发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种耐高温复合绝缘结构及其制备工艺和应用。

本发明所采用的技术方案为：一种耐高温复合绝缘结构，其特征在于，所述耐高温复合绝缘结构主要由以下质量份数的原料制备得到：

环氧树脂绝缘材料20-90份，纳米陶瓷材料7-30份，硅酸钠4-15份和氧化铝4-15份。

环氧树脂绝缘材料，环氧树脂是一种高分子聚合物，分子式为(C₁₁H₁₂O₃)n，是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。双酚A型环氧树脂不仅产量最大，品种最全，而且新的改性品种仍在不断增加，质量正在不断提高。环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能、以及其使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的。因此它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料。环氧值过高的树脂强度较大，但较脆；环氧值中等的高低温度时强度均好；环氧值低的则高温时强度差些。因为强度和交联度的大小有关，环氧值高固化后交联度也高，环氧值低固化后交联度也低，故引起强度上的差异。

纳米陶瓷材料，纳米陶瓷是纳米材料中的一大类别，它是由颗粒尺寸在100纳米以下的粉末制造烧结成的多晶陶瓷。纳米陶瓷有许多特点。一般的陶瓷很硬但也很脆，而纳米陶瓷有时具有超塑性，可以变形。多晶陶瓷的晶粒尺寸逐渐减小时，晶界密度会不断增加，位于晶界处的原子数量也激剧增加。据计算，晶粒尺寸为5纳米的陶瓷体，其晶界密度达10的19次方/立方厘米。晶界上的原子数目占50％以上。由于纳米陶瓷这种晶粒界面的特点，纳米粉末的活性特别高，可大大降低其烧结温度。纳米陶瓷的晶界纯度高，基本上没有晶界杂质存在，因此它的力学性能比粗晶粒陶瓷的性能高得多。在一定温度条件和缓慢的变形速度下，甚至有可能具有超塑性。制造纳米陶瓷粉末可以采用物理方法、化学方法和物理化学综合法，主要有溶胶-凝胶法、化学共沉淀法，蒸发凝固法、借助激光或等离子体的高温分解法及水热法等。

硅酸钠，俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂。其化学式为R₂O·nSiO₂，式中R₂O为碱金属氧化物，n为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为水玻璃的摩数。建筑上常用的水玻璃是硅酸钠的水溶液。(Na₂O·nSiO₂)。理化性能：粘结力强、强度较高，耐酸性、耐热性好，耐碱性和耐水性差。新型水玻璃被称为符合可持续发展的绿色环保型铸造黏结剂。主要特点粘结力高：水玻璃硬化后的主要成分为硅凝胶和固体，比表面积大，因而具有较高的粘结力。但水玻璃自身质量、配合料性能及施工养护对强度有显著影响。耐酸性好：可以抵抗除氢氟酸(HF)、热磷酸和高级脂肪酸以外的几乎所有无机和有机酸。耐热性好：硬化后形成的二氧化硅网状骨架，在高温下强度下降很小，当采用耐热耐火骨料配制水玻璃砂浆和混凝土时，耐热度可达1000℃。因此水玻璃混凝土的耐热度，也可以理解为主要取决于骨料的耐热度。

氧化铝，(aluminium oxide)，化学式Al₂O₃。是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料。工业氧化铝是由铝矾土(Al₂O₃·3H₂O)和硬水铝石制备的，对于纯度要求高的Al₂O₃，一般用化学方法制备。Al₂O₃有许多同质异晶体，目前已知的有10多种，主要有3种晶型，即α-Al₂O₃、β-Al₂O₃、γ-Al₂O₃。其中结构不同性质也不同，在1300℃以上的高温时几乎完全转化为α-Al₂O₃。性状：难溶于水的白色固体，无臭、无味、质极硬，易吸潮而不潮解(灼烧过的不吸湿)。两性氧化物，能溶于无机酸和碱性溶液中，几乎不溶于水及非极性有机溶剂；相对密度(d₂0₄)4.0；熔点2050℃。用途：用作分析试剂、有机溶剂的脱水、吸附剂、有机反应催化剂、研磨剂、抛光剂、冶炼铝的原料、耐火材料。

作为优选地，所述耐高温复合绝缘结构主要由以下质量份数的原料制备得到：

环氧树脂绝缘材料50-70份，纳米陶瓷材料16-23份，硅酸钠8-12份和氧化铝8-12份。

作为优选地，所述耐高温复合绝缘结构主要由以下质量份数的原料制备得到：

环氧树脂绝缘材料60份，纳米陶瓷材料20份，硅酸钠10份和氧化铝10份。

作为优选地，所述环氧树脂绝缘材料为FR-4环氧树脂绝缘材料。

FR-4环氧树脂绝缘材料，包括环氧树脂、玻璃纤维布、玻璃纤维丝和环氧胶等原料，利用现有工艺制备的。

一种耐高温复合绝缘结构的制备工艺，所述工艺包括如下步骤：

S1、按照相应比例选取环氧树脂绝缘材料填装模具中，加热压制定型，静置后出模；

S2、选取去除毛边、打磨后的压制胚件，将硅酸钠和氧化铝的混合物涂敷在压制胚件的整体结构上后，再敷纳米陶瓷材料，之后以涂敷硅酸钠和氧化铝的混合物、再敷纳米陶瓷材料为顺序进行循环涂敷处理，达到胚件预设厚度；

S3、对步骤S2中获得的胚件进行光面处理，静置至室温，获得成品。

作为优选地，所述步骤S1中，加热压制定型时，加热温度为55-65摄氏度。

作为优选地，所述步骤S1中，静置后出模中，静置时长为15-20分钟。

作为优选地，所述步骤S2中，压制胚件采用PF-4胚件。

作为优选地，所述步骤S2中，胚件预设厚度为15-20mm。

一种耐高温复合绝缘结构的应用，采用上述权利要求1-3任一所述的耐高温复合绝缘结构在高频电石炉料管连接中作为绝缘结构应用。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种耐高温复合绝缘结构，该结构是由具有绝缘作用和有助于提升结构材料的机械强度的环氧树脂绝缘材料、具有耐高温作用的纳米陶瓷材料、具有辅助增强纳米陶瓷材料的结构强度和耐高温的液态物质硅酸钠和具有耐高温作用的氧化铝经过制备获得成品。

该成品的制备工艺是以环氧树脂绝缘材料为基料压入模具中，通过加热模具的方式，是用于提高环氧树脂绝缘材料在整个模具中的固化效能，待完成后，以硅酸钠是液体状和氧化铝掺起来作为粘合剂，纳米陶瓷材料是一种编织物，必须在一定温度下方可用于将纳米陶瓷材料固化在胚体整体结构上，所以利用出模胚体前期加热的热度促使胚体成品达到一定的壁厚。该种制备方法不仅能够保证该胚体产品的机械强度，且在硅酸钠和氧化铝的混合物、纳米陶瓷材料的涂覆作用下，达到一定的壁厚，更为该胚体结构机械强度增加了保障。同时上述原料的应用也为耐高温、绝缘性能进行加持。

该产品是一款集耐高温、绝缘、机械强度高的所有性能于一体的结构。该种结构用于在高频电石炉的料管中段起阻断绝缘的作用，进而保证了使用者的人身安全，避免由于通电导致停工停产，提高生产效率。

本发明的结构产品彻底断开(隔开)料管金属法兰达到一定距离，杜绝短路漏电危险，此氧化铝纳米复合短节的高耐磨性能，耐温绝缘性能彻底改变以往技术不足。有效提高料管设备使用耐久性、安全性。