本發(fā)明公開了一種高壓熔斷器用新型產(chǎn)氣滅弧材料的制備方法，屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

產(chǎn)氣滅弧材料廣泛應(yīng)用于10～35千伏熔斷器、產(chǎn)氣開關(guān)、避雷器等高壓電器產(chǎn)品中。這類高壓電器產(chǎn)品量大面廣，其水平高低與質(zhì)量好壞對城市和農(nóng)村的電網(wǎng)能否安全可靠運(yùn)行，起著舉足輕重的作用。

高壓電器斷開時(shí)產(chǎn)生的電弧可以看作是處于熱平衡狀態(tài)下的等離子體，其中含有大量的電子和離子，具有很高溫度和能量。在電器觸點(diǎn)開斷時(shí)，高能的電弧作用于滅弧室的產(chǎn)氣滅弧材料，使一部分材料瞬間變成氣體，促使電弧熄滅。

作為一種性能優(yōu)異的產(chǎn)氣滅弧材料，必須滿足以下幾個(gè)條件：

（1）在電弧熱作用下能產(chǎn)生大量去游離氣體，這種氣體能吸收電子，具有高的耐電強(qiáng)度，從而提高開斷后氣體間隙的擊穿電壓，減少電擊穿的可能性?；蜻@種氣體導(dǎo)熱能力強(qiáng)，擴(kuò)散系數(shù)較大，能迅速導(dǎo)散電弧熱，從而減少游離而發(fā)生熱擊穿。

（2）在電弧熱作用下不會(huì)碳化或只是輕微碳化，因碳是電的良導(dǎo)體，其大量存在會(huì)使電弧間隙的介電強(qiáng)度大大降低，結(jié)果發(fā)生重?fù)舸┗蛑厝肌?/p>

（3）有較高的機(jī)械強(qiáng)度，因開斷時(shí)產(chǎn)生的氣壓很大，強(qiáng)度不高，易使滅弧材料碎裂噴出。

（4）有良好的耐熱性。熔絲通電時(shí)會(huì)使消弧管受熱，有時(shí)消弧管溫度可達(dá)100℃，通過瞬間較大電流時(shí)溫度還會(huì)更高。

（5）耐老化，滅弧材料特別是在戶外使用的滅弧材料，長期處于光、電、熱、濕的影響之下，若材料易于老化，則試用期會(huì)大大縮短，并嚴(yán)重影響產(chǎn)品的運(yùn)行可靠性。

目前，國內(nèi)高壓電器產(chǎn)品所用的產(chǎn)氣滅弧材料仍以紅鋼紙（反白紙）為主，這種材料是以棉漿紙經(jīng)氯化鋅處理，通過熱壓或熱卷，再脫氯化鋅后干燥而成。制造工藝復(fù)雜，且材料的耐熱性、產(chǎn)氣滅弧性能均受到一定限制，特別是紅鋼紙易受潮而改變尺寸，這對某些配合間隙要求高的高壓電器產(chǎn)品來說，是個(gè)大忌。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是：針對傳統(tǒng)以紅鋼紙為產(chǎn)氣滅弧材料存在，易受潮，易被微生物附著腐蝕而改變尺寸，且抗凍性不佳，導(dǎo)致熔斷器在戶外使用過程中安全系數(shù)降低的問題，提供了一種高壓熔斷器用產(chǎn)氣滅弧材料的制備方法，本發(fā)明首先將尼龍纖維與沼氣液混合發(fā)酵活化，經(jīng)超聲清洗后切割成短纖，再與有機(jī)硅烷于無氧條件下反應(yīng)使纖維表面接枝硅氧基團(tuán)，利用其靜電及化學(xué)吸附偏鋁酸鈉水解產(chǎn)生的納米氫氧化鋁微球，經(jīng)干燥后形成具有超疏水及高度疏油特性的粗糙表面結(jié)構(gòu)，再將其與脲醛樹脂等捏合，烘干后熱壓成片，得到高壓熔斷器用產(chǎn)氣滅弧材料。本發(fā)明所得滅弧材料得益于改性尼龍纖維的雙疏性，其表面為固體物質(zhì)和空氣組成的復(fù)合粗糙界面，可有效使避免水及微生物附著而產(chǎn)生的腐蝕，抗結(jié)冰性能得以大大提高，可作為戶外熔斷器用滅弧材料推廣使用。

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）稱取200～300g尼龍6纖維，用紗布包裹后，浸入盛有2～4L沼氣液的發(fā)酵罐中，于溫度為30～35℃條件下，恒溫密閉發(fā)酵6～8h，隨后分離除去紗布，取出尼龍6纖維，用去離子水洗滌3～5次，再將其浸入盛有600～800mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70～75%乙醇溶液的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，于功率為200～300W條件下，超聲15～20min，過濾，收集尼龍6纖維，并將其轉(zhuǎn)入烘箱中，于75～80℃條件下，干燥2～4h，隨后切割成長度為6～8mm尼龍短纖；

（2）在盛有60～75mL無水四氫呋喃的三口燒瓶中，依次加入0.6～0.8g叔丁醇鉀，0.3～0.5g二環(huán)己基-18-冠醚-6，10～15g上述所得尼龍短纖，隨后以3～5mL/min速率向三口燒瓶中通入氮?dú)?，直至置換出所有空氣為止，再將燒瓶置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于常溫下，以300～400r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合45～60min，在攪拌狀態(tài)下，加入4～6mL3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，于溫度為45～48℃，轉(zhuǎn)速為400～600r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)4～6h；

（3）待反應(yīng)結(jié)束，過濾，除去濾液，收集濾渣，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20～30%甲醇溶液洗滌3～5次后，將濾渣倒入盛有100～200mL去離子水的燒杯中，浸泡12～16h，再將濾渣轉(zhuǎn)入烘箱中，于75～80℃條件下干燥6～8h，得預(yù)處理尼龍纖維；

（4）將上述所得預(yù)處理尼龍纖維倒入燒杯中，再依次加入45～50mL無水甲醇，120～150mL異丙醇，40～60mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15～18%偏鋁酸鈉溶液，隨后將燒杯置于磁力攪拌器上，設(shè)定轉(zhuǎn)速至150～180r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加30～40mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%檸檬酸溶液，控制在10～15min內(nèi)滴完，待滴加完畢，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3～5h，抽濾，除去濾液，得濾餅，用去離子水洗滌濾餅3～5次，再將其置于烘箱中，于75～80℃條件下干燥6～8h，得改性尼龍纖維；

（5）按重量份數(shù)計(jì)，在行星式捏合機(jī)中依次加入25～35份上述所得改性尼龍纖維，50～55份脲醛樹脂，0.2～0.4份醋酸乙酯，1～3份對甲苯磺酸三乙胺鹽，捏合處理30～45min，隨后將捏合機(jī)中物料轉(zhuǎn)入烘箱中，于105～110℃條件下烘干至恒重，再將干燥后的物料轉(zhuǎn)入平板硫化機(jī)，于溫度為130～140℃，壓力為360～400kg/cm²條件下壓制成片，待自然冷卻至室溫，即得高壓熔斷器用新型產(chǎn)氣滅弧材料。

本發(fā)明的物理性質(zhì)：本發(fā)明所得高壓熔斷器用新型產(chǎn)氣滅弧材料單次產(chǎn)氣量為12.8～14.6mL，表面電阻為4.8×10¹⁴～5.0×10¹⁴，擊穿強(qiáng)度為12.9～14.0KV/mm，在35KV額定電壓下具有連續(xù)開斷短路電流3.3KA五次以上的開斷能力。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明所用原料易得，生產(chǎn)工藝簡便，不需投入特殊生產(chǎn)設(shè)備，易于投產(chǎn)；

（2）本發(fā)明所得產(chǎn)品在使用過程中不產(chǎn)生毒性或腐蝕性氣體，不污染大氣，炭化輕微，尺寸穩(wěn)定，不易軟化，滅弧性能可靠，對開關(guān)正常操作、線路安全運(yùn)行有明顯的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

具體實(shí)施方式

稱取200～300g尼龍6纖維，用紗布包裹后，浸入盛有2～4L沼氣液的發(fā)酵罐中，于溫度為30～35℃條件下，恒溫密閉發(fā)酵6～8h，隨后分離除去紗布，取出尼龍6纖維，用去離子水洗滌3～5次，再將其浸入盛有600～800mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70～75%乙醇溶液的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，于功率為200～300W條件下，超聲15～20min，過濾，收集尼龍6纖維，并將其轉(zhuǎn)入烘箱中，于75～80℃條件下，干燥2～4h，隨后切割成長度為6～8mm尼龍短纖；在盛有60～75mL無水四氫呋喃的三口燒瓶中，依次加入0.6～0.8g叔丁醇鉀，0.3～0.5g二環(huán)己基-18-冠醚-6，10～15g上述所得尼龍短纖，隨后以3～5mL/min速率向三口燒瓶中通入氮?dú)?，直至置換出所有空氣為止，再將燒瓶置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于常溫下，以300～400r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合45～60min，在攪拌狀態(tài)下，加入4～6mL3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，于溫度為45～48℃，轉(zhuǎn)速為400～600r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)4～6h；待反應(yīng)結(jié)束，過濾，除去濾液，收集濾渣，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20～30%甲醇溶液洗滌3～5次后，將濾渣倒入盛有100～200mL去離子水的燒杯中，浸泡12～16h，再將濾渣轉(zhuǎn)入烘箱中，于75～80℃條件下干燥6～8h，得預(yù)處理尼龍纖維；將上述所得預(yù)處理尼龍纖維倒入燒杯中，再依次加入45～50mL無水甲醇，120～150mL異丙醇，40～60mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15～18%偏鋁酸鈉溶液，隨后將燒杯置于磁力攪拌器上，設(shè)定轉(zhuǎn)速至150～180r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加30～40mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%檸檬酸溶液，控制在10～15min內(nèi)滴完，待滴加完畢，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3～5h，抽濾，除去濾液，得濾餅，用去離子水洗滌濾餅3～5次，再將其置于烘箱中，于75～80℃條件下干燥6～8h，得改性尼龍纖維；按重量份數(shù)計(jì)，在行星式捏合機(jī)中依次加入25～35份上述所得改性尼龍纖維，50～55份脲醛樹脂，0.2～0.4份醋酸乙酯，1～3份對甲苯磺酸三乙胺鹽，捏合處理30～45min，隨后將捏合機(jī)中物料轉(zhuǎn)入烘箱中，于105～110℃條件下烘干至恒重，再將干燥后的物料轉(zhuǎn)入平板硫化機(jī)，于溫度為130～140℃，壓力為360～400kg/cm²條件下壓制成片，待自然冷卻至室溫，即得高壓熔斷器用新型產(chǎn)氣滅弧材料。

實(shí)例1

稱取200g尼龍6纖維，用紗布包裹后，浸入盛有2L沼氣液的發(fā)酵罐中，于溫度為30℃條件下，恒溫密閉發(fā)酵6h，隨后分離除去紗布，取出尼龍6纖維，用去離子水洗滌3次，再將其浸入盛有600mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%乙醇溶液的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，于功率為200W條件下，超聲15min，過濾，收集尼龍6纖維，并將其轉(zhuǎn)入烘箱中，于75℃條件下，干燥2h，隨后切割成長度為6mm尼龍短纖；在盛有60mL無水四氫呋喃的三口燒瓶中，依次加入0.6g叔丁醇鉀，0.3g二環(huán)己基-18-冠醚-6，10g上述所得尼龍短纖，隨后以3mL/min速率向三口燒瓶中通入氮?dú)猓敝林脫Q出所有空氣為止，再將燒瓶置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于常溫下，以300r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合45min，在攪拌狀態(tài)下，加入4mL3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，于溫度為45℃，轉(zhuǎn)速為400r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)4h；待反應(yīng)結(jié)束，過濾，除去濾液，收集濾渣，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%甲醇溶液洗滌3次后，將濾渣倒入盛有100mL去離子水的燒杯中，浸泡12h，再將濾渣轉(zhuǎn)入烘箱中，于75℃條件下干燥6h，得預(yù)處理尼龍纖維；將上述所得預(yù)處理尼龍纖維倒入燒杯中，再依次加入45mL無水甲醇，120mL異丙醇，40mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%偏鋁酸鈉溶液，隨后將燒杯置于磁力攪拌器上，設(shè)定轉(zhuǎn)速至150r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加30mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%檸檬酸溶液，控制在10min內(nèi)滴完，待滴加完畢，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3h，抽濾，除去濾液，得濾餅，用去離子水洗滌濾餅3次，再將其置于烘箱中，于75℃條件下干燥6h，得改性尼龍纖維；按重量份數(shù)計(jì)，在行星式捏合機(jī)中依次加入25份上述所得改性尼龍纖維，50份脲醛樹脂，0.2份醋酸乙酯，1份對甲苯磺酸三乙胺鹽，捏合處理30min，隨后將捏合機(jī)中物料轉(zhuǎn)入烘箱中，于105℃條件下烘干至恒重，再將干燥后的物料轉(zhuǎn)入平板硫化機(jī)，于溫度為130℃，壓力為360kg/cm²條件下壓制成片，待自然冷卻至室溫，即得高壓熔斷器用新型產(chǎn)氣滅弧材料。

本發(fā)明所得高壓熔斷器用新型產(chǎn)氣滅弧材料單次產(chǎn)氣量為12.8mL，表面電阻為4.8×10¹⁴，擊穿強(qiáng)度為12.9KV/mm，在35KV額定電壓下具有連續(xù)開斷短路電流3.3KA五次以上的開斷能力。

實(shí)例2

稱取260g尼龍6纖維，用紗布包裹后，浸入盛有3L沼氣液的發(fā)酵罐中，于溫度為32℃條件下，恒溫密閉發(fā)酵7h，隨后分離除去紗布，取出尼龍6纖維，用去離子水洗滌4次，再將其浸入盛有700mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72%乙醇溶液的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，于功率為250W條件下，超聲18min，過濾，收集尼龍6纖維，并將其轉(zhuǎn)入烘箱中，于78℃條件下，干燥3h，隨后切割成長度為7mm尼龍短纖；在盛有65mL無水四氫呋喃的三口燒瓶中，依次加入0.7g叔丁醇鉀，0.4g二環(huán)己基-18-冠醚-6，12g上述所得尼龍短纖，隨后以4mL/min速率向三口燒瓶中通入氮?dú)?，直至置換出所有空氣為止，再將燒瓶置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于常溫下，以350r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合50min，在攪拌狀態(tài)下，加入5mL3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，于溫度為46℃，轉(zhuǎn)速為500r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)5h；待反應(yīng)結(jié)束，過濾，除去濾液，收集濾渣，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%甲醇溶液洗滌4次后，將濾渣倒入盛有160mL去離子水的燒杯中，浸泡14h，再將濾渣轉(zhuǎn)入烘箱中，于78℃條件下干燥7h，得預(yù)處理尼龍纖維；將上述所得預(yù)處理尼龍纖維倒入燒杯中，再依次加入48mL無水甲醇，140mL異丙醇，50mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%偏鋁酸鈉溶液，隨后將燒杯置于磁力攪拌器上，設(shè)定轉(zhuǎn)速至160r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加35mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%檸檬酸溶液，控制在12min內(nèi)滴完，待滴加完畢，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4h，抽濾，除去濾液，得濾餅，用去離子水洗滌濾餅4次，再將其置于烘箱中，于78℃條件下干燥7h，得改性尼龍纖維；按重量份數(shù)計(jì)，在行星式捏合機(jī)中依次加入30份上述所得改性尼龍纖維，52份脲醛樹脂，0.3份醋酸乙酯，2份對甲苯磺酸三乙胺鹽，捏合處理35min，隨后將捏合機(jī)中物料轉(zhuǎn)入烘箱中，于108℃條件下烘干至恒重，再將干燥后的物料轉(zhuǎn)入平板硫化機(jī)，于溫度為135℃，壓力為380kg/cm²條件下壓制成片，待自然冷卻至室溫，即得高壓熔斷器用新型產(chǎn)氣滅弧材料。

本發(fā)明所得高壓熔斷器用新型產(chǎn)氣滅弧材料單次產(chǎn)氣量為13.6mL，表面電阻為4.9×10¹⁴，擊穿強(qiáng)度為13.6KV/mm，在35KV額定電壓下具有連續(xù)開斷短路電流3.3KA五次以上的開斷能力。

實(shí)例3

稱取300g尼龍6纖維，用紗布包裹后，浸入盛有4L沼氣液的發(fā)酵罐中，于溫度為35℃條件下，恒溫密閉發(fā)酵8h，隨后分離除去紗布，取出尼龍6纖維，用去離子水洗滌5次，再將其浸入盛有800mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%乙醇溶液的燒杯中，再將燒杯轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，于功率為300W條件下，超聲20min，過濾，收集尼龍6纖維，并將其轉(zhuǎn)入烘箱中，于80℃條件下，干燥4h，隨后切割成長度為8mm尼龍短纖；在盛有75mL無水四氫呋喃的三口燒瓶中，依次加入0.8g叔丁醇鉀，0.5g二環(huán)己基-18-冠醚-6，15g上述所得尼龍短纖，隨后以5mL/min速率向三口燒瓶中通入氮?dú)猓敝林脫Q出所有空氣為止，再將燒瓶置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于常溫下，以400r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合60min，在攪拌狀態(tài)下，加入6mL3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，于溫度為48℃，轉(zhuǎn)速為600r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)6h；待反應(yīng)結(jié)束，過濾，除去濾液，收集濾渣，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%甲醇溶液洗滌5次后，將濾渣倒入盛有200mL去離子水的燒杯中，浸泡16h，再將濾渣轉(zhuǎn)入烘箱中，于80℃條件下干燥8h，得預(yù)處理尼龍纖維；將上述所得預(yù)處理尼龍纖維倒入燒杯中，再依次加入50mL無水甲醇，150mL異丙醇，60mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%偏鋁酸鈉溶液，隨后將燒杯置于磁力攪拌器上，設(shè)定轉(zhuǎn)速至180r/min，在攪拌狀態(tài)下，滴加40mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%檸檬酸溶液，控制在15min內(nèi)滴完，待滴加完畢，繼續(xù)攪拌反應(yīng)5h，抽濾，除去濾液，得濾餅，用去離子水洗滌濾餅5次，再將其置于烘箱中，于80℃條件下干燥8h，得改性尼龍纖維；按重量份數(shù)計(jì)，在行星式捏合機(jī)中依次加入35份上述所得改性尼龍纖維，55份脲醛樹脂，0.4份醋酸乙酯，3份對甲苯磺酸三乙胺鹽，捏合處理45min，隨后將捏合機(jī)中物料轉(zhuǎn)入烘箱中，于110℃條件下烘干至恒重，再將干燥后的物料轉(zhuǎn)入平板硫化機(jī)，于溫度為140℃，壓力為400kg/cm²條件下壓制成片，待自然冷卻至室溫，即得高壓熔斷器用新型產(chǎn)氣滅弧材料。

本發(fā)明所得高壓熔斷器用新型產(chǎn)氣滅弧材料單次產(chǎn)氣量為14.6mL，表面電阻為5.0×10¹⁴，擊穿強(qiáng)度為14.0KV/mm，在35KV額定電壓下具有連續(xù)開斷短路電流3.3KA五次以上的開斷能力。