本發(fā)明屬于輸變電中母線處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種增強(qiáng)母線阻燃降溫性能的方法。
背景技術(shù)：
母線是指在變電所中各級(jí)電壓配電裝置的連接，以及變壓器等電氣設(shè)備和相應(yīng)配電裝置的連接，大都采用矩形或圓形截面的裸導(dǎo)線或絞線，這統(tǒng)稱為母線。母線的作用是匯集、分配和傳送電能。
母線(bus line)指用高導(dǎo)電率的銅(銅排)、鋁質(zhì)材料制成的，用以傳輸電能，具有匯集和分配電力能力的產(chǎn)品。電站或變電站輸送電能用的總導(dǎo)線。通過它，把發(fā)電機(jī)、變壓器或整流器輸出的電能輸送給各個(gè)用戶或其他變電所。數(shù)學(xué)上指依一定條件運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生面的直線。
隨著現(xiàn)代化工程設(shè)施和裝備的涌現(xiàn)，各行各業(yè)的用電量迅增，尤其是眾多的高層建筑和大型廠房車間的出現(xiàn)，作為輸電導(dǎo)線的傳統(tǒng)電纜在大電流輸送系統(tǒng)中已不能滿足要求，多路電纜的并聯(lián)使用給現(xiàn)場安裝施工連接帶來了諸多不便。裸露在室外的母線要經(jīng)常受到風(fēng)、雨、雪、日曬、冰凍等侵蝕，這些因素都促使母線接頭加速氧化、腐蝕，這樣便使得接頭的接觸電阻增大，母線在運(yùn)行時(shí)溫度將升高。母線的溫度過高、過熱會(huì)導(dǎo)致絕緣老化甚至燒毀絕緣材料，造成短路故障和重大經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)這一現(xiàn)象，可對(duì)母線側(cè)板進(jìn)行阻燃降溫性能的改良，以保護(hù)母線的運(yùn)行安全。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請(qǐng)的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。
鑒于上述和/或現(xiàn)有增強(qiáng)母線阻燃降溫性能的方法中存在的問題，提出了本發(fā)明。
因此，本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種增強(qiáng)母線阻燃降溫性能的方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種增強(qiáng)母線阻燃降溫性能的方法，將苯乙烯與油酸按體積比為1：20～30混合，室溫下以300～600rpm攪拌20～40min，加入納米氫氧化鎂，以300～600rpm攪拌20～40min，形成均勻懸浮體系，加水，在氮?dú)猸h(huán)境下，于40～50℃反應(yīng)1～2h后，滴加硫酸鉀，于60～65℃反應(yīng)2～3h，再以4～6℃/min升溫速率升溫到70～75℃，劇烈攪拌，離心水洗抽濾，得到白色黏狀物質(zhì)，將其烘干聚合，得到氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料；將母線側(cè)板內(nèi)側(cè)打磨洗凈，噴涂氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料，然后在100～190℃條件下，加熱0.5～3h。
作為本發(fā)明所述增強(qiáng)母線阻燃降溫性能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述納米氫氧化鎂，其添加量占苯乙烯質(zhì)量的1～10％。
作為本發(fā)明所述增強(qiáng)母線阻燃降溫性能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述劇烈攪拌，其是以2000rpm～3000rpm的轉(zhuǎn)速攪拌4～6h。
作為本發(fā)明所述增強(qiáng)母線阻燃降溫性能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述烘干聚合，其是在90～110℃烘干聚合10～14h。
作為本發(fā)明所述增強(qiáng)母線阻燃降溫性能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述硫酸鉀，其添加量占混合物體積的1～2％。
作為本發(fā)明所述增強(qiáng)母線阻燃降溫性能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述在氮?dú)猸h(huán)境反應(yīng)后，其是在氮?dú)猸h(huán)境下，于40～50℃反應(yīng)1～2h。
作為本發(fā)明所述增強(qiáng)母線阻燃降溫性能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述升溫，其是再以4～6℃/min升溫速率升溫到70～75℃。
作為本發(fā)明所述增強(qiáng)母線阻燃降溫性能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述室溫下攪拌，其是在室溫下以300～600rpm攪拌20～40min。
作為本發(fā)明所述增強(qiáng)母線阻燃降溫性能的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將苯乙烯與油酸混合，其中苯乙烯與油酸的體積比為1：20～30。
本發(fā)明所具有的有益效果：
本發(fā)明通過在母線側(cè)板噴涂阻燃降溫涂料，增強(qiáng)母線阻燃降溫性能，保護(hù)母線的運(yùn)行安全。阻燃降溫涂料熱穩(wěn)定性以及阻燃性能極佳，并且分散性十分突出，提高了氫氧化鎂/聚苯乙烯的復(fù)合材料的附著穩(wěn)定性，能夠形成分散均勻的復(fù)合體系。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
其次，此處所稱的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非均指同一個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。
實(shí)施例1：
用量筒量取3mL精制苯乙烯于100mL燒杯中，加入90mL油酸，室溫下磁力攪拌30min，轉(zhuǎn)速為500rpm。然后向其中加入納米氫氧化鎂，添加量是苯乙烯質(zhì)量的8％，再次磁力攪拌30min，轉(zhuǎn)速為400rpm，得到均勻的懸浮體系。向1000mL三口燒瓶中加入140mL去離子水，然后將苯乙烯懸浮溶液倒入燒瓶中，水浴加熱。反應(yīng)環(huán)境燒瓶中一直充入氮?dú)猓康尿?qū)除干凈燒瓶中的氧氣。在50℃反應(yīng)1.5h后用恒壓滴液漏斗將引發(fā)劑過硫酸鉀滴加到三口燒瓶里，硫酸鉀添加量為混合物體積的2％，將反應(yīng)溫度調(diào)至60℃反應(yīng)2.5h。然后以4℃/min升溫速率升溫到70℃，劇烈攪拌4h，攪拌轉(zhuǎn)速為2500rpm。反應(yīng)完成后，離心分離，水洗3次，抽濾。最后，將得到的白色黏狀物質(zhì)放入燒杯中，置于100℃烘箱中聚合10h，得到氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料。
將母線借助于砂紙機(jī)實(shí)施打磨處理，以除去銅排表面的油污和銹跡，增加粗糙度，提高涂層附著力，然后用二甲苯擦拭。選用聚酰亞胺材質(zhì)的膠粘帶，預(yù)熱銅排，溫度控制在180℃，將預(yù)熱后的銅排迅速浸入流化槽中，使用套式夾具保證銅排垂直進(jìn)入流化槽通過掛鉤實(shí)現(xiàn)均勻移動(dòng)，并間歇撞擊流化槽內(nèi)壁，使形成的涂層表面均勻平整，浸涂時(shí)間為40s，母線涂覆后盡快小心撕去包扎的膠粘帶，讓其自然冷卻，待氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料粉末表面硬化后取下套式夾具，用木棰敲擊夾具，清理表面積粉，加熱固化，溫度為150℃，固化120min。
實(shí)施例2：
用量筒量取3mL精制苯乙烯于100mL燒杯中，加入60mL油酸，室溫下磁力攪拌20min，轉(zhuǎn)速為400rpm。然后向其中加入納米氫氧化鎂，添加量是苯乙烯質(zhì)量的4％，再次磁力攪拌30min，轉(zhuǎn)速為400rpm，得到均勻的懸浮體系。向1000mL三口燒瓶中加入140mL去離子水，然后將苯乙烯懸浮溶液倒入燒瓶中，水浴加熱。反應(yīng)環(huán)境燒瓶中一直充入氮?dú)猓康尿?qū)除干凈燒瓶中的氧氣。在40℃反應(yīng)1h后用恒壓滴液漏斗將引發(fā)劑過硫酸鉀滴加到三口燒瓶里，硫酸鉀添加量為混合物體積的1.5％，將反應(yīng)溫度調(diào)至65℃反應(yīng)2h。然后以4℃/min升溫速率升溫到70℃，劇烈攪拌5h，攪拌轉(zhuǎn)速為2500rpm。反應(yīng)完成后，離心分離，水洗3次，抽濾。最后，將得到的白色黏狀物質(zhì)放入燒杯中，置于100℃烘箱中聚合14h，得到氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料。
將母線借助于砂紙機(jī)實(shí)施打磨處理，以除去銅排表面的油污和銹跡，增加粗糙度，提高涂層附著力，然后用二甲苯擦拭。選用聚酰亞胺材質(zhì)的膠粘帶，預(yù)熱銅排，溫度控制在180℃，將預(yù)熱后的銅排迅速浸入流化槽中，使用套式夾具保證銅排垂直進(jìn)入流化槽通過掛鉤實(shí)現(xiàn)均勻移動(dòng)，并間歇撞擊流化槽內(nèi)壁，使形成的涂層表面均勻平整，浸涂時(shí)間為40s，母線涂覆后盡快小心撕去包扎的膠粘帶，讓其自然冷卻，待氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料粉末表面硬化后取下套式夾具，用木棰敲擊夾具，清理表面積粉，加熱固化，溫度為120℃，固化120min。
實(shí)施例3：
用量筒量取3mL精制苯乙烯于100mL燒杯中，加入70mL油酸，室溫下磁力攪拌20min，轉(zhuǎn)速為500rpm。然后向其中加入納米氫氧化鎂，添加量是苯乙烯質(zhì)量的10％，再次磁力攪拌30min，轉(zhuǎn)速為600rpm，得到均勻的懸浮體系。向1000mL三口燒瓶中加入140mL去離子水，然后將苯乙烯懸浮溶液倒入燒瓶中，水浴加熱。反應(yīng)環(huán)境燒瓶中一直充入氮?dú)猓康尿?qū)除干凈燒瓶中的氧氣。在45℃反應(yīng)2h后用恒壓滴液漏斗將引發(fā)劑過硫酸鉀滴加到三口燒瓶里，硫酸鉀添加量為混合物體積的1％，將反應(yīng)溫度調(diào)至60℃反應(yīng)3h。然后以4℃/min升溫速率升溫到70℃，劇烈攪拌4h，攪拌轉(zhuǎn)速為3000pm。反應(yīng)完成后，離心分離，水洗3次，抽濾。最后，將得到的白色黏狀物質(zhì)放入燒杯中，置于100℃烘箱中聚合11h，得到氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料。
將母線借助于砂紙機(jī)實(shí)施打磨處理，以除去銅排表面的油污和銹跡，增加粗糙度，提高涂層附著力，然后用二甲苯擦拭。選用聚酰亞胺材質(zhì)的膠粘帶，預(yù)熱銅排，溫度控制在180℃，將預(yù)熱后的銅排迅速浸入流化槽中，使用套式夾具保證銅排垂直進(jìn)入流化槽通過掛鉤實(shí)現(xiàn)均勻移動(dòng)，并間歇撞擊流化槽內(nèi)壁，使形成的涂層表面均勻平整，浸涂時(shí)間為40s，母線涂覆后盡快小心撕去包扎的膠粘帶，讓其自然冷卻，待氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料粉末表面硬化后取下套式夾具，用木棰敲擊夾具，清理表面積粉，加熱固化，溫度為170℃，固化150min。
實(shí)施例4：
用量筒量取3mL精制苯乙烯于100mL燒杯中，加入80mL油酸，室溫下磁力攪拌20min，轉(zhuǎn)速為500rpm。然后向其中加入納米氫氧化鎂，添加量是苯乙烯質(zhì)量的3％，再次磁力攪拌30min，轉(zhuǎn)速為400rpm，得到均勻的懸浮體系。向1000mL三口燒瓶中加入140mL去離子水，然后將苯乙烯懸浮溶液倒入燒瓶中，水浴加熱。反應(yīng)環(huán)境燒瓶中一直充入氮?dú)?，目的?qū)除干凈燒瓶中的氧氣。在40℃反應(yīng)1h后用恒壓滴液漏斗將引發(fā)劑過硫酸鉀滴加到三口燒瓶里，硫酸鉀添加量為混合物體積的1％，將反應(yīng)溫度調(diào)至60℃反應(yīng)2h。然后以5℃/min升溫速率升溫到70℃，劇烈攪拌4h，攪拌轉(zhuǎn)速為3000rpm。反應(yīng)完成后，離心分離，水洗3次，抽濾。最后，將得到的白色黏狀物質(zhì)放入燒杯中，置于100℃烘箱中聚合11h，得到氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料。
將母線借助于砂紙機(jī)實(shí)施打磨處理，以除去銅排表面的油污和銹跡，增加粗糙度，提高涂層附著力，然后用二甲苯擦拭。選用聚酰亞胺材質(zhì)的膠粘帶，預(yù)熱銅排，溫度控制在180℃，將預(yù)熱后的銅排迅速浸入流化槽中，使用套式夾具保證銅排垂直進(jìn)入流化槽通過掛鉤實(shí)現(xiàn)均勻移動(dòng)，并間歇撞擊流化槽內(nèi)壁，使形成的涂層表面均勻平整，浸涂時(shí)間為40s，母線涂覆后盡快小心撕去包扎的膠粘帶，讓其自然冷卻，待氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料粉末表面硬化后取下套式夾具，用木棰敲擊夾具，清理表面積粉，加熱固化，溫度為160℃，固化150min。
Mg(OH)2晶體呈現(xiàn)絕緣體性質(zhì)，其優(yōu)異的阻燃性能主要取決于其較高的熱穩(wěn)定性與分解反應(yīng)熱；在Mg(OH)2晶體內(nèi)部，O-H間的相互作用明顯強(qiáng)于Mg－H與Mg－O；O(2s)(2p)與H(s)軌道電子間的成鍵作用主宰著Mg(OH)2的熱穩(wěn)定性及其阻燃性能。Mg(OH)2晶體表面帶有正電荷，具有親水性，與親油性的聚合物分子的親和力欠佳，晶粒趨向于二次凝聚；同時(shí)，氫氧化鎂與聚合物的界面產(chǎn)生空隙，導(dǎo)致分散性很差。
氫氧化鎂之所以具有阻燃效果，與其在高溫下的分解反應(yīng)密切相關(guān)。當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到340～490℃時(shí)，Mg(OH)2開始受熱分解，形成MgO并釋放出結(jié)晶H2O。分解反應(yīng)在430℃時(shí)達(dá)到頂峰，490℃時(shí)分解完結(jié)，留下MgO。結(jié)晶H2O吸收大量的熱，會(huì)降低材料在火焰中的表面溫度，釋放出來的水氣稀釋了表面的氧氣，使燃燒難以進(jìn)行，具有抑制聚合物分解和冷卻所產(chǎn)生可燃?xì)怏w的作用；此外，分解生成的MgO又是良好的耐火材料，在材料表面形成炭化層，隔絕了制品內(nèi)的易燃物與氧化/高溫環(huán)境的接觸，阻止氧氣和熱量的進(jìn)入，所以當(dāng)燃燒源消失，火就自動(dòng)熄滅，進(jìn)而達(dá)到阻燃的目的。
將實(shí)施例1～4中氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料樣品進(jìn)XRD分析，其中實(shí)施例1中樣品XRD結(jié)果最佳，其XRD曲線在2θ角為11.34°和19.09°附近具有明顯特征衍射峰，且其特征峰呈饅頭狀，半峰寬小，且欠光滑，說明苯乙烯是以非晶相無定形態(tài)存在的。此外，納米硼酸鑭的特征衍射峰29.26°、30.42°、39.11°、44.78°、47.30°均在復(fù)合材料特征衍射峰附近出現(xiàn)，并且XRD曲線特征峰尖銳，半峰寬小，雖然強(qiáng)度都有所減弱，這是因?yàn)椴捎脩腋【酆戏ê铣蓮?fù)合材料過程中氫氧化鎂晶體被無定型的聚苯乙烯包裹，使得其特征衍射峰不明顯，但是總體可以說明氫氧化鎂的晶形形成較完整，結(jié)晶程度好，并且與PS很好的相結(jié)合，形成了分散均勻的復(fù)合體系。
將實(shí)施例1～4中氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料樣品進(jìn)FE-SEM分析，其中實(shí)施例1、2中樣品XRD結(jié)果最佳，可得納米氫氧化鎂呈纖維狀結(jié)構(gòu)并且分散性較好，達(dá)到預(yù)期。
將實(shí)施例1～4中氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料樣品進(jìn)TGA分析，中實(shí)施例1結(jié)果最佳，從TGA曲線可以看出，純聚苯乙烯的熱分解溫度區(qū)間是100℃～420℃，添加氫氧化鎂的復(fù)合材料熱降解曲線向高溫方向移動(dòng)，說明添加氫氧化鎂后聚苯乙烯的熱穩(wěn)定性得以提高。復(fù)合材料第一個(gè)失重溫度區(qū)間段在100℃～320℃左右，此階段樣品樣品發(fā)生輕微失重失去結(jié)晶水，第二個(gè)失重段在340℃～490℃左右，從TGA曲線可知該失重階段純聚苯乙烯基體材料在400℃左右?guī)缀跬耆е兀痉纸馔耆?。而添加納米氫氧化鎂的聚苯乙烯復(fù)合材料在相同溫度下并沒有完全分解，同時(shí)從復(fù)合材料TGA樣品殘留率為2.63％，該現(xiàn)象說明氫氧化鎂可以改善聚苯乙烯的熱穩(wěn)定性。
將實(shí)施例1～4中氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料樣品進(jìn)FT-IR分析，其中實(shí)施例1結(jié)果最佳，氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料進(jìn)FT-IR分析，可以看出氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料在3448.24cm-1處是結(jié)晶水中羥基O-H的振動(dòng)吸收峰，與納米氫氧化鎂原料相比發(fā)生了明顯的寬化，這是因?yàn)闅溲趸V的羥基和聚苯乙烯的羥基發(fā)生了結(jié)合，通過化學(xué)反應(yīng)兩者之間形成氫鍵的原因引起的3084.18cm-1以和3060.86.65cm-1處特征吸收峰是苯環(huán)上C-H不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，1944.46cm-1和1863.61cm-1處吸收峰是苯環(huán)上的取代峰；1600.84cm-1處是苯環(huán)骨架上C＝C鍵伸縮振動(dòng)峰，1493.55、1448.67cm-1是C-H鍵面內(nèi)彎曲振動(dòng)吸收峰，以上吸收峰均是聚苯乙烯不同基團(tuán)特征吸收峰。1170.58、1050.08cm-1以處的強(qiáng)吸收峰對(duì)應(yīng)于的Mg(OH)3中O-H的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)和對(duì)稱彎曲振動(dòng)，556.24、632.85和502.95cm-1處分別是Mg-O的扭曲振動(dòng)，伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)吸收峰.以上吸收峰均是氫氧化鎂不同基團(tuán)特征吸收峰。2901.52cm-1，2790.90cm-1處歸屬氫氧化鎂劑碳?xì)浠衔镦I的對(duì)稱伸縮振動(dòng)和非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，并且吸收峰強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，以上特征吸收峰證明氫氧化鎂和聚苯乙烯形成了分散均勻的復(fù)合體。
將實(shí)施例1～4中氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料LOI測定分析可得，隨著聚苯乙烯中氫氧化鎂含量的增加，復(fù)合材料阻燃體系氧指數(shù)增大。原理是隨著阻燃劑添加量增多，氫氧化鎂分解需要吸收更多的熱量，利于體系降溫。而且，分解后釋放出水蒸氣也增多，是一個(gè)優(yōu)良的制冷劑。分解后產(chǎn)生的氧化鎂覆蓋到復(fù)合材料表面，具有抑煙的功能，所以降低了材料的可燃性。當(dāng)未添加任何阻燃劑時(shí)，起始點(diǎn)氧指數(shù)無明顯差異，達(dá)到18.2～18.3。通過比較，實(shí)施例1中氫氧化鎂/聚苯乙烯復(fù)合材料試樣的氧指數(shù)為30.2。其原理是這是因?yàn)橛退崤c氫氧化鎂表面的羥基發(fā)生化學(xué)作用，改善了它在高聚物中的分散性，使之能更好的與高聚物結(jié)合，達(dá)到更好阻燃的效果。
由此可見，本發(fā)明通過在母線側(cè)板噴涂阻燃降溫涂料，增強(qiáng)母線阻燃降溫性能，保護(hù)母線的運(yùn)行安全。阻燃降溫涂料熱穩(wěn)定性以及阻燃性能極佳，并且分散性十分突出，提高了氫氧化鎂/聚苯乙烯的復(fù)合材料的附著穩(wěn)定性，能夠形成分散均勻的復(fù)合體系。
應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。