一种玻璃布硅胶电气胶带及其生产工艺
时间：2020-03-30 05:16:54 来源：千叶帆 本文已影响人
【摘 要】电气胶带主要被应用于各种电阻零件的绝缘保护，包括变压器、电容器、马达、电线接头等，用途十分廣泛。本文将设计一种新型玻璃布硅胶电气胶带，并在传统生产工艺上作出改进，得到与其适应的生产工艺流程。主要研究内容包括产品组成结构、产品技术优势、工艺改进方法和具体实施方案等。
【关键词】玻璃布硅胶；电气胶带；生产工艺
0 前言
电气胶带在工业和电力行业中有广泛应用，可以为电气产品提供绝缘保护，提高生产、操作过程的安全性。传统电气胶带以软质PVC材料和橡胶型压敏胶为主要材料，需要通过耐电压、阻燃测试，确保产品性能。但由于生产工艺等方面的局限性，传统电气胶带的耐高温、耐寒、阻燃等性能仍有较大提升空间。本文提出的新型玻璃布硅胶电气胶带在产品性能和生产工艺上均做出优化，可以满足国际技术标准要求。
1 新型玻璃布硅胶电气胶带
（1）技术研究背景
本次研究设计的玻璃布硅胶电气胶带及生产工艺属于玻璃布胶带技术领域，在该领域内，目前特种电气胶带市场主要被美国3M、环球、日本化学、日东等品牌占据，国内的生产制造水平与国际先进水平相比仍有较大差距，日科、舒适等国内品牌的影响力较小。从产品应用来看，电气胶带是重要的安全防护产品，可以为电机、电气产品提供绝缘保护。目前各品牌电气胶带产品必须获得美国UL认证才能获取购买市场的信任。介于电气胶带产品应用的广泛性以及产品使用的特殊要求，积极研究新的技术产品和流程工艺，有利于改变国内企业在电气胶带市场中的被动局面[1]。
（2）产品组成结构
本次研发设计主要是针对传统产品在性能和技术上存在的不足，通过结构优化，提高其使用性能，进一步增强电气胶带的耐高温、耐寒、阻燃能力。本次设计的玻璃布硅胶胶带的基面层选用玻璃布材料，涂刷在基面层的粘胶层材料选用硅胶。其中，基面层由经纱和纬纱交织组成，玻璃纤维丝是其主要构成成分。基面层在浸制阻燃剂中形成，阻燃剂的主要成分为强化定位乳液、氯偏乳液、三氧化二锑、纳米无机填料和分散剂等。基面层经过浸制后，可以有效提升电气胶带的阻燃效果和耐高温性能。经纱与纬纱的结构设计还可以提升基面层的物理性能。为进一步提高产品性能，强化定位乳液选用由纯丙乳液、醋丙乳液、苯丙乳液和丁苯乳液构成的混合液。纳米无机填料选用纳米粘土和纳米二氧化硅填料。分散剂则由聚丙烯酸钠、黄基琥珀酸、双十三烷基酯钠以及烷基萘磺酸钠混合构成。
（3）有机硅材料的物理结构及特点
有机硅材料主要具有以下几点物理结构特点：1）Si原子上的甲基充足，可以将高能量聚硅氧烷主链屏蔽起来；2）Si-O的键长长，Si-O-Si键角大，而且Si-O的共价键有方向性，离子键无方向性；3）C-H无极性，分子间的相互作用力非常微弱。基于上述物理结构特点，是有机硅材料同时具备有机材料和无机材料的性能，粘温系数小、表面张力低、气体渗透性高、压缩性高。因此，使用有机硅材料生产制造的电气胶带具有良好的耐高温、耐低温、耐氧化、耐腐蚀、电气绝缘性高、阻燃性高等优点，可以使电气胶带产品在原有性能基础上，获得明显提高[2]。
（4）产品技术优势
采用上述方案设计制造的玻璃布硅胶电气胶带的阻燃效果优异，能够满足国际GB-8965-98技术质量要求。产品阻燃性、耐热性经过SGS、MTL和TUV等机构检测，技术质量均能达到ISO质量认证标准。因此，玻璃布硅胶电气胶带产品在技术方面具有明显优势，可以作为一种新型产品，帮助国内企业扩大市场份额。
2 玻璃布硅胶电气胶带的生产工艺
（1）主要生产流程
玻璃布硅胶电气胶带的主要生产工艺流程包括：1）将基层面放卷，对其进行第一次硅橡胶涂刷，送至烘箱内进行烘干处理，得到处理不；2）对处理部进行第二次有机硅压敏胶涂刷，同时底涂锡催化剂，完成处理后同样送入烘箱内进行烘干，得到粗品胶带；3）将粗品胶带送至涂布机，在此涂刷有机硅压敏胶，经过前道烘干和后道交联处理后，得到成品胶带；4）对成品胶带进行收卷和复卷操作，最后进行切分和包装。
（2）工艺改进方法
在本次设计中，主要对上述生产工艺做出如下改进：1）将上述工艺流程中使用的有机硅压敏胶改为在100份液体硅橡胶涂层剂中加入6%交联剂，经过搅拌机搅拌得到的混合胶；2）在上述改进工程中，交联温度设置为180℃，交联时间设置为3min。
采用的HX交联剂是粘接力促进剂与含氧硅氧烷的混合物，可以被应用于有溶剂或无溶剂型加成交联反应硅橡胶的热交联。其主要优点是反应活性高，具有较强的织物粘接力，而且会发性低，无卤化物、重金属、无溶剂。使用HX交联剂与硅橡胶涂层剂进行交联后，能够大幅度提升胶层粘胶性能。
采用的液体硅橡胶涂层机原料为NT76、双分组、自动流型硅橡胶，适用于织物涂层加成交联反应。这种硅橡胶使用非常广泛，在防护服、帐篷、安全气囊、传输带、医用织物、电气绝缘套等方面均有应用，具有较高的抗电强度和储存稳定性。
（3）改进效果
通过对上述生产工艺进行改进，可以弥补现有生产工艺的不足，提高产品技术性能。具体改进效果主要表现为：1）经过处理或的玻璃布硅胶电气胶带拥有良好的耐摩擦性能，能够承受较恶劣工况下的使用要求；2）耐高温和阻燃性能能够得到进一步提高；3）玻璃布硅胶电气胶带的电气绝缘保护能力得到明显提升，可以被应用于电机、干式变压器的绝缘保护；4）玻璃布硅胶电气胶带还具有较强的耐溶剂性。
（4）具体实施方案
采用上述工艺改进方案，对玻璃布硅胶电气胶带生产工艺作出改进，得到新的工艺流程如下所示：1）基面层放卷操作，在基面层上涂刷有机硅压敏胶，底涂铂金催化剂。经过处理后送入烘箱烘干，得到次品；2）对经过第一步处理的次品进行第二次有机硅压敏胶涂刷，底涂锡催化剂，完成处理后同样送入烘箱内烘干，得到粗品；3）将粗品送入涂布机，涂刷有机硅压敏胶，经过前道烘干和后道交联处理后得到成品；4）对成品电气胶带进行收卷、复卷、分切和包装操作。
为确保电气胶带能够在实际工作温度条件下保持初粘力、内聚强度和粘合强度，达到正确规划、效果最佳的目的，在实施过程中采用了铂金催化剂。其主要优点是能够在低温下快速固化，而且处理后手感一致。旦催化剂容易与硫、氮、氨等发生中毒反应，不加催化剂会影响基不交联程度，导致产品粘性不好。因此，在第二道工艺中使用锡催化剂，可以使铂金催化剂失效中毒。此外，在第三道工艺中，有机硅亚敏胶在上胶前先进行除味，去味剂的混合比为0.3%～0.8%。清除异味后会带有柠檬香味。
3 结束语
综上所述，基于国内电气胶带生产工艺较为落后的状况，积极研究新型玻璃布硅胶电气胶带及生产工艺，可以改善该领域内国内企业的被动地位，帮助企业争取更高的市场份额。本文设计制造的新型玻璃布硅胶电气胶带在耐热性、阻燃性等方面均有明显提高，可以满足相关国际标准要求。通过对玻璃布硅胶电气胶带的生产工艺进行改进，可以弥补传统工艺的不足，提高产品性能和应用范围。
【参考文献】
[1]罗礼平，那伟.不同工艺状态的玻璃布/酚醛复合材料防隔热特性研究[J].玻璃钢/复合材料，2015，（04）：76-79.
[2]郑莉芳，邹江，乔志明，陈良敏.γ辐照对玻璃布/环氧树脂层压板压缩性能的影响[J].复合材料学报，2015，32（05）：1316-1320.
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