基于热塑性的耐电弧材料用于电气应用制造技术

本发明专利技术题为“基于热塑性的耐电弧材料”。所公开的概念涉及基于热塑性的材料，例如基于热塑性的复合材料，这些基于热塑性的材料是已知的基于热固性的材料(例如，不饱和聚酯)的合适替代物，作为用于电接触/非接触应用中的电路保护的绝缘体，诸如但不限于壳体、外壳、外罩和封装部件或包覆部件。在某些实施方案中，该基于热塑性的材料容纳微型断路器以及电弧和接地故障断路器。地故障断路器。

【技术实现步骤摘要】
基于热塑性的耐电弧材料用于电气应用

技术介绍
1.

[0001]所公开的概念整体涉及用于电接触和非接触应用的基于热塑性的可持续绝缘材料，以在短路事件期间承受电弧和放电以确保电路保护。
[0002]2.
技术介绍

[0003]在短路事件期间，为额定电流的约若干数量级的过载电流通过电路。为了保护电路免受由过载电流引起的损坏的影响，电路断路器暂时使电触头脱离接合。通过该电路的过量电流以高能量电弧的形式瞬时放电。所生成的电弧需要立即猝灭或熄灭，以防止火势的进一步发展以确保安全性。
[0004]通常，将绝缘体作为外罩、封装部件或包覆部件、连接器、开关等用于此类电接触/非接触应用中的电路保护。热固性材料(例如环氧树脂和不饱和聚酯)通常已知作为绝缘材料用于电气系统和电子系统，并且以保护电子部件免受短路的影响。这些热固性材料被采用为粘合剂、密封剂、涂层、浸渍剂、外罩、模制品和灌封化合物，以在电子部件周围产生无空隙绝缘。胺固化环氧树脂和酸酐固化环氧树脂经常被采用为粘合剂、密封剂、浸渍剂和涂层。酸酐固化环氧树脂主要用于封装和灌封目的。胺固化环氧树脂用于包覆电子部件。
[0005]针对给定的应用基于多种因素(诸如期望的介电特性，以及物理和机械强度、耐化学性、操作温度范围和热循环、尺寸稳定性、负载下对机械蠕变的耐性以及对冲击和振动的耐性)选择特定的热固性材料。期望的介电特性包括介电强度、耐局部放电性、体积电阻率、表面电阻率、介电常数、耐电弧性和耗散因数。这些特性可受到温度以及无机填料(诸如二氧化硅、氧化铝和玻璃)的影响。
[0006]然而，存在与已知热固性材料相关联的缺点。热固性材料是交联材料，一旦包覆部件不再需要用于其预期用途，则该包覆部件必须被填埋或焚烧。在两种情况下，碳足迹在较高侧。另外，在热固性模制期间，毒性和挥发性排放可对处于长期暴露下的人类造成严重健康危害。因此，本领域期望且需要开发合适的替代材料。例如，基于热塑性的材料已被认为是传统环氧树脂和不饱和聚酯的可行替代物。基于热塑性的材料表现出优点，诸如可回收且相对可持续；可以比对应的热固性材料更低的成本和更快的循环时间来制造它们；它们可增加设计灵活性(壁厚减小、压配合特征等)并且它们是轻质的，提供安装的便易性。然而，基于热塑性的材料还具有与其相关联的缺点，诸如，它们具有高吸湿性；它们易受紫外光和臭氧损坏的影响；并且与热固性材料相比，它们通常表现出较差的耐环境性。
[0007]因此，本领域中仍然需要开发改进的基于热塑性的复合材料(例如聚合物)，以用于封装和绝缘表现出热塑性材料的期望特性的同时最小化或排除与其相关联的缺点的电子部件。根据所公开的概念，可将填料和添加剂掺入(例如装入)到热塑性聚合物基体中以便改进其电特性以及改善猝灭高能量电弧以进行电路保护的能力。

技术实现思路

[0008]通过所公开的概念的实施方案满足上述需要和其他需要，所公开的概念的实施方案提供用于电接触和非接触应用的绝缘材料的基于热塑性的复合材料，以在短路事件期间承受电弧和放电以确保电路保护。
[0009]在一个方面，所公开的概念提供了基于热塑性的复合材料绝缘体，其包含：30重量％至70重量％的热塑性聚合物基体；10重量％至40重量％的非卤化阻燃填料；0.1重量％至2重量％的加工助剂和界面粘合增进剂；5重量％至40重量％的增强填料；和5重量％至15重量％的功能性填料，其中该基于热塑性的复合材料绝缘体呈选自以下的形式：壳体、外壳、外罩、封装部件或包覆部件，以用于电接触/非接触部件，并且其中该基于热塑性的复合材料绝缘体能有效猝灭在短路事件期间产生的高能量电弧。
[0010]该热塑性聚合物基体可选自由以下组成的组：聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚碳酸盐、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、聚缩醛、聚丙烯、聚乙烯、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜以及它们的共混物和混合物。该热塑性聚合物基体可选自由以下组成的组：聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA)以及它们的共混物和混合物。
[0011]该非卤化阻燃填料选自由以下组成的组：磷基化合物、磷酸盐基化合物、金属氢氧化物基化合物以及它们的共混物和混合物。该非卤化阻燃填料可选自由以下组成的组：三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺亚膦酸盐、金属膦酸盐、磷酸锆、铝基氧化物、镁基氧化物、镁基氢氧化物、铝基氢氧化物、硼酸锌、金属氧化物以及它们的共混物和混合物。该非卤化阻燃填料可选自由以下组成的组：金属氢氧化物基化合物和一水化铝，以及任选地云母。
[0012]该加工助剂和界面粘合增进剂可选自由以下组成的组：气相法氧化铝、气相法二氧化硅、笼型聚倍半硅氧烷以及它们的共混物和混合物。
[0013]该增强填料可包括玻璃纤维。
[0014]该功能性填料可选自由以下组成的组：纳米粘土、纳米滑石、云母以及它们的共混物和混合物。
[0015]在某些实施方案中，在保持耐电弧性/耐电痕性的同时，添加非碳着色剂以实现黑色。
[0016]在另一方面，所公开的概念提供了容纳在基于热塑性的复合材料中的电接触/非接触部件，其包含：30重量％至70重量％的热塑性聚合物基体；10重量％至40重量％的非卤化阻燃填料；0.1重量％至2重量％的加工助剂和界面粘合增进剂；5重量％至40重量％的增强填料；和5重量％至15重量％的功能性填料，其中该基于热塑性的复合材料呈选自以下的形式：外壳、外罩、封装部件或包覆部件，并且其中该基于热塑性的复合材料能有效猝灭在短路事件期间产生的高能量电弧。
[0017]基于热塑性的复合材料可提供120秒至180秒的耐电弧性、400伏特至600伏特的相对电痕指数(comparative tracking index(CTI))、从V2到V0的阻燃评级以及15kV/mm至25kV/mm的介电强度。该部件可具有低电压应用，该低电压应用具有12V至240V的绝缘能力，其中额定值为15A至30A。该部件可定位在室内或类室内环境中。基于热塑性的复合材料可容纳微型断路器或电弧和接地故障断路器。
[0018]在再一方面，所公开的概念提供了一种用于将电接触/非接触部件与基于热塑性的复合材料绝缘的方法。该方法包括：将30重量％至70重量％的热塑性聚合物、10重量％至
40重量％的非卤化阻燃填料、0.1重量％至2重量％的加工助剂和界面粘合增进剂、5重量％至40重量％的增强填料和5重量％至15重量％功能性填料组合以形成基于热塑性的复合材料；构造该基于热塑性的复合材料的电接触/非接触部件；将该电接触/非接触部件定位在室内或类室内环境中。
[0019]构造步骤可包括选自由以下组成的组的过程：施加、沉积和定位基于热塑性的复合材料以封装电接触/非接触部件。构造步骤可包括将基于热塑性的复合材料引入注塑或压缩模制过程中。
具体实施方式
[0020]所公开的概念通常涉及基于热塑性的材料，例如基于热塑性的复合材料，这些基于热塑性的材料是已知的基于热固性的材料(例如，不饱和聚酯)的合适替代物，作为用于电接触/非接触应用中的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热塑性的复合材料绝缘体，包含：30重量％至70重量％的热塑性聚合物基体；10重量％至40重量％的非卤化阻燃填料；0.1重量％至2重量％的加工助剂和界面粘合增进剂；5重量％至40重量％的增强填料；和5重量％至15重量％的功能性填料，其中所述基于热塑性的复合材料绝缘体呈选自以下的形式：壳体、外壳、外罩、封装部件或包覆部件，以用于电接触/非接触部件，并且其中所述基于热塑性的复合材料绝缘体能有效猝灭在短路事件期间产生的高能量电弧。2.根据权利要求1所述的基于热塑性的聚合材料绝缘体，其中所述热塑性聚合物基体选自由以下组成的组：聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚碳酸盐、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、聚缩醛、聚丙烯、聚乙烯、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜以及它们的共混物和混合物。3.根据权利要求1所述的基于热塑性的复合材料绝缘体，其中所述热塑性聚合物基体选自由以下组成的组：聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA)以及它们的共混物和混合物。4.根据权利要求1所述的基于热塑性的复合材料绝缘体，其中所述非卤化阻燃填料选自由以下组成的组：磷基化合物、磷酸盐基化合物、金属氢氧化物基化合物以及它们的共混物和混合物。5.根据权利要求1所述的基于热塑性的复合材料绝缘体，其中所述非卤化阻燃填料选自由以下组成的组：三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺亚膦酸盐、金属膦酸盐、磷酸锆、铝基氧化物、镁基氧化物、镁基氢氧化物、铝基氢氧化物、硼酸锌、金属氧化物以及它们的共混物和混合物。6.根据权利要求1所述的基于热塑性的复合材料绝缘体，其中所述非卤化基阻燃填料选自由以下组成的组：金属氢氧化物基化合物和一水化铝，以及任选地云母。7.根据权利要求1所述的基于热塑性的复合材料绝缘体，其中所述加工助剂和界面粘合增进剂选自由以下组成的组：气相法氧化铝、气相法二氧化硅、笼型聚倍半硅氧烷以及它们的共混物和混合物。8.根据权利要求1所述的基于热塑性的复合材料绝缘体，其中所述增强填料包括玻璃纤维。9.根据权利要求1所述的基于热塑性的复合材料绝缘体，其中所述功能性填料选自由以下组成的组：纳米粘土、纳米滑石、云母以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：