CN103756329B - 一种应用于电力电缆附件的绝缘橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种应用于电力电缆附件的绝缘橡胶及其制备方法；本发明包括质量份比计算的甲基乙烯基硅橡胶60～80％、二苯基硅二醇0.2～5％、甲基硅油1～5％、二氧化硅10～20％、钛白粉5～15％、光稳定剂0.3～2％、铂金硫化剂0.1～2％、颜料1～5％。本发明主要用于10～35kV可分离屏蔽式电缆附件，不仅具有较高绝缘电阻优异的电性能，且-100℃～l80℃下连续使用不失其弹性，表现其优异的变形性能，同时具有良好的导热性、憎水性和优异的机械性能。

Description

一种应用于电力电缆附件的绝缘橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种应用于电力电缆附件的绝缘橡胶及其制备方法，其用于10～35kV可分离屏蔽式电缆附件。

背景技术

在众多的合成橡胶中，硅橡胶是在其中的佼佼者。它不仅无味无毒，能抵御严寒，而且具有优异的耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化等性能，硅橡胶突出的性能是使用温度宽广，其能在-60℃（或更低的温度）至+250℃（或更高的温度）下长期使用而不失原有的强度和弹性。因而使得其在现代工业中广泛使用。但硅橡胶的抗张强度和抗撕裂强度等机械性能较差，在常温下其物理机械性能不及大多数合成橡胶，且除腈硅、氟硅橡胶外，一般的硅橡胶耐油、耐溶剂性能欠佳，故硅橡胶不宜用于普通条件的场合。而现有的有机过氧化物交联型硅橡胶硫化时产生白色絮状副产物，具有腐蚀性气体和需要在180℃高温下固化的缺点，不仅环保、消耗能源，而且其物理机械性能较差等。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种高物理机械性能的应用于电力电缆附件的绝缘橡胶。

本发明的目的之二是提供所述应用于电力电缆附件的绝缘橡胶的制备方法，该方法不仅对环境友好，而且能耗低。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种应用于电力电缆附件的绝缘橡胶，包括按照质量比计算的以下物质：

较佳地，所述二氧化硅为气相法白炭黑；气相法白炭黑作为补强剂，其分子式为SiO₂，曾白色蓬松粉沫，多孔性、无毒无味无污染，耐高温。本发明主要利用其化学惰性以及特殊的触变性能明显改善橡胶制品的抗拉强度，抗撕裂性和耐磨性，与其他组分配合，使最终所得应用于电力电缆附件的绝缘橡胶及其制备方法的强度提高数十倍。

较佳地，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂；可选光稳定剂622、光稳定剂770、光稳定剂944、光稳定剂783、光稳定剂791、光稳定剂3853、光稳定剂292或光稳定剂123等。受阻胺光稳定剂的化学结构为具有空间位阻效应的哌啶衍生物，其中R为H、取代烷基或取代烷氧基，A为连接受阻哌啶基的辅助基团。

其中，所述铂金硫化剂为铂金硫化剂A与铂金硫化剂B的组合物。其中铂金硫化剂A为化剂C-100A，铂金硫化剂B为C-100B，他们是属白金加成型的硅胶架桥剂，交联后的硅胶制品可达到FDA的要求，其主要成分为白金催化剂、有机硅聚合物、有机硅交联剂和延迟剂。其物理特性：(使用KE-951U胶测试)外观：乳白色或微黄半透明体，比重（23℃）0.9～1.0，硬度(ShoreA)49～51，抗张强度(Mpa)10～13，拉断伸长率(％)500～530，抗裂强度(KN/m)24～27，压缩永久率％(100℃/22h)≤5。

制备所述应用于电力电缆附件的绝缘橡胶的方法，包括如下制备步骤：

步骤一、先将所述量的甲基乙烯基硅橡胶、二苯基硅二醇、甲基硅油、二氧化硅、钛白粉和光稳定剂，按照顺序依次投入到捏合机内进行捏合，然后取出捏合后的胶料投入到开炼机中进行混炼，接着将混炼后的胶料进行过滤，过滤后得到母胶；

步骤二、先按所述量分别称量母胶、铂金硫化剂、颜料，然后将它们投入过滤胶料进行混炼，混炼后得到所述应用于电力电缆附件的绝缘橡胶。应用于电力电缆附件的绝缘橡胶放进装有模具的橡胶注射机上注射成型，经110℃～180℃，5～10min交联成型，得到最终需要的具有一定结构的产品。

其中，步骤二可以是：将步骤一所的母胶投入到开炼机中炼透、炼软、包辊后先加入颜料混炼均匀，接着再加入铂金硫化剂A混炼均匀，得到为A母胶；接着将铂金硫化剂B分多次加入到A母胶中，混炼均匀后得到所述应用于电力电缆附件的绝缘橡胶；出片（厚度10mm±2mm）待生产。

步骤二还可以是：先将1/2量的母胶投入到开炼机中炼透、炼软、包辊后先加入颜料混炼均匀，接着加入铂金硫化剂A混炼均匀后得到A母胶；

再将另1/2量的母胶投入到开炼机中炼透、炼软、包辊后加入铂金硫化剂B混炼均匀得到B母胶；

最后将A母胶、B母胶投入到混炼机中进行混炼，混炼均匀后得到所述应用于电力电缆附件的绝缘橡胶；出片（厚度10mm±2mm）待生产。

较佳地，步骤一中，所述捏合后的胶料投入到开炼机混炼，以打三角包的方式返炼10分钟成块状后，再进行过滤。

较佳地，步骤一中，混炼后的胶料进行过滤，所述过滤为投入过滤机进行挤出过滤，过滤机中不锈钢滤网为三层，每层的从上而下孔径依次为10mm、50mm、120mm。本发明是以固态甲基乙烯基硅橡胶（分子量40～65万）通过加成交联由线型高分子材料形成三维网状的“记忆效应”。聚硅氧烷(silicone)是以硅氧烷键(Si-O-Si)为骨架的有机硅聚合物的总称，先用直接法合成相当于有机硅氧烷单体的有机氯硅烷，再经过蒸馏、水解制成硅氧烷。即：

混炼型甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)是现在的典型硅橡胶是聚合度为5000～10000的线状聚合物，其主要成分是有机硅氧烷(生胶)，用白炭黑作补强剂；在使用2，4-二氯过氧化苯甲酰时可在常压下进行热空气硫(HAV)，而且挤出成型效率显著提高，其乙烯基含量在0.03～0.3摩尔范围最为适宜。

加成交联型硅橡胶硫化时不产生副产物，具有无味、无毒、无腐蚀性气体和100℃快速固化的特点，该型硅橡胶的加成反应交联如下：

该反应以效率最高白金化台物为催化剂进行，主要使用白金酸及其衍生物。

现阶段，最为常见的是混炼型硅橡胶有机过氧化物交联型，其反应机理如下：

式(1)和式(2)的反应同时进行，在两种硅氧烷链问形成由碳链构成交联。

其中：

1).炼胶前用异丙醇等对辊筒、辅助工具等进行清洁擦拭，硅橡胶和硫化剂、色母不能与氮、硫、磷等其他硫化剂接触，防止铂金硫化剂失效。

2).开炼机辊筒必须通冷却水，严格控制辊筒和胶料的温度，不得超过40℃，否则会出现死胶现象。

3).铂金硫化剂必须密封、低温保存，铂金硫化剂A、B取用时必须防止取用工具相互污染导致硫化剂失效。

4).铂金硫化剂A、B加完的胶料存放不得超过4小时，胶料要做到即炼即用，生产停机超过8小时必须拆卸主机螺杆并清理干净，以防胶料在机器内固化。

5).硫化温度：120℃，硫化时间：20分钟。

6).质量标准：内径及壁厚合格，无明显偏壁，表面及内壁光滑无刮痕，无气泡、杂质、杂色。

本发明主要用于10～35kV可分离屏蔽式电缆附件的主绝缘材料，作用是在电气设备中把电势不同的带电部分隔离开来，恢复电缆的主绝缘，和电气设备、电力电缆一起构成电网的电能输送（变）回路。该材料同时具有较高的绝缘电阻优异的电性能，燃烧时形成和残留二氧化硅而仍可保持电绝缘性性能，耐热性极为优异可于180℃下连续使用、含5～7摩尔％苯基的甲基苯基硅橡胶在-100℃下使用时不失其弹性的耐寒性能、在宽温度范围内表现优异压缩永久变形的性能、具有良好的导热性、憎水性和憎水性迁移、优越的机械强度，以及全新的加工工艺等特点。

铂金加成型硫化剂是一种双组份的硫化剂，具有硫化温度低、硫化速度快的低能耗、卫生级别高应用于医学婴儿制品、高效、无味等环保特点，取代传统的过氧化物硫化剂。与传统的硫化剂硅橡胶相比，具有以下优点：一次硫化完成不产生任何新的低分子，无异味；卫生级别符合FDA、SGS、LFGB等认证；省时省电，提高了生产效率的同时降低了生产成本；尺寸稳定好，收缩率低；力学性能大大提高。由于用铂金硫化的硅橡胶发生加成反应，不同于原来的缩聚反应，硅橡胶分子间结合更好，使产品的拉伸强度、抗撕裂强度、回弹方面大大提高。

具体的实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，以助于本领域技术人员理解本发明。

实施例1

先按比例分别称量甲基乙烯基硅橡胶、二苯基硅二醇、甲基硅油、气相法白碳黑、钛白粉、受阻胺类光稳定剂；

再按照顺序依次把原料投入捏合机：甲基乙烯基硅橡胶→二苯基硅二醇→甲基硅油→受阻胺类光稳定剂→钛白粉→气相法白碳黑在室温下捏合40分钟；取出捏合后的胶料，投进开炼机混炼，以打三角包的方式返炼10分钟成块状，再投进过滤机进行挤出过滤，不锈钢网为三层，每层的孔径依次为10mm、50mm、120mm，经挤出过滤后为母胶；

将母胶投入开炼机炼透、炼软、包辊后依次加入灰色颜料（混炼均匀）、铂金硫化剂A（混炼10分钟均匀）得到A母胶；然后将铂金硫化剂B分5次均匀加入A母胶混炼15分钟后均匀出片（厚度10mm±2mm）待生产。

实施例2

其它同实施例1，区别在于得到母胶后：将1/2母胶投入开炼机炼透、炼软、包辊后加入→灰色颜料混炼均匀→铂金硫化剂A混炼10分钟均匀为A母胶；

将另1/2母胶投入开炼机炼透、炼软、包辊后加入铂金硫化剂B混炼10分钟均匀得到B母胶；

A母胶和B母胶混炼10分钟均匀，出片（厚度10mm±2mm）待生产。

最后，把混炼胶放进装有模具的橡胶注射机上注射成型，经110℃/5min交联成型，取出即为产品。

将本发明与传统硅橡胶进行性能比较：

由上表可见，本发明相对于现有技术来讲，其耐漏电起痕级别高，永久变形小的情况下，断裂伸长率、撕裂强度远远大于现有技术，同时硫化时间、硫化温度低于现有技术。因此本发明不仅具有较高绝缘电阻优异的电性能，且机械性能好同时生产能耗低。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种应用于电力电缆附件的绝缘橡胶，其特征在于，包括按照质量比计算的以下物质：

2.如权利要求1所述的应用于电力电缆附件的绝缘橡胶，其特征在于，所述二氧化硅为气相法白炭黑。

3.如权利要求1所述的应用于电力电缆附件的绝缘橡胶，其特征在于，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。

4.如权利要求1所述的应用于电力电缆附件的绝缘橡胶，其特征在于，所述铂金硫化剂为铂金硫化剂A与铂金硫化剂B的组合物。

5.制备如权利要求1所述应用于电力电缆附件的绝缘橡胶的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

步骤一、先将所述量的甲基乙烯基硅橡胶、二苯基硅二醇、甲基硅油、二氧化硅、钛白粉和光稳定剂，按照顺序依次投入到捏合机内进行捏合，然后取出捏合后的胶料投入到开炼机中进行混炼，接着将混炼后的胶料进行过滤，过滤后得到母胶；

步骤二、先按所述量分别称量母胶、铂金硫化剂、颜料，然后将它们投入过滤胶料进行混炼，混炼后得到所述应用于电力电缆附件的绝缘橡胶。

6.如权利要求5所述制备应用于电力电缆附件的绝缘橡胶的方法，其特征在于，

步骤二、将步骤一所述的母胶投入到开炼机中炼透、炼软、包辊后先加入颜料混炼均匀，接着再加入铂金硫化剂A混炼均匀，得到为A母胶；接着将铂金硫化剂B分多次加入到A母胶中，混炼均匀后得到所述应用于电力电缆附件的绝缘橡胶。

7.如权利要求5所述制备应用于电力电缆附件的绝缘橡胶的方法，其特征在于，

步骤二、先将1/2量的母胶投入到开炼机中炼透、炼软、包辊后先加入颜料混炼均匀，接着加入铂金硫化剂A混炼均匀后得到A母胶；

再将另1/2量的母胶投入到开炼机中炼透、炼软、包辊后加入铂金硫化剂B混炼均匀得到B母胶；

最后将A母胶、B母胶投入到混炼机中进行混炼，混炼均匀后得到所述应用于电力电缆附件的绝缘橡胶。

8.如权利要求5所述制备应用于电力电缆附件的绝缘橡胶的方法，其特征在于，步骤一中，所述捏合后的胶料投入到开炼机中进行混炼，以打三角包的方式返炼10分钟成块状后，再进行过滤。

9.如权利要求5所述制备应用于电力电缆附件的绝缘橡胶的方法，其特征在于，步骤一中，混炼后的胶料进行过滤，所述过滤为投入到过滤机中进行挤出过滤，过滤机中不锈钢滤网为三层，每层的孔径依次为10mm、50mm、120mm。