炭黑、辛酸亚锡、无卤磷氮阻燃剂、色粉、固定润滑剂、纳米蒙脱土置于热熔搅拌机机中高速搅拌混合，以得到混合物a；
13.在混合物a中加入光稳定剂、硅油及增塑剂再搅拌后放入到双螺杆挤出机中，经熔
融捏合并挤出，随后对熔融输出物进行冷却造粒，以得到绝缘材料。
14.作为本发明进一步的方案：所述热熔搅拌机包括搅拌罐及安装在所述搅拌管上的泄压装置，所述泄压装置包括：
15.与所述搅拌罐通过进气管连通的泄压箱；
16.所述泄压箱的内侧设置有内嵌槽，所述内嵌槽的一端部设置有封堵板，所述封堵板通过可调式弹性组件与所述泄压箱的内侧连接；
17.处理箱，所述处理箱通过第二导管与所述泄压箱内的内嵌槽连通，还通过排气组件与所述进气管连通，所述排气组件上安装有控制阀；
18.净化组件，所述净化组件安装在所述处理箱的内侧，用于对进入到处理箱内的气体进行净化处理；
19.排气管，所述排气管安装在所述处理箱上且与所述处理箱的内侧连通。
20.作为本发明进一步的方案：所述可调式弹性组件包括通过至少一个导向柱活动安装在所述泄压箱内的活动板，所述活动板的一侧通过弹簧与所述封堵板连接，另一侧转动安装有螺纹杆，所述螺纹杆远离所述活动板的一端贯穿所述泄压箱且与所述泄压箱螺纹连接。
21.作为本发明进一步的方案：所述排气组件包括安装在所述处理箱上的引流机，所述引流机的进气口通过第一导管与所述进气管连通，且所述控制阀安装在所述第一导管上，所述引流机的出气口通过连通管与所述处理箱的内侧连通。
22.作为本发明进一步的方案：所述净化组件包括转动安装在位于所述处理箱内的第二导管端部的转动套筒及安装在所述处理箱内且与所述转动套筒固定连接的搅拌组件，所述转动套筒上安装有多个呈倾斜状设置的喷头，且所述第二导管上及所述转动套筒与喷头的连接位置处均设置有通孔；
23.还包括固定在所述处理箱内的过滤层。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计新颖，通过茂金属线型低密度聚乙烯起到成核的作用，并利用填充剂的协同作用，降低了空间电荷的产生，高效阻碍了内部杂质离子形成电荷积累，增强了绝缘性能，提升了材料的耐高压性能，且本发明提供的绝缘材料硬度高、拉伸强度大，绝缘性能好，实用性强，本发明提供的绝缘材料具有热塑性，通过液体覆盖的方式置于线缆连接处，实现无死角包裹。
附图说明
25.图1为热熔搅拌机中泄压装置的结构示意图。
26.图2为热熔搅拌机中泄压装置的半剖图。
27.图3为图2中a处的结构放大图。
28.图4为图2中b处的结构放大图。
29.图中：1
‑
处理箱、2
‑
排气管、3
‑
电机、4
‑
连通管、5
‑
引流机、6
‑
第一导管、7
‑
泄压箱、8
‑
调节盘、9
‑
螺纹杆、10
‑
第二导管、11
‑
进气管、12
‑
控制阀、13
‑
过滤层、14
‑
搅拌轴、15
‑
搅拌棒、16
‑
锥形挡板、17
‑
锥形头、18
‑
活动板、19
‑
导向柱、20
‑
弹簧、21
‑
内钱槽、22
‑
封堵板、23
‑
转动套筒、24
‑
喷头、25
‑
通孔。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
32.实施例1
33.本发明提供了一种绝缘材料，所述绝缘材料包括以下质量份的原料：甲基硅橡胶40份、甲基三甲氧基硅烷6份、陶瓷粉6份、茂金属线型低密度聚乙烯2份、气相白炭黑9份、辛酸亚锡0.5份、硅油0.2份、无卤磷氮阻燃剂3份、光稳定剂0.5份、色粉0.8份、固定润滑剂2份、纳米蒙脱土1份、增塑剂5份。
34.优选的，所述固定润滑剂为聚四氟乙烯。
35.优选的，所述色粉为炭黑、镉黄、三氧化二铁或镉绿中的一种或多种。
36.一种所述绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
37.将甲基硅橡胶、甲基三甲氧基硅烷、陶瓷粉、茂金属线型低密度聚乙烯、气相白炭黑、辛酸亚锡、无卤磷氮阻燃剂、色粉、固定润滑剂、纳米蒙脱土置于热熔搅拌机机中高速搅拌混合，以得到混合物a；
38.在混合物a中加入光稳定剂、硅油及增塑剂再搅拌后放入到双螺杆挤出机中，经熔融捏合并挤出，随后对熔融输出物进行冷却造粒，以得到绝缘材料。
39.实施例2
40.本发明提供了一种绝缘材料，所述绝缘材料包括以下质量份的原料：甲基硅橡胶45份、甲基三甲氧基硅烷5份、陶瓷粉7份、茂金属线型低密度聚乙烯3份、气相白炭黑8份、辛酸亚锡1份、硅油0.9份、无卤磷氮阻燃剂3份、光稳定剂2份、色粉2份、固定润滑剂2份、纳米蒙脱土1份、增塑剂6份。
41.优选的，所述固定润滑剂为聚四氟乙烯。
42.优选的，所述色粉为炭黑、镉黄、三氧化二铁或镉绿中的一种或多种。
43.一种所述绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
44.将甲基硅橡胶、甲基三甲氧基硅烷、陶瓷粉、茂金属线型低密度聚乙烯、气相白炭黑、辛酸亚锡、无卤磷氮阻燃剂、色粉、固定润滑剂、纳米蒙脱土置于热熔搅拌机机中高速搅拌混合，以得到混合物a；
45.在混合物a中加入光稳定剂、硅油及增塑剂再搅拌后放入到双螺杆挤出机中，经熔融捏合并挤出，随后对熔融输出物进行冷却造粒，以得到绝缘材料。
46.实施例3
47.本发明提供了一种绝缘材料，所述绝缘材料包括以下质量份的原料：甲基硅橡胶50份、甲基三甲氧基硅烷4份、陶瓷粉8份、茂金属线型低密度聚乙烯4份、气相白炭黑7份、辛酸亚锡1.5份、硅油1份、无卤磷氮阻燃剂4份、光稳定剂3份、色粉3份、固定润滑剂3份、纳米
蒙脱土2份、增塑剂7份。
48.优选的，所述固定润滑剂为聚四氟乙烯。
49.优选的，所述色粉为炭黑、镉黄、三氧化二铁或镉绿中的一种或多种。
50.一种所述绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
51.将甲基硅橡胶、甲基三甲氧基硅烷、陶瓷粉、茂金属线型低密度聚乙烯、气相白炭黑、辛酸亚锡、无卤磷氮阻燃剂、色粉、固定润滑剂、纳米蒙脱土置于热熔搅拌机机中高速搅拌混合，以得到混合物a；
52.在混合物a中加入光稳定剂、硅油及增塑剂再搅拌后放入到双螺杆挤出机中，经熔融捏合并挤出，随后对熔融输出物进行冷却造粒，以得到绝缘材料。
53.实施例4
54.本发明提供了一种绝缘材料，所述绝缘材料包括以下质量份的原料：甲基硅橡胶55份、甲基三甲氧基硅烷3份、陶瓷粉10份、茂金属线型低密度聚乙烯4份、气相白炭黑7份、辛酸亚锡2份、硅油2份、无卤磷氮阻燃剂4份、光稳定剂4份、色粉4份、固定润滑剂3份、纳米蒙脱土2份、增塑剂7份。
55.优选的，所述固定润滑剂为聚四氟乙烯。
56.优选的，所述色粉为炭黑、镉黄、三氧化二铁或镉绿中的一种或多种。
57.一种所述绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
58.将甲基硅橡胶、甲基三甲氧基硅烷、陶瓷粉、茂金属线型低密度聚乙烯、气相白炭黑、辛酸亚锡、无卤磷氮阻燃剂、色粉、固定润滑剂、纳米蒙脱土置于热熔搅拌机机中高速搅拌混合，以得到混合物a；
59.在混合物a中加入光稳定剂、硅油及增塑剂再搅拌后放入到双螺杆挤出机中，经熔融捏合并挤出，随后对熔融输出物进行冷却造粒，以得到绝缘材料。
60.实施例5
61.本发明提供了一种绝缘材料，所述绝缘材料包括以下质量份的原料：甲基硅橡胶60份、甲基三甲氧基硅烷2份、陶瓷粉12份、茂金属线型低密度聚乙烯5份、气相白炭黑6份、辛酸亚锡3份、硅油3份、无卤磷氮阻燃剂5份、光稳定剂5份、色粉5份、固定润滑剂4份、纳米蒙脱土2份、增塑剂8份。
62.优选的，所述固定润滑剂为聚四氟乙烯。
63.优选的，所述色粉为炭黑、镉黄、三氧化二铁或镉绿中的一种或多种。
64.一种所述绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
65.将甲基硅橡胶、甲基三甲氧基硅烷、陶瓷粉、茂金属线型低密度聚乙烯、气相白炭黑、辛酸亚锡、无卤磷氮阻燃剂、色粉、固定润滑剂、纳米蒙脱土置于热熔搅拌机机中高速搅拌混合，以得到混合物a；
66.在混合物a中加入光稳定剂、硅油及增塑剂再搅拌后放入到双螺杆挤出机中，经熔融捏合并挤出，随后对熔融输出物进行冷却造粒，以得到绝缘材料。
67.对比例1
68.与实施例1的区别是不含有硅油及纳米蒙脱土，其他原料均相同
69.对比例2
70.采用现有的绝缘材料
71.将实施例1
‑
3、对比例1和2制成的绝缘材料进行硬度、耐高压性、拉伸强度及压缩变形率进行检测，检测结果如下表：
[0072][0073][0074]
由上可知，通过茂金属线型低密度聚乙烯起到成核的作用，并利用填充剂的协同作用，降低了空间电荷的产生，高效阻碍了内部杂质离子形成电荷积累，增强了绝缘性能，提升了材料的耐高压性能，且本发明提供的绝缘材料硬度高、拉伸强度大，绝缘性能好，实用性强。
[0075]
进一步来说，本发明体对热熔搅拌机进行的进一步限定，请参阅图1
‑
4，具体如下：所述热熔搅拌机包括搅拌罐及安装在所述搅拌管上的泄压装置，所述泄压装置包括：
[0076]
与所述搅拌罐通过进气管11连通的泄压箱7；
[0077]
所述泄压箱7的内侧设置有内嵌槽21，所述内嵌槽21的一端部设置有封堵板22，所述封堵板22通过可调式弹性组件与所述泄压箱7的内侧连接；
[0078]
处理箱1，所述处理箱1通过第二导管10与所述泄压箱7内的内嵌槽21连通，还通过排气组件与所述进气管11连通，所述排气组件上安装有控制阀12；
[0079]
净化组件，所述净化组件安装在所述处理箱1的内侧，用于对进入到处理箱1内的气体进行净化处理；
[0080]
排气管2，所述排气管2安装在所述处理箱1上且与所述处理箱1的内侧连通。
[0081]
设置的泄压箱7与封堵板22及可调式弹性组件实现在搅拌罐内压强达到一定值时，气体自动排放，以降低搅拌罐内压强值，确保热熔过程中的安全性，同时泄压流出的气体通过第二导管10进入到处理箱内通过净化组件净化后通过排气管2排出，放置有毒气体外泄，影响环境，当处理完成后，可通过排气组件直接将搅拌罐内未排出的气体引流到处理箱1内，确保搅拌管打开后不含有有毒气体，进一步提高了热熔过程中的安全性，实用性强。
[0082]
具体来说，所述可调式弹性组件包括通过至少一个导向柱19活动安装在所述泄压箱7内的活动板18，所述活动板18的一侧通过弹簧20与所述封堵板22连接，另一侧转动安装有螺纹杆9，所述螺纹杆9远离所述活动板18的一端贯穿所述泄压箱7且与所述泄压箱7螺纹连接。
[0083]
通过设置的螺纹杆9转动时带动活动板18在泄压箱7内移动，以使得弹簧20对封堵板22产生的弹力改变，从而实现封堵板22相对内嵌槽21打开时所需压力值，实现对搅拌罐
内泄压要求的调整，实用性强。
[0084]
其中，需要说明的是，所述泄压箱7的内侧还设置有限位块，当封堵板22处于封堵状态时，所述封堵板22与所述限位块抵接。
[0085]
优选的，为了方便螺纹杆9的转动，所述螺纹杆9远离所述活动板18的一端固定有调节盘8。
[0086]
作为本发明的又一实施例，所述排气组件包括安装在所述处理箱1上的引流机5，所述引流机5的进气口通过第一导管6与所述进气管11连通，且所述控制阀12安装在所述第一导管6上，所述引流机5的出气口通过连通管4与所述处理箱1的内侧连通。
[0087]
同构设置的引流机5工作时将搅拌管内的气体通过进气管11及第一导管6引流到处理箱1内，进行处理，设置的控制阀12在搅拌工作进行中时，使得第一导管6处于封堵状态，确保气体不会通过引流机5进入到处理箱1内。
[0088]
所述净化组件包括转动安装在位于所述处理箱1内的第二导管10端部的转动套筒23及安装在所述处理箱1内且与所述转动套筒23固定连接的搅拌组件，所述转动套筒23上安装有多个呈倾斜状设置的喷头24，且所述第二导管10上及所述转动套筒23与喷头24的连接位置处均设置有通孔25；
[0089]
还包括固定在所述处理箱1内的过滤层13。
[0090]
通过设置的搅拌组件工作时带动转动套筒23转动，转动套筒23带动喷头24转动，从而持续性改变进气位置，以提高处理效率，同时不影响喷头24与第二导管10的连通状态，其中，需要说明的是，处理箱1内在处理前注入有化学试剂，化学试剂用于对进入到处理箱1内的气体进行初步处理，由于喷头24处于倾斜放置状态，因此可增加气体在处理箱1内的流动时间，以提高处理效果。
[0091]
为了进一步提高处理效果，所述处理箱1的内侧还固定有锥形挡板16，所述锥形挡板16的中间位置设置有通槽，所述锥形挡板16的内侧固定有多个均匀分布的锥形头17，锥形挡板16的设置可进一步增加气体在化学试剂内的流动时间，锥形头17可使得气泡破裂，确保气体与化学试剂充分接触。
[0092]
进一步来说，所述搅拌组件包括安装在所述处理箱1上的电机3及连接所述电机3输出轴及转动套筒23的搅拌轴14，所述搅拌轴24上固定有多个搅拌棒15，电机3通过搅拌轴14带动转动套筒23及搅拌轴14转动，以实现驱动需求。
[0093]
优选的，所述过滤层13包括活性炭层。
[0094]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0095]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。