CN108281336B - 一种高压熔断器用灭弧材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种高压熔断器用灭弧材料及其制备方法，灭弧材料由麻纤布、环氧树脂和脲醛树脂组成，制备方法为：先在麻纤布上涂布环氧树脂溶液，再涂布脲醛树脂溶液，然后卷在8～9mm的圆棒上，在不同温度下分段加热，再将圆棒取出，得到灭弧材料。本发明提出的一种高压熔断器用灭弧材料及其制备方法，灭弧材料采用粘结剂复配、分层涂布的技术手段，有效的改善了麻纤布缠绕的粘结强度，提高并稳定了材料的热分解温度，扩大了使用范围，提供了一种高分子材料用于熔管产气灭弧的方法，同时，使用的材料环保、无污染，符合绿色生态的概念。
Description
技术领域
本发明属于灭弧材料技术领域，尤其是一种高压熔断器用灭弧材料的制备方法。
背景技术
熔断器是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器是一种过电保护器，其根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开。熔断器广泛应用于高低压配电***和控制***以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。
熔断器主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成。而熔管对熔断器实现其灭弧功能，保持开断能力有至关重要的作用。在电网运行过程中，熔断器承担着开断线路短路故障电流的保护作用。短路电流越大，电弧能量越大，燃烧越强烈，电弧熄灭的时间越长。电弧燃烧产生的热量、气体的膨胀和气体电离分解物对熔断器有极大的危害。为了减小电弧危害，熔管灭弧材料的选择和制备至关重要。
作为一种性能优异的灭弧材料，必须满足以下几个条件：
(1)在电弧热作用下，能产生大量去游离气体，这种气体能吸收电子，具有高的耐电强度，从而提高开断后气体间隙的击穿电压，减少电击穿的可能性。或这种气体导热能力强，扩散系数较大，能迅速导散电弧热，从而减少游离而发生热击穿。
(2)在电弧热作用下不会碳化或只是轻微碳化，因碳是电的良导体，其大量存在会使电弧间隙的介电强度大大降低，结果发生重击穿或重燃。
(3)有较高的机械强度，因开断时产生的气压很大，强度不高，易使灭弧材料碎裂喷出。
(4)有良好的耐热性。熔丝通电时会使灭弧管受热，有时灭弧管温度可达100℃，通过瞬间较大电流时温度还会更高。
(5)耐老化，特别是在户外使用的灭弧材料，长期处于光、电、热、湿的影响之下，若材料易于老化，则试用期会大大缩短，并严重影响产品的运行可靠性。
目前，国内高压电器产品所用的灭弧材料仍以红钢纸(反白纸)为主，这种材料是以棉浆纸经氯化锌处理，通过热压或热卷，再脱氯化锌后干燥而成。制造工艺复杂，且材料的耐热性、灭弧性能均受到一定限制，特别是红钢纸易受潮而改变尺寸，这对某些配合间隙要求高的高压电器产品来说，是个大忌。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种高压熔断器用灭弧材料及其制备方法。
具体技术方案如下：
一种高压熔断器用灭弧材料的制备方法，所述灭弧材料是由以下质量份的组分组成：麻纤布5～7份、环氧树脂4～6份、脲醛树脂5～8份，所述灭弧材料的制备方法如下：
S1、将环氧树脂溶液均匀涂布在麻纤布上；
S2、将涂布环氧树脂的麻纤布放置在通风橱中0.5～2h；
S3、将脲醛树脂溶液均匀涂布在S2中的麻纤布上；
S4、将S3的麻纤布放置在40～60℃的鼓风烘箱中烘干0.5～2h；
S5、将S4的麻纤布缠绕在圆棒上，得到缠绕棒；
S6、将缠绕棒放置在鼓风烘箱中，调节鼓风烘箱温度为60～100℃，加热0.5～2h；再次调节鼓风烘箱温度为120～150℃，加热1～2h；
S7、将S6的缠绕棒冷却至常温；
S8、将S7的圆棒抽出，得到灭弧材料。
优选地，所述步骤S1中环氧树脂溶液的配制方法为：将环氧树脂溶解在有机溶剂中，溶解后的粘度为13000～17000mPa·s。
优选地，所述有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯、DMF和苯甲酸中的一种或多种。
优选地，所述步骤S3中脲醛树脂溶液的配制方法为：将脲醛树脂溶解在水中，溶解后的粘度为13000～17000mPa·s。
优选地，所述步骤S5还包括在圆棒上均匀涂布脱模剂。
优选地，所述步骤S5中的圆棒的外径为8～9mm。
优选地，所述圆棒的材质为钢棒或铜棒。
优选地，所述麻纤布的面密度为110～130g/m2。
相对于现有技术，本发明提出的一种高压熔断器用灭弧材料的制备方法具有以下优势：
本发明提出的一种高压熔断器用灭弧材料的制备方法，灭弧材料采用粘结剂复配、分层涂布的技术手段，有效的改善了麻纤布缠绕的粘结强度，提高并稳定了材料的热分解温度，扩大了使用范围，提供了一种高分子材料用于熔管产气灭弧的方法，同时，使用的材料环保、无污染，符合绿色生态的概念。
附图说明
图1为本发明实施例1的材料热分解曲线；
图2为本发明实施例2的材料热分解曲线；
图3为本发明实施例3的材料热分解曲线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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。
实施例1
灭弧材料的配方如下：
麻纤布 5质量份(麻纤布的面密度为110g/m2)
环氧树脂 4质量份
脲醛树脂 6质量份
本材料的制备分为以下几个步骤。
S1：将4质量份的环氧树脂用丙酮稀释至粘度为13000mPa·s，可以边稀释边用旋转粘度计测量环氧树脂溶液的粘度；然后将配置好的环氧树脂溶液均匀的涂布在麻纤布上，涂布使用的工具为涂布机。
S2：将涂布环氧树脂的麻纤布放置在通风橱中0.5小时，让涂布在麻纤布中的丙酮挥发完毕。
S3：将6质量份的脲醛树脂溶解在水中，溶解后的粘度为13000mPa·s，可以边稀释边用旋转粘度计测量脲醛树脂溶液的粘度；然后将配置好的脲醛树脂溶液涂布在S2的麻纤布上，涂布使用的工具为涂布机。
S4：将S3的麻纤布放置在40℃的鼓风烘箱中烘干0.5h，将麻纤布上的水烘干。
S5：找一根外径为8mm的铜棒，铜棒表面光滑，在铜棒的表面涂布一层脱模剂；将S4的麻纤布缠绕在铜棒上，得到缠绕棒。将麻纤布缠绕在钢棒上，可以采用卷管机实现。
S6：S5得到的缠绕棒放在鼓风烘箱中，调节鼓风烘箱温度为60℃，加热0.5h；再次调节鼓风烘箱温度为120℃，加热1h。这种分段加热的方式，可以提高固化强度和固化率，减少气泡和瑕疵，提高材料的紧密度。
S7：将S6的缠绕棒从鼓风烘箱中取出，冷却至常温。
S8、将S7的铜棒抽出，得到灭弧材料。
将上述材料进行性能测试，结果显示，质量损失率为87.15％，分解完成温度为450℃。
曲线如图1所示。
实施例二
灭弧材料的配方如下：
麻纤布 6质量份(麻纤布的面密度为130g/m2)
环氧树脂 6质量份
脲醛树脂 7质量份
本材料的制备分为以下几个步骤。
S1：将6质量份的环氧树脂用乙酸乙酯稀释至粘度为17000mPa·s，可以边稀释边用旋转粘度计测量环氧树脂溶液的粘度；然后将配置好的环氧树脂溶液均匀的涂布在麻纤布上，涂布使用的工具为涂布机。
S2：将涂布环氧树脂的麻纤布放置在通风橱中2小时，让涂布在麻纤布中的乙酸乙酯挥发完毕。
S3：将7质量份的脲醛树脂溶解在水中，溶解后的粘度为17000mPa·s，可以边稀释边用旋转粘度计测量脲醛树脂溶液的粘度；然后将配置好的脲醛树脂溶液涂布在S2的麻纤布上，涂布使用的工具为涂布机。
S4：将S3的麻纤布放置在60℃的鼓风烘箱中烘干2h，将麻纤布上的水烘干。
S5：找一根外径为9mm的钢棒，钢棒表面光滑，在钢棒的表面涂布一层脱模剂；将S4的麻纤布缠绕在钢棒上，得到缠绕棒。将麻纤布缠绕在钢棒上，可以采用卷管机实现。
S6：S5得到的缠绕棒放在鼓风烘箱中，调节鼓风烘箱温度为100℃，加热2h；再次调节鼓风烘箱温度为150℃，加热2h。这种分段加热的方式，可以提高固化强度和固化率，减少气泡和瑕疵，提高材料的紧密度。
S7：将S6的缠绕棒从鼓风烘箱中取出，冷却至常温。
S8、将S7的钢棒抽出，得到灭弧材料。
将上述材料进行性能测试，结果显示，质量损失率为86.84％，分解完成温度为450℃。所得的热分解曲线如图2所示。
实施例三
灭弧材料的配方如下：
麻纤布 7质量份(麻纤布的面密度为125g/m2)
环氧树脂 6质量份
脲醛树脂 8质量份
本材料的制备分为以下几个步骤。
S1：将6质量份的环氧树脂用丙酮稀释至粘度为17000mPa·s，可以边稀释边用旋转粘度计测量环氧树脂溶液的粘度；然后将配置好的环氧树脂溶液均匀的涂布在麻纤布上，涂布使用的工具为涂布机。
S2：将涂布环氧树脂的麻纤布放置在通风橱中2小时，让涂布在麻纤布中的丙酮挥发完毕。
S3：将8质量份的脲醛树脂溶解在水中，溶解后的粘度为17000mPa·s，可以边稀释边用旋转粘度计测量脲醛树脂溶液的粘度；然后将配置好的脲醛树脂溶液涂布在S2的麻纤布上，涂布使用的工具为涂布机。
S4：将S3的麻纤布放置在50℃的鼓风烘箱中烘干2h，将麻纤布上的水烘干。
S5：找一根外径为8mm的钢棒，钢棒表面光滑，在钢棒的表面涂布一层脱模剂；将S4的麻纤布缠绕在钢棒上，得到缠绕棒。将麻纤布缠绕在钢棒上，可以采用卷管机实现。
S6：S5得到的缠绕棒放在鼓风烘箱中，调节鼓风烘箱温度为80℃，加热40min；再次调节鼓风烘箱温度为120℃，加热1h。这种分段加热的方式，可以提高固化强度和固化率，减少气泡和瑕疵，提高材料的紧密度。
S7：将S6的缠绕棒从鼓风烘箱中取出，冷却至常温。
S8、将S7的钢棒抽出，得到灭弧材料。
将上述材料进行性能测试，结果显示，质量损失率为86.80％，分解完成温度为460℃。所得的热分解曲线如图3所示。
本发明所选的三种原料，麻纤布为纤维结构，表面有孔洞，能完全分解为二氧化碳和水，可以保证有充足的气源。环氧树脂的粘合力较强，脲醛树脂材料比较环保。这三种原料的分解温度呈梯度分布，受热分解的顺序依次为脲醛树脂、麻纤布和环氧树脂。
综上所述，本发明提出的一种高压熔断器用灭弧材料及其制备方法，灭弧材料采用粘结剂复配、分层涂布的技术手段，有效的改善了麻纤布缠绕的粘结强度，提高并稳定了材料的热分解温度，扩大了使用范围，提供了一种高分子材料用于熔管产气灭弧的方法，同时，使用的材料环保、无污染，符合绿色生态的概念。
以上的实施方式均为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利保护范围。任何本发明所属的技术领域的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，对发明的内容所做的等效结构与等效步骤的变换均落入本发明要求保护的专利范围之内。
Claims (8)
1.一种高压熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，所述灭弧材料是由以下质量份的组分组成：麻纤布5～7份、环氧树脂4～6份、脲醛树脂5～8份，所述灭弧材料的制备方法如下：
S1、将环氧树脂溶液均匀涂布在麻纤布上；
S2、将涂布环氧树脂的麻纤布放置在通风橱中0.5～2h；
S3、将脲醛树脂溶液均匀涂布在S2中的麻纤布上；
S4、将S3的麻纤布放置在40～60℃的鼓风烘箱中烘干0.5～2h；
S5、将S4的麻纤布缠绕在圆棒上，得到缠绕棒；
S6、将缠绕棒放置在鼓风烘箱中，调节鼓风烘箱温度为60～100℃，加热0.5～2h；再次调节鼓风烘箱温度为120～150℃，加热1～2h；
S7、将S6的缠绕棒冷却至常温；
S8、将S7的圆棒抽出，得到灭弧材料。
2.根据权利要求1所述的一种高压熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中环氧树脂溶液的配制方法为：将环氧树脂溶解在有机溶剂中，溶解后的粘度为13000～17000mPa·s。
3.根据权利要求2所述的一种高压熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯、DMF和苯甲酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种高压熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中脲醛树脂溶液的配制方法为：将脲醛树脂溶解在水中，溶解后的粘度为13000～17000mPa·s。
5.根据权利要求1所述的一种高压熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S5还包括在圆棒上均匀涂布脱模剂。
6.根据权利要求1所述的一种高压熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中的圆棒的外径为8～9mm。
7.根据权利要求1、5、6任一项所述的一种高压熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，所述圆棒的材质为钢棒或铜棒。
8.根据权利要求1所述的一种高压熔断器用灭弧材料的制备方法，其特征在于，所述麻纤布的面密度为110～130g/m2。
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