【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于灭弧材料，尤其涉及一种用于熔断器的灭弧产气材料及其制备方法。
技术介绍
1、熔断器(fuse)是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器，是一种电流保护器，其根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开，熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。传统熔断器通常采用石英砂作为灭弧材料，以物理降温方式进行灭弧，但由于石英砂的填充密度存在上限，其单位体积吸收热量的能力受到限制，存在燃弧过程中相变反应时间长和焦耳能量高等问题。因此使用灭弧产气材料进行灭弧是一种行之有效的替代方法。灭弧产气材料通常由一种或多种物质组成，在灭弧过程中能产生大量气体，迅速消耗电弧能量，使电弧失去维持条件，从而达到灭弧目的。
2、二氧化碳(co2)作为一种常见的灭弧气体，具有良好的化学稳定性及灭弧性能，相比普遍使用的六氟化硫(sf6)气体，其制备成本低廉，也更环保。co2可由碳酸盐分解来制得，当碳酸盐作为熔断器的灭弧材料时，电弧产生的高温能导致碳酸盐发生分解生成co2，从而起到灭弧作用。虽然碳酸盐及碳酸氢盐原料来源丰富，成本低廉，作为co2产气材料，具有广阔的应用前景，然而有些碳酸盐的热分解温度过高，如caco3和srco3等，分解温度均高于1000℃，此时电弧产生的高温高热已对器件和电路产生破坏；而有些碳酸盐或碳酸氢盐，如nahco3、khco3、nh4hco3和mgco3等，尽管分解温度较低，但在大气环境中易
3、因此，亟需一种用于熔断器的灭弧产气材料及其制备方法，以解决现有技术问题的不足。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于熔断器的灭弧产气材料及其制备方法，该用于熔断器的灭弧产气材料在大气环境中可长期存储、且不对熔断器造成腐蚀，还能在较低温度下释放出co2气体熄灭电弧以有效防止因电弧产生的高温高热对器件及电路造成的破坏。
2、为实现以上目的，本专利技术第一方面提供了一种用于熔断器的灭弧产气材料，包括芯材和依次包覆于芯材外的第一包覆层、第二包覆层，芯材为碳酸盐，碳酸盐的热分解温度为200～600℃，第一包覆层为疏水性蜡，疏水性蜡的熔点为40～90℃，第二包覆层为高分子成膜材料，高分子成膜材料的熔点为100～350℃。
3、与现有技术相比，本专利技术选择碳酸盐作为芯材，此类碳酸盐在密闭环境中的热分解温度为200～600℃，其在大气环境中易潮解，潮解后具有一定腐蚀性，且易在较低温度甚至常温下分解，而本专利技术依次采用低熔点的疏水性蜡、高熔点的高分子成膜材料对此类碳酸盐进行包覆，疏水性蜡及高分子成膜材料有效隔绝了外部水分子对芯材的侵袭，使得包覆于最内部的碳酸盐芯材在常温及较低温度下不分解、不吸潮从而能稳定存储，且也不会对周边环境造成腐蚀。此外，将该灭弧产气材料用于熔断器中，在电弧形成的早期阶段，环境温度开始逐渐升高(但这个温度相对于电弧后期来说仍处于相对较低的状态)，当环境温度逐渐升高到高分子成膜材料的熔点时，第二包覆层及第一包覆层依次开裂，内部的碳酸盐接触大气受热分解释放出co2气体进而迅速消灭电弧。综上，本专利技术的灭弧产气材料在大气环境中可长期存储、且不对熔断器造成腐蚀，还能在较低温度下释放出co2气体熄灭电弧以有效防止因电弧产生的高温高热对器件及电路造成的破坏。
4、进一步地，本专利技术的碳酸盐的粒径为1～300μm。本专利技术的碳酸盐的粒径优选为1～150μm。更优选地，本专利技术的碳酸盐的粒径为1～100μm。
5、进一步地，本专利技术的碳酸盐包括正盐mco3、酸式盐mhco3和碱式碳酸盐m(oh)2co3中的至少一种，m为na+、k+、nh4+、mg2+、co2+、cu2+、ni2+、zn2+或fe2+。本专利技术的正盐、酸式盐、碱式碳酸盐均为商业化的正盐、酸式盐、碱式碳酸盐，正盐、酸式盐及碱式碳酸盐在密闭条件下的分解温度为200～600℃，而在大气环境中会在更低温度下分解。
6、进一步地，本专利技术的疏水性蜡包括矿物蜡、植物蜡、合成蜡和动物蜡中的至少一种。具体地，矿物蜡、植物蜡、合成蜡和动物蜡的熔点为本领域技术人员所熟知，如矿物蜡包括石蜡(熔点为48～52℃)；植物蜡包括蜂蜡(熔点为62～65℃)、棕榈蜡(熔点为48～55℃)、大豆蜡(熔点为45～50℃)；合成蜡的熔点为82～91℃。动物蜡包括蜡虫蜡，蜡虫蜡的主要成分是蜡酯类化合物，如硬脂酸二甲酯、棕榈酸二甲酯等，这些蜡酯的熔点为40℃以上，故本领域技术人员可根据不同熔断器的具体需求而具体选择疏水性蜡的种类。本专利技术的疏水性蜡优选地为矿物蜡。疏水性蜡更优选地为石蜡。
7、进一步地，本专利技术的第一包覆层与芯材的质量比为1:20～1:2。优选地，第一包覆层与芯材的质量比为1:20～3:20。
8、进一步地，本专利技术的第二包覆层的质量与第一包覆层与芯材的质量之和的比为1:10～1:1。优选地，第二包覆层的质量与第一包覆层与芯材的质量之和的比为为1:10～1:2。
9、进一步地，本专利技术的高分子成膜材料包括醋酸纤维素、聚丙烯腈、壳聚糖、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯和聚酰胺中的至少一种。具体地，这些高分子成膜材料的熔点为本领域技术人员所熟知，如醋酸纤维素的熔点为230～300℃；聚丙烯腈的熔点为317℃；壳聚糖的熔点为102.5℃；聚乙烯的熔点为131℃；pmma的熔点约为140～150℃；聚丙烯的熔点根据晶型不同有176℃、147℃、150℃等，故本领域技术人员可根据不同熔断器的具体需求而具体选择高分子成膜材料的种类以能在所需温度范围内调控生成co2的温度。优选地，本专利技术的高分子成膜材料为醋酸纤维素。
10、进一步地，本专利技术可通过将商业化碳酸盐粉末置于单口圆底烧瓶中，烧瓶连接真空油泵，在室温下抽气一定时间，以除去碳酸盐粉末中可能含有的水分，抽气结束后取下烧瓶，盖上玻璃瓶塞，得到完全干燥的碳酸盐粉末。
11、为实现以上目的，本专利技术第二方面还提供了一种用于熔断器的灭弧产气材料的制备方法，步骤包括：
12、(1)将疏水性蜡溶解于第一溶剂中得到第一混合液；
13、(2)将完全干燥的碳酸盐均匀分散于第一混合液中得到第二混合液；
14、(3)将第二混合液进行第一减压旋转蒸发得到胶囊；
15、(4)将高分子成膜材料溶解于第二溶剂中得到第三混合液；
16、(5)将胶囊均匀分散于第三混合液中得到第四混合液；
17、(6)将第四混合液进行第二减压旋转蒸发得到用于熔断器的灭弧产气材料。
18、与现有技术相比，本专利技术选择热分解温度为200～600℃的碳酸盐作为芯材，此类碳酸盐在大气环境中易潮解，潮解后具有一定腐蚀性，且易本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于熔断器的灭弧产气材料，其特征在于，包括芯材和依次包覆于所述芯材外的第一包覆层、第二包覆层，所述芯材为碳酸盐，所述碳酸盐的热分解温度为200～600℃，所述第一包覆层为疏水性蜡，所述疏水性蜡的熔点为40～90℃，第二包覆层为高分子成膜材料，所述高分子成膜材料的熔点为100～350℃。
2.如权利要求1所述的用于熔断器的灭弧产气材料，其特征在于，所述碳酸盐的粒径为1～300μm。
3.如权利要求1所述的用于熔断器的灭弧产气材料，其特征在于，所述碳酸盐包括MCO3、MHCO3和M(OH)2CO3中的至少一种，M为Na+、K+、NH4+、Mg2+、Co2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+或Fe2+。
4.如权利要求1所述的用于熔断器的灭弧产气材料，其特征在于，所述疏水性蜡包括矿物蜡、植物蜡、合成蜡和动物蜡中的至少一种。
5.如权利要求1所述的用于熔断器的灭弧产气材料，其特征在于，所述第一包覆层与所述芯材的质量比为1:20～1:2。
6.如权利要求1所述的用于熔断器的灭弧产气材料，其特征在于，所述第二包覆层的质量与所述第
7.如权利要求1所述的用于熔断器的灭弧产气材料，其特征在于，所述高分子成膜材料包括醋酸纤维素、聚丙烯腈、壳聚糖、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯和聚酰胺中的至少一种。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的用于熔断器的灭弧产气材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：
9.如权利要求8所述的用于熔断器的灭弧产气材料的制备方法，其特征在于，
10.如权利要求8所述的用于熔断器的灭弧产气材料的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂包括丙酮、二氯甲烷、γ-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮，N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲苯、环丁砜和硝酸亚乙基酯中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种用于熔断器的灭弧产气材料，其特征在于，包括芯材和依次包覆于所述芯材外的第一包覆层、第二包覆层，所述芯材为碳酸盐，所述碳酸盐的热分解温度为200～600℃，所述第一包覆层为疏水性蜡，所述疏水性蜡的熔点为40～90℃，第二包覆层为高分子成膜材料，所述高分子成膜材料的熔点为100～350℃。
2.如权利要求1所述的用于熔断器的灭弧产气材料，其特征在于，所述碳酸盐的粒径为1～300μm。
3.如权利要求1所述的用于熔断器的灭弧产气材料，其特征在于，所述碳酸盐包括mco3、mhco3和m(oh)2co3中的至少一种，m为na+、k+、nh4+、mg2+、co2+、cu2+、ni2+、zn2+或fe2+。
4.如权利要求1所述的用于熔断器的灭弧产气材料，其特征在于，所述疏水性蜡包括矿物蜡、植物蜡、合成蜡和动物蜡中的至少一种。
5.如权利要求1所述的用于熔断器的灭弧产气材料，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：许家驹，陈锦标，陈俊敏，林孟平，
申请(专利权)人：东莞市竞沃电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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