CN105199819A - 一种电力用高清洁导电膏组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力工业技术领域，具体涉及一种电力用高清洁导电膏组合物及其制备方法，所述导电膏组合物包括以下重量百分数的原料：基础油：50～70%，离子液体：5～20%，稠化剂：20～35%。本发明中的离子液体提高了导电膏的润滑性能和导电性能，能够稳定存在，具有良好的热稳定性，蒸汽压低，不易挥发，消除了VOC环境污染问题，清洁环保，与基础油完全互溶，制备的导电膏组合物色泽均匀一致。
Description
技术领域
本发明属于电力工业技术领域，具体涉及一种电力用高清洁导电膏组合物及其制备方法。
背景技术
导电膏，俗名导电润滑脂，是一种新型电工材料，可用于电力接头的接触面，降阻防腐、节电效果显著。我国从80年代开始研制生产，至今已有几十个品种型号，其基本性能相同，是以矿物油、合成脂类油、硅油作基础油，加入导电、抗氧、抗腐、抑弧等特殊添加剂，经研磨、分散、改性精制而成的软状膏体。导电膏具有以下几方面的优势：（1）导电性能良好，有效降低电气连接处接触电阻；（2）抗腐蚀、抗氧化性能良好，涂敷过电力脂的电气密封接头不会受机械设备经过电力脂处理后接头拆修周期和寿命可得到延长；（3）抗电强度良好，工作时可保证自身不会燃烧、不会被击穿和短路，同时不流失和不飞弧；（4）设备接触面经电力脂处理后，可保护连接接头不老化、不干裂，持续时间长久。
电力工程中常用的导电体材料大多为铜和铝，由于工作的环境中存在着各种腐蚀气体、水分等会腐蚀连接的导体接触面。所以日常工作中，铜和铝表面容易其化学反应氧化铜和氧化铝，这些新物质会像薄膜一样覆盖在表面，而且导电性很差（电阻率可达107～1010Ω·m），形成接触电阻。随着工作运行时间增加，电气接头处两接触面的接触电阻不断变大，导致接触面的能耗也不断加大；电气接触面发热损耗也会增大，从而提高接触处温度，相应浪费电能现象就越严重，增加连接处的热损耗，长时间工作会使得电气连接处烧毁，还可能导致火灾的发生；接触处电阻还可以再接触处产生一定的压降。
因此，在电气连接中，为了降低接触电阻通常采用两种方法：（1）在金属导体的表面超声波搪锡或者镀银。（2）在导体连接处涂工业用凡士林。超声波搪锡或镀银效果很好，能较为显著的降低接触面的电阻，但工艺复杂且需要购买专业设备，因此不常用；涂凡士林后，导体表面的氧化现象可以得到缓解，但在时间上不能长期起作用，也不常采用。
现有技术中润滑脂中多添加全氟聚醚润滑剂（PFPE），然而，全氟聚醚润滑剂也存在许多缺陷：边界润滑能力差、工作过程中自身易催化降解、高温工作易腐蚀钢等合金，最重要的是不易感受和溶解传统添加剂。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种电力用高清洁导电膏组合物，清洁环保，导电性能良好。
本发明的另一目的还在于提供一种电力用高清洁导电膏组合物的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电力用高清洁导电膏组合物，包括以下重量百分数的原料：基础油：50～70%，离子液体：5～20%，稠化剂：20～35%。
根据上述的电力用高清洁导电膏组合物，还包括重量百分数1～10%的耐磨添加剂。
根据上述的电力用高清洁导电膏组合物，所述的耐磨添加剂为氮化硼、氮化硅、二氧化硅、硬脂酸和二硫化钼中至少一种。
根据上述的电力用高清洁导电膏组合物，所述的基础油为聚乙烯醚、聚苯醚、聚亚烷基二醇和聚-α-烯烃中的至少一种。
根据上述的电力用高清洁导电膏组合物，所述的聚-α-烯烃为PAO25和/或PAO40。
根据上述的电力用高清洁导电膏组合物，所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（BmimBF4），1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（HmimBF4），1-丁基-3-甲基咪唑六氟锑酸盐（BmimSbF6），1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（BmimPF6），1-（2-羟乙基）-3-癸基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐（[C2OHDim][NTf2]）、1-己基-3-甲基咪唑1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰亚胺盐（[Hmim][C3NO4S2F6]）和1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐（BmimCF3SO3）中至少一种。
根据上述的电力用高清洁导电膏组合物，所述的稠化剂为聚四氟乙烯、膨润土和硅胶中的至少一种。
一种电力用高清洁导电膏组合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比准备各原料；
（2）将基础油加入反应容器中，开启搅拌设备，接着取离子液体重量的45～55%继续加入反应容器中，保持5～10min；
（3）将稠化剂慢慢加入反应容器中，保持5～10min；
（4）按1g基础油加入2～3mL易挥发溶剂的比例加入易挥发溶剂，混合40～80min，形成润滑脂结构；
（5）将剩余离子液体分成2～3次缓缓加入反应容器中，分别保持5～10min，再加热至80～110℃，并保持30～60min；
或者将剩余离子液体分成2～3次缓缓加入反应容器中，分别保持5～10min，然后继续加入耐磨添加剂，加热至80～110℃，并保持30～60min；
（6）将步骤（5）得到的润滑脂降至室温，三辊研磨机上研磨2～3遍，得到产品导电膏组合物。
根据上述的电力用高清洁导电膏组合物的制备方法，步骤（4）所述的易挥发溶剂为正己烷、乙醇和石油醚中至少一种。
本发明的积极有益效果：
1.本发明中的离子液体具备优异的摩擦学性能，可有效降低摩擦减小磨损，这是由于离子液体分子结构为双电性，这种结构导致离子液体分子在摩擦过程中易吸附在新生摩擦副的表面从而形成边界润滑摩擦膜，从而降低摩擦系数，提高抗磨损能力，摩擦表面因此可承载更高负荷，加入基础油中，很好的提高了导电膏的润滑性能，同时，加入耐磨添加剂，进一步提高导电膏组合物的抗磨损能力。
2.本发明中的离子液体液体状态温度范围宽，从低于或接近室温到300℃范围内，能够稳定存在，具有良好的热稳定性，熔点低，不可燃，蒸汽压低，不易挥发，消除了VOC（VolatileOrganicCompounds）环境污染问题，清洁环保。
3.本发明中的离子液体对大量的无机和有机物质都表现出良好的溶解能力，与本发明基础油完全互溶，制备的导电膏组合物色泽均匀一致。
4.本发明导电膏组合物省略了传统导电膏中贵重金属的使用，使用离子液体作为导电介质，滴点高，体积电阻率小，摩擦系数小，抗磨性能好，导电性能良好，而且制备方法简单，成本低廉，易于实施。
具体实施方式
下面结合一些具体实施例，对本发明进一步说明。
实施例1
一种电力用高清洁导电膏组合物，包括以下重量百分数的原料：基础油：50%，离子液体：15%，稠化剂：35%。
所述的基础油为聚乙烯醚和聚-α-烯烃PAO40，两者重量比为1:1。
所述的离子液体为BmimBF4和HmimBF4，两者重量比为1:1。
所述的稠化剂为聚四氟乙烯。
上述的导电膏组合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比准备各原料；
（2）将基础油加入反应容器中，开启搅拌设备，接着取离子液体重量的45%继续加入反应容器中，保持10min；
（3）将稠化剂慢慢加入反应容器中，保持5min；
（4）按1g基础油加入2mL正己烷的比例加入正己烷，混合40min，形成润滑脂结构；
（5）将剩余离子液体分成2次缓缓加入反应容器中，分别保持5min，再加热至80℃，并保持60min；
（6）将步骤（5）得到的润滑脂降至室温，三辊研磨机上研磨3遍，得到产品导电膏组合物。
实施例2
一种电力用高清洁导电膏组合物，包括以下重量份数的原料：基础油：53%，离子液体：12%，稠化剂：25%，耐磨添加剂：10%。
所述的耐磨添加剂为氮化硅。
所述的基础油为聚乙烯醚。
所述的离子液体为[C2OHDim][NTf2]。
所述的稠化剂为聚四氟乙烯。
上述的导电膏组合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比准备各原料；
（2）将基础油加入反应容器中，开启搅拌设备，接着取离子液体重量的50%继续加入反应容器中，保持5min；
（3）将稠化剂慢慢加入反应容器中，保持6min；
（4）按1g基础油加入2mL正己烷的比例加入正己烷，混合50min，形成润滑脂结构；
（5）将剩余离子液体分成2次缓缓加入反应容器中，分别保持5min，然后继续加入耐磨添加剂，加热至100℃，并保持55min；
（6）将步骤（5）得到的润滑脂降至室温，三辊研磨机上研磨2遍，得到产品导电膏组合物。
实施例3
一种电力用高清洁导电膏组合物，包括以下重量份数的原料：基础油：55%，离子液体：20%，稠化剂：20%，耐磨添加剂：5%。
所述的耐磨添加剂为二氧化硅。
所述的基础油为聚苯醚和聚-α-烯烃PAO40，两者的重量比为1:1。
所述的离子液体为BmimBF4和HmimBF4，两者的重量比1:1
所述的稠化剂为聚四氟乙烯、膨润土和硅胶，三者的重量比为1:1:1。
上述的导电膏组合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比准备各原料；
（2）将基础油加入反应容器中，开启搅拌设备，接着取离子液体重量的45%继续加入反应容器中，保持10min；
（3）将稠化剂慢慢加入反应容器中，保持10min；
（4）按1g基础油加入2.3mL乙醇的比例加入乙醇，混合60min，形成润滑脂结构；
（5）将剩余离子液体分成3次缓缓加入反应容器中，分别保持6min，然后继续加入耐磨添加剂，加热至90℃，并保持50min；
（6）将步骤（5）得到的润滑脂降至室温，三辊研磨机上研磨2遍，得到产品导电膏组合物。
实施例4
一种电力用高清洁导电膏组合物，包括以下重量份数的原料：基础油：58%，离子液体：15%，稠化剂：21%，耐磨添加剂：6%。
所述的耐磨添加剂为氮化硅和硬脂酸，两者重量比为1:1。
所述的基础油为聚乙烯醚、聚苯醚和聚-α-烯烃PAO25，三者重量比为1:2:1。
所述的离子液体为BmimPF6和[C2OHDim][NTf2]，两者重量比为1:1。
所述的稠化剂为聚四氟乙烯和膨润土。
上述的导电膏组合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比准备各原料；
（2）将基础油加入反应容器中，开启搅拌设备，接着取离子液体重量的45%继续加入反应容器中，保持10min；
（3）将稠化剂慢慢加入反应容器中，保持6min；
（4）按1g基础油加入2.5mL正己烷的比例加入正己烷，混合80min，形成润滑脂结构；
（5）将剩余离子液体分成3次缓缓加入反应容器中，分别保持8min，然后继续加入耐磨添加剂，加热至100℃，并保持50min；
（6）将步骤（5）得到的润滑脂降至室温，三辊研磨机上研磨3遍，得到产品导电膏组合物。
实施例5
一种电力用高清洁导电膏组合物，包括以下重量份数的原料：基础油：60%，离子液体：11%，稠化剂：25%，耐磨添加剂：4%。
所述的耐磨添加剂为二氧化硅和二硫化钼，两者重量比为3:1。
所述的基础油为聚-α-烯烃PA040。
所述的离子液体为[Hmim][C3NO4S2F6]。
所述的稠化剂为膨润土和硅胶，两者重量比为1：1。
上述的导电膏组合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比准备各原料；
（2）将基础油加入反应容器中，开启搅拌设备，接着取离子液体重量的50%继续加入反应容器中，保持5min；
（3）将稠化剂慢慢加入反应容器中，保持8min；
（4）按1g基础油加入3mL正己烷的比例加入正己烷，混合60min，形成润滑脂结构；
（5）将剩余离子液体分成3次缓缓加入反应容器中，分别保持5min，然后继续加入耐磨添加剂，加热至90℃，并保持40min；
（6）将步骤（5）得到的润滑脂降至室温，三辊研磨机上研磨3遍，得到产品导电膏组合物。
实施例6
一种电力用高清洁导电膏组合物，包括以下重量份数的原料：基础油：62%，离子液体：8%，稠化剂：29%，耐磨添加剂：1%。
所述的耐磨添加剂为氮化硼。
所述的基础油为聚-α-烯烃PAO25和PAO40。
所述的离子液体为BmimCF3SO3和BmimBF4，两者重量比为1:2。
所述的稠化剂为聚四氟乙烯。
上述的导电膏组合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比准备各原料；
（2）将基础油加入反应容器中，开启搅拌设备，接着取离子液体重量的55%继续加入反应容器中，保持5min；
（3）将稠化剂慢慢加入反应容器中，保持10min；
（4）按1g基础油加入3mL石油醚的比例加入石油醚，混合80min，形成润滑脂结构；
（5）将剩余离子液体分成2次缓缓加入反应容器中，分别保持10min，然后继续加入耐磨添加剂，加热至110℃，并保持30min；
（6）将步骤（5）得到的润滑脂降至室温，三辊研磨机上研磨2遍，得到产品导电膏组合物。
实施例7
一种电力用高清洁导电膏组合物，包括以下重量份数的原料：基础油：67%，离子液体：8%，稠化剂：20%，耐磨添加剂：5%。
所述的耐磨添加剂为氮化硼、二氧化硅和硬脂酸，三者重量比为1：2：3。
所述的基础油为聚亚烷基二醇和聚-α-烯烃PAO40。
所述的离子液体为HmimBF4和[Hmim][C3NO4S2F6]，两者重量比为1:3。
所述的稠化剂为聚四氟乙烯。
上述的导电膏组合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比准备各原料；
（2）将基础油加入反应容器中，开启搅拌设备，接着取离子液体重量的50%继续加入反应容器中，保持5min；
（3）将稠化剂慢慢加入反应容器中，保持5min；
（4）按1g基础油加入2.7mL正己烷的比例加入正己烷，混合60min，形成润滑脂结构；
（5）将剩余离子液体分成3次缓缓加入反应容器中，分别保持6min，然后继续加入耐磨添加剂，加热至80℃，并保持40min；
（6）将步骤（5）得到的润滑脂降至室温，三辊研磨机上研磨3遍，得到产品导电膏组合物。
实施例8
一种电力用高清洁导电膏组合物，包括以下重量份数的原料：基础油：70%，离子液体：5%，稠化剂：22%，耐磨添加剂：3%。
所述的耐磨添加剂为二硫化钼。
所述的基础油为聚乙烯醚和聚亚烷基二醇，两者重量比为1:1。
所述的离子液体为BmimBF4和BmimSbF6，两者重量比为2:1。
所述的稠化剂为聚四氟乙烯、膨润土和硅胶的混合，三者重量比为3:1:1。
上述的导电膏组合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比准备各原料；
（2）将基础油加入反应容器中，开启搅拌设备，接着取离子液体重量的55%继续加入反应容器中，保持6min；
（3）将稠化剂慢慢加入反应容器中，保持8min；
（4）按1g基础油加入2.2mL乙醇的比例加入乙醇，混合50min，形成润滑脂结构；
（5）将剩余离子液体分成3次缓缓加入反应容器中，分别保持8min，然后继续加入耐磨添加剂，加热至80℃，并保持40min；
（6）将步骤（5）得到的润滑脂降至室温，三辊研磨机上研磨3遍，得到产品导电膏组合物。
本发明实施例1～8所制备的电力用高清洁导电膏组合物的性能检测结果见表1。
表1本发明实施例1～8所制备的电力用高清洁导电膏组合物的性能检测结果
铝排接头搭接处表面形成接触电阻的测试结果见表2。
表2铝排接头搭接处表面形成接触电阻的测试结果
由表1和表2可以看出，本发明电力用高清洁导电膏组合物滴点高，体积电阻率小，摩擦系数小，抗磨性能好，导电性能良好，产生的接触电阻小，可广泛用于电力工程中常用的导电体材料的接触面。
Claims (9)
1.一种电力用高清洁导电膏组合物，其特征在于，包括以下重量百分数的原料：基础油：50～70%，离子液体：5～20%，稠化剂：20～35%。
2.根据权利要求1所述的电力用高清洁导电膏组合物，其特征在于，还包括重量百分数1～10%的耐磨添加剂。
3.根据权利要求2所述的电力用高清洁导电膏组合物，其特征在于，所述的耐磨添加剂为氮化硼、氮化硅、二氧化硅、硬脂酸和二硫化钼中至少一种。
4.根据权利要求1所述的电力用高清洁导电膏组合物，其特征在于，所述的基础油为聚乙烯醚、聚苯醚、聚亚烷基二醇和聚-α-烯烃中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的电力用高清洁导电膏组合物，其特征在于，所述的聚-α-烯烃为PAO25和/或PAO40。
6.根据权利要求1所述的电力用高清洁导电膏组合物，其特征在于，所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，1-丁基-3-甲基咪唑六氟锑酸盐，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，1-（2-羟乙基）-3-癸基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐，1-己基-3-甲基咪唑1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰亚胺盐和1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐中至少一种。
7.根据权利要求1所述的电力用高清洁导电膏组合物，其特征在于，所述的稠化剂为聚四氟乙烯、膨润土和硅胶中的至少一种。
8.一种如权利要求1所述的电力用高清洁导电膏组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按所述重量配比准备各原料；
（2）将基础油加入反应容器中，开启搅拌设备，接着取离子液体重量的45～55%加入反应容器中，保持5～10min；
（3）将稠化剂慢慢加入反应容器中，保持5～10min；
（4）按1g基础油加入2～3mL易挥发溶剂的比例加入易挥发溶剂，混合40～80min，形成润滑脂结构；
（5）将剩余离子液体分成2～3次缓缓加入反应容器中，分别保持5～10min，再加热至80～110℃，并保持30～60min；
（6）将步骤（5）得到的润滑脂降至室温，三辊研磨机上研磨2～3遍，得到产品导电膏组合物。
9.根据权利要求8所述的电力用高清洁导电膏组合物的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述的易挥发溶剂为正己烷、乙醇和石油醚中至少一种。
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