一种一次性薄膜保险丝用硅胶及其制备方法与流程

1.本技术涉及电气技术领域，尤其涉及一种一次性薄膜保险丝用硅胶及其制备方法。


背景技术：

2.在电子电气设备中，保险丝起到了保护电路的作用。一次性薄膜保险丝是一种常见的保险丝类型，其主要特点是一旦过载或短路发生，保险丝自身将熔断，切断电流，起到保护电路的作用。在传统的一次性薄膜保险丝中，通常使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚碳酸酯(pc)等材料作为基底，然后添加导电剂和阻燃剂等成分，制成薄膜形式，并通过印刷方式形成保险丝。然而，现有一次性薄膜保险丝硅胶材料在熔断过程中会产生火花和燃烧现象，这可能对电子电气设备造成二次损害，难以达到阻燃和灭弧效果。因此，需要一种新型的一次性薄膜保险丝材料，以提高其阻燃性能和安全性。


技术实现要素：

3.本技术目的在于针对当前技术的不足，提供一种一次性薄膜保险丝用硅胶及其制备方法，该一次性薄膜保险丝可以在电子电气设备中有效保护电路，并减少火花和燃烧可能带来的二次损害。
4.第一方面，本技术提供一种一次性薄膜保险丝用硅胶采用如下技术方案：一种一次性薄膜保险丝用硅胶，包括以下质量份数的原料：硅胶组合物85-90份、抗电弧剂10-15份、阻燃剂15-20份，表面活性剂3-6份，其中，所述表面活性剂为有机硅琥珀酸酯表面活性剂、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷中的至少一种，所述硅胶的厚度为0.02-0.09mm。
5.通过采用上述技术方案，本技术中一次性薄膜保险丝的原料包括硅胶组合物、抗电弧剂、阻燃剂和表面活性剂，各组分的作用及其协同作用如下：硅胶组合物：硅胶是一种高分子材料，具有良好的绝缘性能和耐高温性能，硅胶组合物作为基础材料，起到增强保险丝的结构强度和保护电路的作用。抗电弧剂：抗电弧剂能够在瞬间发生的高电流时形成可靠的电弧击穿路径，避免电弧蔓延，抗电弧剂的添加可以提高保险丝的瞬态响应速度和电弧灭除能力，保护电路免受短路等故障引起的过电流损害。阻燃剂：阻燃剂能够提高材料的阻燃性能，减少火灾发生时的火焰蔓延和有毒气体释放，阻燃剂的添加可以提高保险丝的耐火性能，确保在过电流造成的短路情况下保险丝能够迅速熔断，并防止火灾的发生。表面活性剂：表面活性剂具有降低表面张力、改善材料界面性能的作用，表面活性剂的添加主要用于提高阻燃剂和抗电弧剂与硅胶的分散性和相容性，使其均匀分散在硅胶组合物中，从而提高保险丝的整体性能。这些组分在一次性薄膜保险丝中的协同作用达到以下效果：厚度低于0.1mm：通过合理的配方设计和材料加工工艺，各组分的协同作用使一次性薄膜保险丝的厚度控制在较低的范围内，以满足薄型化的要求。阻燃性能达到v0级别：阻燃剂的添加以及表面活性剂的辅助作用可以提高保险丝的阻燃性能，使其满足v0级别的要求，有效防
止火灾的发生。离火自熄：薄膜保险丝中的硅胶组合物具有良好的耐高温性能，在过电流瞬间熔断后，保险丝能够自动熄灭，消除火焰并停止电流传导，确保电路的安全性。在50a、32v下灭弧：抗电弧剂和阻燃剂的添加以及表面活性剂的协同作用使保险丝在过电流情况下能够迅速熔断并灭弧，保护电路免受过电流的损害。
6.优选的，所述表面活性剂为有机硅琥珀酸酯表面活性剂、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷中按照质量比为8:2-5:1-3的组合物。
7.通过采用上述技术方案，表面活性剂在硅胶组合物中起到分散作用，使抗电弧剂和阻燃剂均匀地分散在硅胶中，确保材料的性能稳定性和一致性。硅胶组合物中的阻燃剂和抗电弧剂的良好分散性，可以提高薄膜保险丝的阻燃性能和电弧抑制效果。提高与硅胶的相容性：通过有机硅改性，表面活性剂能够与硅胶形成良好的相容性。这有助于表面活性剂与硅胶的相互作用，促进其在薄膜保险丝中的均匀分布和稳定性，同时减少材料的分相，提高材料的物理性能。
8.优选的，所述有机硅琥珀酸酯表面活性剂合成方法为：在1l三口烧瓶中，加入paps150g、ma86g和催化剂ptsa1.4g，再加入丙酮200g，搅拌均匀，升温至90℃，反应至体系羟值含量接近零时停止，得到淡黄色黏稠液体pmps，即有机硅琥珀酸酯表面活性剂。
9.通过采用上述技术方案，有机硅琥珀酸酯表面活性剂在一次性薄膜保险丝中的作用是改善阻燃剂和抗电弧剂的分散性并提高与硅胶的相容性，从而促进阻燃剂和抗电弧剂的均匀分散和稳定性。这种协同作用能够实现一次性薄膜保险丝的阻燃、抗电弧性能的要求，确保薄膜保险丝在特定电流和电压下能够及时自熄和灭弧。
10.优选的，所述硅胶组合物，包括以下质量份数的原料：苯基甲基硅树脂50-60份、乙烯基三烷氧基硅烷10-20份、氢氧化二甲基硅氧烷10-20份、白炭黑10-15份。
11.通过采用上述技术方案，硅胶组合物的作用是作为主要的基质材料，具有良好的柔软性和绝缘性能。其中，苯基甲基硅树脂具有较高的硬度和耐热性，乙氧基硅氧烷具有较好的流动性和加工性能，乙烯基三烷氧基硅烷和氢氧化二甲基硅氧烷，增强了硅胶的耐高温性能和抗拉强度；白炭黑则用作填充剂，增加硅胶的强度和稠度。
12.优选的，所述抗电弧剂为三氯化磷、过氯酸钠、硼酸铵中至少二种。
13.通过采用上述技术方案，抗电弧剂的作用是增强其抗电弧性能。三氯化磷和过氯酸钠能够在电弧发生时生成高热和高压气体，形成一个强大的不可燃性保护层，从而防止电弧在保险丝中持续传播和烧穿。硼酸铵在其中的作用是作为协同剂，能够增强抗电弧剂的效果。三氯化磷和过氯酸钠的协同作用是增加保险丝对电弧的抑制能力。三氯化磷主要起到增加气体产生量的作用，而过氯酸钠则起到提高高温下气体产生速率的作用。两者的协同作用可以使电弧抑制更加迅速和有效。硼酸铵能够与气体生成物中的氢氟酸反应，生成氟硼酸，进一步提高气体的抗燃性和抑制电弧的能力。硼酸铵还能够在高温下产生熔融物质，形成导电层，进一步抑制电弧的传播。综上所述，三氯化磷、过氯酸钠和硼酸铵在一次性薄膜保险丝中起到抗电弧和阻燃的作用，并通过协同作用增强了抗电弧剂的效果，提高了保险丝的安全性能。
14.优选的，所述阻燃剂为纳米氢氧化镁、十溴二苯醚、氢氧化铝、硼酸锌中的任意两种。
15.优选的，在阻燃性能方面，能够达到v0级别；在灭弧性能方面，在50a、32v下能够有
效灭弧。
16.通过采用上述技术方案，阻燃剂包括纳米氢氧化镁、十溴二苯醚、氢氧化铝和硼酸锌中的任意两种。它们的作用是通过以下方式实现阻燃效果及其协同作用：纳米氢氧化镁：该阻燃剂可以发生热分解反应，吸收大量热量并释放水蒸气，从而降低材料的温度，延缓火焰传播速度，并起到阻止氧气进入材料内部的作用。十溴二苯醚：该阻燃剂对于各种有机物都有很高的阻燃效果，能够降低火焰的燃烧速度，并在高温下生成炭化物层，阻止燃烧产物的释放。氢氧化铝：该阻燃剂在高温下分解产生水蒸气，吸收热量，降低材料温度，并生成具有阻燃作用的铝氧化物层，阻止火焰的燃烧。硼酸锌：该阻燃剂通过在高温下分解产生水蒸气和二氧化碳，吸收热量，降低材料温度，并生成抑制火焰传播的遮盖层。本技术中，纳米氢氧化镁、十溴二苯醚、氢氧化铝和硼酸锌的组合能够协同作用，发挥更好的阻燃效果。由于不同阻燃剂具有不同的物化性质和阻燃机制，它们可以相互补充，增强阻燃效果，提供更高的阻燃性能。
17.第二方面，本技术提供一种一次性薄膜保险丝用硅胶的制备方法，采用如下的技术方案：一种一次性薄膜保险丝用硅胶的制备方法，采用上述一次性薄膜保险丝用硅胶的原料，包括以下步骤：s1、按照质量份数，将硅胶组合物、阻燃剂和抗电弧剂混合均匀；s2、按照质量份数，加入表面活性剂，进行搅拌、混合、均质处理；s3、进行流延工艺，得到薄膜形状；s4、进行固化、切割处理，得到一次性薄膜保险丝用硅胶。
18.优选的，在步骤s3中，所述流延工艺，流延的流速为0.3-0.6米/秒。
19.优选的，在步骤s4中，所述固化，其温度为120-150℃。
20.综上所述，本技术的有益技术效果：本技术通过使用硅胶组合物作为基材，并在其中加入阻燃剂和抗电弧剂，能够有效提高薄膜保险丝的阻燃等级，并通过添加有机硅琥珀酸酯表面活性剂提高阻燃剂和抗电弧剂的分散性以及与硅胶的相容性，使其具有厚度低于0.1mm、离火自熄，且在50a、32v下能够有效灭弧。
具体实施方式
21.下面将结合实施例对本技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本技术，而不应视为限制本技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
22.实施例1一种一次性薄膜保险丝用硅胶，包括以下质量份数的原料：硅胶组合物85g、三氯化磷5g、过氯酸钠5g、纳米氢氧化镁7g、十溴二苯醚8g，表面活性剂3g，所述表面活性剂为有机硅琥珀酸酯表面活性剂，所述硅胶的厚度为0.02mm，所述有机硅琥珀酸酯表面活性剂合成方法为：在1l三口烧瓶中，加入paps150g、ma86g和催化剂ptsa1.4g，再加入丙酮200g，搅拌均匀，升温至90℃，反应至体系羟值含量接近零时停止，得到淡黄色黏稠液体pmps，即有机硅琥珀酸酯表面活性剂。所述硅胶组合物，包括以下质量份数的原料：苯基甲基硅树脂
50g、乙烯基三烷氧基硅烷10g、氢氧化二甲基硅氧烷10g、白炭黑10g。
23.一种一次性薄膜保险丝用硅胶的制备方法，采用上述原料，包括以下步骤：s1、将硅胶组合物、三氯化磷、过氯酸钠和纳米氢氧化镁、十溴二苯醚混合均匀；s2、加入表面活性剂，进行搅拌、混合、均质处理；s3、进行流延工艺，流延的流速为0.3米/秒，得到薄膜形状；s4、进行固化，其温度为120℃，切割处理，得到一次性薄膜保险丝用硅胶。
24.实施例2一种一次性薄膜保险丝用硅胶，包括以下质量份数的原料：硅胶组合物90g、三氯化磷7g、硼酸铵8g、纳米氢氧化镁10g、氢氧化铝10g，表面活性剂6g，所述表面活性剂为二甲基硅油，所述硅胶的厚度为0.09mm。所述硅胶组合物，包括以下质量份数的原料：苯基甲基硅树脂60g、乙烯基三烷氧基硅烷20g、氢氧化二甲基硅氧烷20g、白炭黑15g。
25.一种一次性薄膜保险丝用硅胶的制备方法，采用上述原料，包括以下步骤：s1、将硅胶组合物、三氯化磷、硼酸铵和纳米氢氧化镁、氢氧化铝混合均匀；s2、加入表面活性剂，进行搅拌、混合、均质处理；s3、进行流延工艺，流延的流速为0.6米/秒，得到薄膜形状；s4、进行固化，其温度为150℃，切割处理，得到一次性薄膜保险丝用硅胶。
26.实施例3一种一次性薄膜保险丝用硅胶，包括以下质量份数的原料：硅胶组合物87g、过氯酸钠6g、硼酸铵6g、纳米氢氧化镁9g、硼酸锌9g，表面活性剂5g，其中，所述表面活性剂为甲基三甲氧基硅烷，所述硅胶的厚度为0.06mm。所述硅胶组合物，包括以下质量份数的原料：苯基甲基硅树脂55g、乙烯基三烷氧基硅烷15g、氢氧化二甲基硅氧烷15g、白炭黑13g。
27.一种一次性薄膜保险丝用硅胶的制备方法，采用上述原料，包括以下步骤：s1、将硅胶组合物、过氯酸钠、硼酸铵和纳米氢氧化镁、硼酸锌混合均匀；s2、加入表面活性剂，进行搅拌、混合、均质处理；s3、进行流延工艺，流延的流速为0.5米/秒，得到薄膜形状；s4、进行固化，其温度为135℃，切割处理，得到一次性薄膜保险丝用硅胶。
28.实施例4一种一次性薄膜保险丝用硅胶，包括以下质量份数的原料：硅胶组合物88g、三氯化磷4g、过氯酸钠4g、硼酸铵4g、十溴二苯醚9g、硼酸锌9g，表面活性剂5g，其中，所述表面活性剂为有机硅琥珀酸酯表面活性剂、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷中按照质量比8:2:1的组合，所述硅胶的厚度为0.07mm。所述有机硅琥珀酸酯表面活性剂合成方法为：在1l三口烧瓶中，加入paps150g、ma86g和催化剂ptsa1.4g，再加入丙酮200g，搅拌均匀，升温至90℃，反应至体系羟值含量接近零时停止，得到淡黄色黏稠液体pmps，即有机硅琥珀酸酯表面活性剂。所述硅胶组合物，包括以下质量份数的原料：苯基甲基硅树脂55g、乙烯基三烷氧基硅烷15g、氢氧化二甲基硅氧烷15g、白炭黑13g。
29.一种一次性薄膜保险丝用硅胶的制备方法，采用上述原料，包括以下步骤：s1、将硅胶组合物、三氯化磷、过氯酸钠、硼酸铵和十溴二苯醚、氢氧化铝混合均匀；s2、加入表面活性剂，进行搅拌、混合、均质处理；
s3、进行流延工艺，流延的流速为0.5米/秒，得到薄膜形状；s4、进行固化，其温度为140℃，切割处理，得到一次性薄膜保险丝用硅胶。
30.实施例5与实施例4相同，不同之处，在于所述表面活性剂为有机硅琥珀酸酯表面活性剂、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷中按照质量比为8:3:2的组合物，所述阻燃剂为十溴二苯醚9g、氢氧化铝9g。
31.实施例6与实施例4相同，不同之处，在于所述表面活性剂为有机硅琥珀酸酯表面活性剂、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷中按照质量比为8:5:3的组合物，所述阻燃剂为氢氧化铝9g、硼酸锌9g。
32.对比例1与实施例4相同，不同之处，在于阻燃剂为纳米氢氧化镁18g。
33.对比例2与实施例4相同，不同之处，在于阻燃剂为十溴二苯醚18g。
34.对比例3与实施例4相同，不同之处，在于阻燃剂为氢氧化铝18g。
35.对比例4与实施例4相同，不同之处，在于阻燃剂为硼酸锌18g。
36.性质测试阻燃性：通过注射成型制成125
×
13
×
1.6mm，根据gb/t2408-2008标准进行测试；灭弧特性：在室温25℃条件下，将硅胶保险丝，放入测试电路中，并将电流50a和电压32v施加到保险丝上，观察其是否正确灭弧。
37.将实施例1-6和对比例1-4制得一次性薄膜保险丝用硅胶进行性能测试，结果如表1所示。
38.表1
由表1可知，实施例1和实施例4-6制得的一次性薄膜保险丝用硅胶的阻燃等级为v-0，为阻燃等级最高级，具有非常优异的阻燃性能，在50a、32v,室温25℃条件下，一次性薄膜保险丝正确灭弧。
39.从表1可知，实施例4和对比例1-4制得的一次性薄膜保险丝用硅胶对比分析，采用所述阻燃剂为纳米氢氧化镁、十溴二苯醚、氢氧化铝、硼酸锌中的任意两种比其单独一种的阻燃等级高，耐阻燃好。
40.由表1可知，实施例2-3和实施例4-6制得的一次性薄膜保险丝用硅胶对比分析，采用所述表面活性剂为有机硅琥珀酸酯表面活性剂、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷中按照质量比为8:2-5:1-3的组合物获得的一次性薄膜保险丝用硅胶的阻燃性比单独的二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷的阻燃等级高，耐阻燃好。
41.由表1可知，实施例2-3和实施例1制得的一次性薄膜保险丝用硅胶对比分析，采用表面活性剂为有机硅琥珀酸酯表面活性剂获得的一次性薄膜保险丝用硅胶的阻燃性比二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷获得一次性薄膜保险丝用硅胶的阻燃等级高，耐阻燃好，这是因为有机硅琥珀酸酯表面活性剂不仅改善阻燃剂和抗电弧剂的分散性，更重要是与硅胶的相容性好，从而实现一次性薄膜保险丝的阻燃、抗电弧性能的要求，确保薄膜保险丝在特定电流和电压下能够及时自熄和灭弧。
42.以上实施例仅用以解释说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管上述实施例对本发明进行了具体的说明，相关技术人员应当理解，依然可对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改和等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。

技术特征：
1.一种一次性薄膜保险丝用硅胶，其特征在于，包括以下质量份数的原料：硅胶组合物85-90份、抗电弧剂10-15份、阻燃剂15-20份，表面活性剂3-6份，其中，所述表面活性剂为有机硅琥珀酸酯表面活性剂、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷中的至少一种，所述硅胶的厚度为0.02-0.09mm。2.根据权利要求1所述一种一次性薄膜保险丝用硅胶，其特征在于，所述表面活性剂为有机硅琥珀酸酯表面活性剂、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷中按照质量比为8:2-5:1-3的组合物。3.根据权利要求1或2所述一种一次性薄膜保险丝用硅胶，其特征在于，所述有机硅琥珀酸酯表面活性剂合成方法为：在1l三口烧瓶中，加入 paps150g、ma86g和催化剂ptsa1.4g，再加入丙酮200g，搅拌均匀，升温至90℃，反应至体系羟值含量为零时停止，得到淡黄色黏稠液体pmps，即有机硅琥珀酸酯表面活性剂。4.根据权利要求1所述一种一次性薄膜保险丝用硅胶，其特征在于，所述硅胶组合物，包括以下质量份数的原料：苯基甲基硅树脂50-60份、乙烯基三烷氧基硅烷10-20份、氢氧化二甲基硅氧烷10-20份、白炭黑10-15份。5.根据权利要求1所述一种一次性薄膜保险丝用硅胶，其特征在于，所述抗电弧剂为三氯化磷、过氯酸钠、硼酸铵中至少二种。6.根据权利要求1所述一种一次性薄膜保险丝用硅胶，其特征在于，所述阻燃剂为纳米氢氧化镁、 十溴二苯醚、氢氧化铝、硼酸锌中的任意两种。7.根据权利要求1所述一种一次性薄膜保险丝用硅胶，其特征在于，在阻燃性能方面，能够达到v0级别；在灭弧性能方面，在50a、32v下能够有效灭弧。8.一种一次性薄膜保险丝用硅胶的制备方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述一次性薄膜保险丝用硅胶的原料，包括以下步骤：s1、按照质量份数，将硅胶组合物、阻燃剂和抗电弧剂混合均匀；s2、按照质量份数，加入表面活性剂，进行搅拌、混合、均质处理；s3、进行流延工艺，得到薄膜形状；s4、进行固化、切割处理。9.根据权利要求8所述一种一次性薄膜保险丝用硅胶的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，所述流延工艺，流延的流速为0.3-0.6米/秒。10.根据权利要求8所述一种一次性薄膜保险丝用硅胶的制备方法，其特征在于，在步骤s4中，所述固化，其温度为120-150℃。

技术总结
本申请涉及电气技术领域，尤其涉及一种一次性薄膜保险丝用硅胶及其制备方法。一种一次性薄膜保险丝用硅胶，包括以下质量份数的原料：硅胶组合物85-90份、抗电弧剂10-15份、阻燃剂15-20份，表面活性剂3-6份，所述表面活性剂为有机硅琥珀酸酯表面活性剂、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷中的至少一种，所述硅胶的厚度为0.02-0.09mm。本申请通过使用硅胶组合物作为基材，并在其中加入阻燃剂和抗电弧剂，能够有效提高薄膜保险丝的阻燃等级，并通过添加有机硅琥珀酸酯表面活性剂提高阻燃剂和抗电弧剂的分散性以及与硅胶的相容性，且在50A、32V下能够有效灭弧。下能够有效灭弧。


技术研发人员：林传文 兰盛良
受保护的技术使用者：厦门敦特电子科技有限公司
技术研发日：2023.07.27
技术公布日：2023/10/15