CN102585513A - 一种应用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于特种橡胶技术和中高压电气领域，是对现有技术的一种彻底改进，具体涉及一种用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料及其制备方法。本发明成份组分以质量份计如下：硅橡胶生胶100份；补强剂5～25份；阻燃剂80～130份；内脱模剂0.1～0.8份；色母0.8～2份；防结构化控制剂0.8～2份；氧化锌5～15份；硅烷偶联剂1～2份；羟基硅油1～5份；硫化剂0.8～3份。本发明与现有EPDM橡胶相比：耐漏电起痕和电蚀损性可以达到TMA4.5，具有持久憎水性，介电常数和节点强度数据优良，湿电性很好；可以注射成型而不会像EPDM那样分布不均容易引起电场集中；硫化速度很快，效率高节省成本。
Description
技术领域
本发明属于特种橡胶技术和中高压电气领域，是引用了一种新的材料取代传统的乙丙橡胶的改进，具体涉及一种欧式系类中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料及其制备方法。
技术背景
在电气电缆行业中，凡是符合DIN47636标准的电缆附件简称为欧式电缆附件。原来行业所用的电缆附件所用的绝缘材料为三元乙丙橡胶(EPDM)。但是在使用中发现硅橡胶更耐高温，抗紫外线和抗氧化，憎水性更强，耐电弧性和对人体的亲和性更好。
使用硅橡胶代替传统EPDM绝缘材料，主要是针对相对于传统的模压工艺，欧式电缆附件主要采用新型的注射工艺。模压工艺成型除了对胶料的硬度有一定要求外，对流动性几乎没有什么要求，而注射工艺对流动性要求就很高，因为胶料的流动性决定了绝缘层内部的应力分布，进而决定电场分布。
所以应用于欧式系列的电缆附件注射用的固体硅橡胶在传统的胶料上有新的要求：
1)在传统低速低压的注射工艺上，我们实现高压快速注射的新理念，要求我们的硅橡胶具有良好的流动性；
2)相对传统的低温注射，要求我们的硅橡胶在较高的塑化温度及注射温度下，即使时间较长，也不会出现硫化、结块等现象。
申请号为201010591839.9的中国专利描述了一种复合绝缘子用硅橡胶，产品力学性能较好，但是使用时需要返炼，加入过多的添加剂导致产品有气味，电学性能不高，加入过多的不可预料材质导致绝缘胶击穿电压强度降低，只能做到18KV/MM。
发明内容
本发明就是针对以上需要设计的一款用于欧式系列电缆附件的固体硅橡胶绝缘混炼胶及其制备方法，通过使用本身具有优良绝缘性的规定分子量的甲基乙烯基硅橡胶，补强材料补强后添加大量环保型阻燃材料以及其他辅料经过捏炼，抽真空，过滤，出片，加交联剂等步骤最后形成的稳定的混合物的过程。
为解决上述技术问题，本发明一种应用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料，该绝缘胶料成份组分如下，均为质量份：
进一步地，所述硅橡胶为分子量为45万至61万的甲基乙烯基硅橡胶。
进一步地，所述补强剂为气相法白炭黑，比表面积为150～200m2/g。
进一步地，所述阻燃剂为环保阻燃剂氢氧化铝，细度为1250目；所述内脱模剂为聚四氟乙烯粉体预制式脱模剂。
进一步地，所述色粉为通用炉黑N660，325目筛余物％≤0.05；所述防结构化控制剂为六甲基二硅氮烷，纯度＞99.9％。
进一步地，所述氧化锌为间接法氧化锌，纯度≥99.7％；所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。
进一步地，所述羟基硅油为线形聚二甲基硅氧烷，端基为含量8％羟基；所述硫化剂为2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷，活性物质含量为50％。
如上所述的一种用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料的制备方法，包括如下步骤：
1)投料
开动捏合机，升温至140℃后，加入按质量分数计的硅橡胶生胶100份，内脱模剂0.1～0.8份，色粉0.8～2份，氧化锌5～15份；封闭捏合室混炼，当温度重新上升至135℃～140℃时，快速加入阻燃剂40～65份和补强剂2.5～12.5份；封闭捏合室继续升温至135℃～140℃，加入阻燃剂40～65份，补强剂2.5～12.5，硅烷偶联剂1～2份和羟基硅油1～5份，防结构化控制剂0.8～2份，捏合升温到150℃。
2)捏合、抽真空
升温至165℃抽真空，真空度为0.07～0.08，等胶料温度下降至45～50℃时，将胶料取出，停放。
3)开炼
进入开炼车间，在开放式炼胶机上加硫化剂0.8～3份，薄通4次以上，打三角包8次后出片。
4)保存、使用
出片后的胶料用塑料薄膜卷取起来，停放，返炼即可使用。
进一步地，步骤1)中温度重新上升至135℃～140℃所需的时间为5～8分钟；捏合升温到150℃的所需的时间为80分钟。
进一步地，步骤2)中抽真空的步骤为：关掉加热器，让设备继续捏合直至胶料逐步降温至45～50℃；所述降温至45～50℃所需的时间为80～90分钟；所述停放条件为：在停放区停放24小时以上，
进一步地，步骤4)中所述停放时间为48小时以上。
本发明具有如下有益效果：
1)采用添加内脱模剂、增加新的添加剂(如聚四氟类)改善胶料的流动性，配合合适的原材料，以满足我们注射工艺的需要；
2)通过活性基团与无机填料结合，得到一种硫化速度快，高机械性能与良好绝缘电气性能的胶料；
3)开炼时不粘辊，硫化时候不粘模具，配方内含有的防结构化控制机使胶料可以随意保存不需要过多的返炼，产品次品率低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步处理，但本发明并不限于以下实施例。
表1为实施例1～2与专利号为201010591839.9的对比文件的相关性能参数对比，其中对比文件的数据是按照对比文件的配方、实验步骤重复实施实验得到的。
实施例1：
一种应用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料，该绝缘胶料成份组分如下，均为质量份：
如上所述的一种用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料的制备方法，包括如下步骤：
1)投料
开动捏合机，升温至140℃后，加入按质量分数计的甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，聚四氟乙烯粉体预制式脱模剂0.3份，通用炉黑N6600.8份，间接法氧化锌8份；封闭捏合室混炼，5分钟后，当温度重新上升至135℃时，快速加入氢氧化铝60份和气相法白炭黑12.5份；封闭捏合室继续升温至135℃，加入氢氧化铝60份，气相法白炭黑12.5，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷1.2份和线形聚二甲基硅氧烷5份，六甲基二硅氮烷0.8份，80分钟后，捏合升温到150℃。
2)捏合、抽真空
升温至165℃抽真空，真空度为0.07，关掉加热器，让设备继续捏合，90分钟后等胶料温度下降至45℃时，将胶料取出，在停放区停放24小时。
3)开炼
进入开炼车间，在开放式炼胶机上加2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷1.5份，薄通4次，打三角包8次后出片。
4)保存、使用
出片后的胶料用塑料薄膜卷取起来，在仓库停放48小时，返炼即可使用。
实施例2：
一种应用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料，该绝缘胶料成份组分如下，均为质量份：
如上所述的一种用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料的制备方法，包括如下步骤：
1)投料
开动捏合机，升温至140℃后，加入按质量分数计的甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，聚四氟乙烯粉体预制式脱模剂0.3份，通用炉黑N660 0.8份，间接法氧化锌5份；封闭捏合室混炼，8分钟后，当温度重新上升至140℃时，快速加入氢氧化铝65份和气相法白炭黑10份；封闭捏合室继续升温至140℃，加入氢氧化铝65份，气相法白炭黑10份，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷1.5份和线形聚二甲基硅氧烷5份，六甲基二硅氮烷1份，80分钟后，捏合升温到150℃。
2)捏合、抽真空
升温至165℃抽真空，真空度为0.08，关掉加热器，让设备继续捏合，80分钟后等胶料温度下降至50℃时，将胶料取出，在停放区停放24小时。
3)开炼
进入开炼车间，在开放式炼胶机上加2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷1.6份，薄通4次，打三角包8次后出片。
4)保存、使用
出片后的胶料用塑料薄膜卷取起来，在仓库停放48小时，返炼即可使用。
实施例3：
一种应用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料，该绝缘胶料成份组分如下，均为质量份：
如上所述的一种用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料的制备方法，包括如下步骤：
1)投料
开动捏合机，升温至140℃后，加入按质量分数计的甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，聚四氟乙烯粉体预制式脱模剂0.1份，通用炉黑N6602份，间接法氧化锌15份；封闭捏合室混炼，8分钟后，当温度重新上升至140℃时，快速加入氢氧化铝40份和气相法白炭黑2.5份；封闭捏合室继续升温至140℃，加入氢氧化铝40份，气相法白炭黑2.5份，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷1份和线形聚二甲基硅氧烷1份，六甲基二硅氮烷2份，80分钟后，捏合升温到150℃。
2)捏合、抽真空
升温至165℃抽真空，真空度为0.08，关掉加热器，让设备继续捏合，80分钟后等胶料温度下降至50℃时，将胶料取出，在停放区停放30小时。
3)开炼
进入开炼车间，在开放式炼胶机上加2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷0.8份，薄通6次，打三角包8次后出片。
4)保存、使用
出片后的胶料用塑料薄膜卷取起来，在仓库停放60小时，返炼即可使用。
实施例4：
一种应用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料，该绝缘胶料成份组分如下，均为质量份：
如上所述的一种用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料的制备方法，包括如下步骤：
1)投料
开动捏合机，升温至140℃后，加入按质量分数计的甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，聚四氟乙烯粉体预制式脱模剂0.1份，通用炉黑N660 2份，间接法氧化锌15份；封闭捏合室混炼，6分钟后，当温度重新上升至140℃时，快速加入氢氧化铝40份和气相法白炭黑2.5份；封闭捏合室继续升温至140℃，加入氢氧化铝40份，气相法白炭黑2.5份，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷1份和线形聚二甲基硅氧烷1份，六甲基二硅氮烷2份，80分钟后，捏合升温到150℃。
2)捏合、抽真空
升温至165℃抽真空，真空度为0.08，关掉加热器，让设备继续捏合，80分钟后等胶料温度下降至50℃时，将胶料取出，在停放区停放30小时。
3)开炼
进入开炼车间，在开放式炼胶机上加2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷0.8份，薄通6次，打三角包8次后出片。
4)保存、使用
出片后的胶料用塑料薄膜卷取起来，在仓库停放55小时，返炼即可使用。
实施例5：
一种应用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料，该绝缘胶料成份组分如下，均为质量份：
如上所述的一种用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料的制备方法，包括如下步骤：
1)投料
开动捏合机，升温至140℃后，加入按质量分数计的甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，聚四氟乙烯粉体预制式脱模剂0.1份，通用炉黑N660 2份，间接法氧化锌15份；封闭捏合室混炼，6分钟后，当温度重新上升至140℃时，快速加入氢氧化铝40份和气相法白炭黑2.5份；封闭捏合室继续升温至140℃，加入氢氧化铝40份，气相法白炭黑2.5份，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷2份和线形聚二甲基硅氧烷1份，六甲基二硅氮烷2份，80分钟后，捏合升温到150℃。
2)捏合、抽真空
升温至165℃抽真空，真空度为0.08，关掉加热器，让设备继续捏合，80分钟后等胶料温度下降至50℃时，将胶料取出，在停放区停放40小时。
3)开炼
进入开炼车间，在开放式炼胶机上加2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷3份，薄通7次，打三角包8次后出片。
4)保存、使用
出片后的胶料用塑料薄膜卷取起来，在仓库停放48小时，返炼即可使用。
表1
由表1可以看出，和对比文件相比，虽然本发明的拉伸强度和撕裂强度不如对比文件，但是电性能方面更加优异，更能满足绝缘的功能。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料，其特征在于，该绝缘胶料成份组分如下，均为质量份：
2.根据权利要求1所述的一种用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料，其特征在于，所述硅橡胶为分子量为45～61万的甲基乙烯基硅橡胶；所述补强剂为气相法白炭黑，比表面积为150～200m2/g。
3.根据权利要求1所述的一种用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料，其特征在于，所述阻燃剂为环保阻燃剂氢氧化铝，细度为1250目；所述内脱模剂为聚四氟乙烯粉体预制式脱模剂。
4.根据权利要求1所述的一种用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料，其特征在于，所述色粉为通用炉黑N660，325目筛余物％≤0.05；所述防结构化控制剂为六甲基二硅氮烷，纯度＞99.9％。
5.根据权利要求1所述的一种用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料，其特征在于，所述氧化锌为间接法氧化锌，纯度≥99.7％；所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。
6.根据权利要求1所述的一种用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料，其特征在于，所述羟基硅油为线形聚二甲基硅氧烷，端基为含量8％羟基；所述硫化剂为2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷，活性物质含量为50％。
7.如权利要求1～6任一所述的一种用于欧式系列中高压电缆附件的硅橡胶绝缘胶料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)投料
开动捏合机，升温至140℃后，加入按质量分数计的硅橡胶生胶100份，内脱模剂0.1～0.8份，色粉0.8～2份，氧化锌5～15份；封闭捏合室混炼，当温度重新上升至135℃～140℃时，快速加入阻燃剂40～65份和补强剂2.5～12.5份；封闭捏合室继续升温至135℃～140℃，加入阻燃剂40～65份，补强剂2.5～12.5，硅烷偶联剂1～2份和羟基硅油1～5份，防结构化控制剂0.8～2份，捏合升温到150℃；
2)捏合、抽真空
升温至165℃抽真空，真空度为0.07～0.08，等胶料温度下降至45～50℃时，将胶料取出，停放；
3)开炼
进入开炼车间，在开放式炼胶机上加硫化剂0.8～3份，薄通4次以上，打三角包8次后出片；
4)保存、使用
出片后的胶料用塑料薄膜卷取起来，停放，返炼即可使用。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中温度重新上升至135℃～140℃所需的时间为5～8分钟；捏合升温到150℃的所需的时间为80分钟。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中抽真空的步骤为：关掉加热器，让设备继续捏合直至胶料逐步降温至45～50℃；所述降温至45～50℃所需的时间为80～90分钟；所述停放条件为：在停放区停放24小时以上。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述停放时间为48小时以上。
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