CN105086018A - 一种变压器用减震橡胶材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变压器用减震橡胶材料，该橡胶材料的制备原料包括如下质量份计组分：丁腈橡胶30-50份；氢化丁腈橡胶20-50份；羧基丁腈橡胶20-30份；聚氯乙烯20-30份；硫化剂1-3份；活性剂3-8份；促进剂1-3份；防老剂1-3份；增塑剂2-8份；热稳定剂0.5-2份；增强填料5-30份。该橡胶材料耐油、耐高温，具有较宽的阻尼温域范围，优异的力学性能。

Description

一种变压器用减震橡胶材料

技术领域

本发明涉及一种橡胶材料，具体讲涉及一种变压器用减震橡胶材料。

背景技术

随着城市化进程的加快，城市的不断扩大和城区电网改造的需求，一些变电站须建在商业区和居民区。

变电站中的变压器的铁芯在磁致伸缩时产生振动和噪声。噪声不但污染环境，危害人类身体健康，变压器的铁芯磁致伸缩时的振动又会加速变压器机械结构的疲劳损坏，影响变压器运行的稳定性。变压器的噪声还直接影响到变电站的占地面积的大小。

噪声对人的危害性很大，长期处于噪声下的人会出现如下症状：影响听力，妨碍学习工作，干扰睡眠。影响心血管功能和内分泌系统。这主要表现在心跳过快、心律不齐、血压过高等。危害中枢神经系统。长期处于噪声环境中的人会出现头痛、耳痛多梦、记忆力减退、全身乏力等症状。甚至影响儿童的智力发展。有报告指出，在噪声环境下的儿童的智力比在安静环境下的儿童低20％，噪声对胎儿的成长也有影响。

目前变电站的噪声控制主要采用辅助噪声控制措施，如采用吸声材料、隔声构件、消声装置、隔声罩等，有效阻隔噪声传播途径。但辅助降噪成本较高，而且会带来设备散热不佳、检修困难等问题。

变压器是变电站的主要声源设备，其噪声水平直接决定了变电站噪声的释放水平。变压器的噪声主要来源于变压器铁心的磁致伸缩产生的振动。在变压器上使用阻尼减震材料能有效降低变压器的振动与噪声。橡胶阻尼材料广泛应用于阻尼减震，常用的橡胶阻尼材料有聚丙烯酸酯橡胶、聚氨酯、丁基橡胶和丁腈橡胶。丁腈橡胶是丁二烯与丙烯腈两种单体经自由基引发乳液聚合制成的高分子弹性体，由于分子链上带有极性腈基基团，而具有阻尼系数高、耐油、耐热、耐磨等优异性能。聚丙烯酸酯橡胶是以丙烯酸烷基酯单体与少量具有交联活性基团单体的弹性共聚物，属耐油特种橡胶，由于其分子链具有大的侧酯基支链，因而阻尼性能优异。

上述橡胶阻尼材料不适用于变压器阻尼降噪，变压器用橡胶阻尼材料常年浸泡于变压器油中，变压器油的温度随变压器负载的变化而变化，温度区间为室温至80℃。

发明内容

本发明提供了一种适用于变压器的减震橡胶材料，该橡胶材料耐油、耐高温，具有较宽的阻尼温域范围，优异的力学性能。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

种变压器用减震橡胶材料，橡胶材料的制备原料包括如下质量份计组分：

优选的，橡胶材料的制备原料包括如下质量份计组分：

优选的，硫化剂为过氧化物硫化剂和/或硫磺，所述活性剂为从硬脂酸、氧化锌或硬脂酸锌中选出的一种或多种。

优选的，硫化剂为2份硫磺；所述活性剂为20％～40％的硬脂酸和60％～80％的氧化锌。

优选的，促进剂为从噻唑类促进剂、秋兰姆类促进剂、次磺酰胺类促进剂、胍类促进剂、二硫代氨基甲酸盐类促进剂、醛胺类促进剂、黄原酸盐类促进剂或硫脲类促进剂中选出的一种或多种。

优选的，噻唑类促进剂为2-硫醇基苯并噻唑和/或二硫化苯并噻唑；秋兰姆类促进剂为从二硫化四甲基秋兰姆、一硫化四甲基秋兰姆或二硫化四乙基秋兰姆中选出的一种或多种；次磺酰胺类促进剂为N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺和/或N，N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；胍类促进剂为二苯胍；二硫代氨基甲酸盐类促进剂为二甲基二硫代氨基甲酸锌和/或二乙基二硫代氨基甲酸锌；醛胺类促进剂为六亚甲基四胺；黄原酸盐类促进剂为异丙基黄原酸锌；硫脲类促进剂为亚乙基硫脲。

优选的，促进剂包括50％～80％的N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺和20％～50％的二硫化四甲基秋兰姆。

优选的，防老剂为从防老剂DNP、防老剂MB或防老剂AW中选出的一种或多种。

优选的，增塑剂为从邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯或邻苯二甲酸二异癸酯中选出的一种或多种。

优选的，热稳定剂包括30％～40％的二盐基亚磷酸铅和60％～70％的三盐基亚磷酸铅。

优选的，增强填料为从炭黑、白炭黑、粘土或碳酸钙中选出的一种或多种。

本发明的另一目的在于提供了一种变压器用减震橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：

a)聚氯乙烯预彭润

将聚氯乙烯、热稳定剂、增塑剂混合后于65℃～75℃搅拌25～35min得到充分彭润的聚氯乙烯母料；

b)将步骤a)制得的彭润的聚氯乙烯母料塑化

将所述母料用温度为155℃～165℃的开炼机塑化2～4min至聚氯乙烯；

c)将步骤b)的开炼机中加入丁腈橡胶和防老剂后，于155℃～165℃，1MPa压力下混炼2～5min；

d)将步骤c)得到的共混料空冷至室温，将氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶加入开炼机后加入活性剂、促进剂和增强填料，最后加入硫化剂，于室温，1MPa压力下混炼8～12min后下片；

e)将步骤d)得到的混炼胶于室温下静置24h后置于平板硫化机上于155℃～165℃，压力9～11MPa，硫化8～12min。

优选的，所述方法包括如下步骤：

a)聚氯乙烯预彭润

将聚氯乙烯、热稳定剂、增塑剂混合后于70℃搅拌30min得到充分彭润的聚氯乙烯母料；

b)将步骤a)制得的彭润的聚氯乙烯母料塑化

将所述母料用温度为160℃的开炼机塑化3min至聚氯乙烯为连续透明状；

c)将步骤b)的开炼机中加入丁腈橡胶和防老剂后，于160℃，1MPa压力下混炼3min；

d)将步骤c)得到的共混料空冷至室温，将氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶加入开炼机后加入活性剂、促进剂和增强填料，最后加入硫化剂，于室温，1MPa压力下混炼10min后下片；

e)将步骤d)得到的混炼胶于室温下静置24h后置于平板硫化机上于160℃，压力10MPa，硫化10min。

丁腈橡胶是丁二烯与丙烯腈两种单体经自由基引发乳液聚合制成的高分子弹性体，分子链上带有极性腈基基团，具有阻尼系数高、耐油、耐热、耐磨等优异性能，且价格较低；

氢化丁腈橡胶是由丁腈橡胶经过加氢处理后得到的一种饱和橡胶，具有较好的耐温性能。

羧基丁腈橡胶由丁二烯、丙烯腈和有机酸三元共计而成，羧基丁腈橡胶具有较好的力学性能。

聚氯乙烯的加入能够有效扩宽橡胶的阻尼温域，使减震橡胶在-20～90℃范围内均有优异的阻尼性能。

与最接近的现有技术比，本发明的有益效果包括：

1.本发明的一种变压器用减震橡胶材料，耐油，耐高温，阻尼温域宽，在0～80℃，阻尼系数均大于0.5，能适用于变压器本体的阻尼降噪，有效降低变压器铁心的振动，吸收振动能量。

2.本发明的一种变压器用减震橡胶材料，耐油，将其浸泡于125℃的25#变压器油中168h，其体积变化率不大于2％。

3.本发明的一种变压器用减震橡胶材料，耐高温，将其浸泡于125℃的25#变压器油中168h中，其硬度变化率均不大于2％。

4.本发明的一种变压器用减震橡胶材料，强度高，其拉伸强度在19MPa以上，撕裂强度在33KN/m以上。

5.本发明的一种变压器用减震橡胶材料，外观均匀，抗老化，使用寿命长。

6.本发明的一种变压器用减震橡胶材料，制作简单，制造成本低。

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行详细的说明。

下述实施例中的原料采用如下产品：

实施例1：

减震橡胶的制备原料包括如下质量份计组分：

橡胶材料的制备工艺如下：

a)聚氯乙烯预彭润

将聚氯乙烯、热稳定剂、增塑剂混合后于65℃搅拌25min得到充分彭润的聚氯乙烯母料；

b)将步骤a)制得的彭润的聚氯乙烯母料塑化

将所述母料用温度为155℃的开炼机塑化2min至聚氯乙烯；

c)将步骤b)的开炼机中加入丁腈橡胶和防老剂后，于155℃，1MPa压力下混炼2min；

d)将步骤c)得到的共混料空冷至室温，将氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶加入开炼机后加入活性剂、促进剂和增强填料，最后加入硫化剂，于室温，1MPa压力下混炼8min后下片；

e)将步骤d)得到的混炼胶于室温下静置24h后置于平板硫化机上于155℃，压力9MPa，硫化8min。

实施例2：

减震橡胶的制备原料包括如下质量份计组分：

橡胶材料的制备工艺如下：

a)聚氯乙烯预彭润

将聚氯乙烯、热稳定剂、增塑剂混合后于70℃搅拌30min得到充分彭润的聚氯乙烯母料；

b)将步骤a)制得的彭润的聚氯乙烯母料塑化

将所述母料用温度为160℃的开炼机塑化3min至聚氯乙烯；

c)将步骤b)的开炼机中加入丁腈橡胶和防老剂后，于160℃，1MPa压力下混炼3min；

d)将步骤c)得到的共混料空冷至室温，将氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶加入开炼机后加入活性剂、促进剂和增强填料，最后加入硫化剂，于室温，1MPa压力下混炼9min后下片；

e)将步骤d)得到的混炼胶于室温下静置24h后置于平板硫化机上于160℃，压力10MPa，硫化9min。

实施例3：

减震橡胶的制备原料包括如下质量份计组分：

橡胶材料的制备工艺如下：

a)聚氯乙烯预彭润

将聚氯乙烯、热稳定剂、增塑剂混合后于75℃搅拌35min得到充分彭润的聚氯乙烯母料；

b)将步骤a)制得的彭润的聚氯乙烯母料塑化

将所述母料用温度为165℃的开炼机塑化4min至聚氯乙烯；

c)将步骤b)的开炼机中加入丁腈橡胶和防老剂后，于165℃，1MPa压力下混炼4min；

d)将步骤c)得到的共混料空冷至室温，将氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶加入开炼机后加入活性剂、促进剂和增强填料，最后加入硫化剂，于室温，1MPa压力下混炼11min后下片；

e)将步骤d)得到的混炼胶于室温下静置24h后置于平板硫化机上于160℃，压力1MPa，硫化11min。

实施例4：

减震橡胶的制备原料包括如下质量份计组分：

橡胶材料的制备工艺如下：

a)聚氯乙烯预彭润

将聚氯乙烯、热稳定剂、增塑剂混合后于70℃搅拌30min得到充分彭润的聚氯乙烯母料；

b)将步骤a)制得的彭润的聚氯乙烯母料塑化

将所述母料用温度为160℃的开炼机塑化3min至聚氯乙烯；

c)将步骤b)的开炼机中加入丁腈橡胶和防老剂后，于160℃，1MPa压力下混炼3min；

d)将步骤c)得到的共混料空冷至室温，将氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶加入开炼机后加入活性剂、促进剂和增强填料，最后加入硫化剂，于室温，1MPa压力下混炼10min后下片；

e)步骤d)得到的混炼胶于室温下静置24h后置于平板硫化机上于160℃，压力10MPa，硫化10min。

实施例5：

减震橡胶的制备原料包括如下质量份计组分：

橡胶材料的制备工艺如下：

a)聚氯乙烯预彭润

将聚氯乙烯、热稳定剂、增塑剂混合后于75℃搅拌35min得到充分彭润的聚氯乙烯母料；

b)将步骤a)制得的彭润的聚氯乙烯母料塑化

将所述母料用温度为165℃的开炼机塑化4min至聚氯乙烯；

c)将步骤b)的开炼机中加入丁腈橡胶和防老剂后，于165℃，1MPa压力下混炼5min；

d)将步骤c)得到的共混料空冷至室温，将氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶加入开炼机后加入活性剂、促进剂和增强填料，最后加入硫化剂，于室温，1MPa压力下混炼12min后下片；

e)将步骤d)得到的混炼胶于室温下静置24h后置于平板硫化机上于165℃，压力11MPa，硫化12min。

对上述实施例制备的橡胶材料进行力学性能检测

表1力学性能

序号	拉伸强度(MPa)	断裂伸长率(％)	撕裂强度(kN/m)
				实施例1	19.3	489	33.3
实施例2	20.6	505	35.9
				实施例3	22.2	521	38.1
实施例4	19.5	503	34.5
				实施例5	20.4	529	34.2
丁腈橡胶(对比)	15.0	425	30.6

对上述实施例制备的橡胶材料进行耐变压器油性能检测，将橡胶将橡胶浸泡于125℃的25#变压器油中168h。

表2耐油性能

序号	体积变化率(100％)	硬度变化值
			实施例1	+2	-2
实施例2	+2	-1
			实施例3	+3	-1
实施例4	+2	-2
			实施例5	+2	-2

体积变化和硬度变化均较小，达到标准JB/T8448.1-2004的要求。

对上述实施例制备的橡胶材料进行与变压器油相容性能的检测，测试条件：

25#变压器油，试样表面积：油体积＝1cm2:16ml，油温128℃，浸泡168h。

表3与变压器油相容性

对上述实施例制备的橡胶材料进行阻尼性能检测

表4橡胶的阻尼系数tanδ

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以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或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (13)

1.一种变压器用减震橡胶材料，其特征在于，所述橡胶材料的制备原料包括如下质量份计组分：

2.如权利要求1所述的一种变压器用减震橡胶材料，其特征在于：所述橡胶材料的制备原料包括如下质量份计组分：

3.如权利要求1或2所述的一种变压器用减震橡胶材料，其特征在于：所述硫化剂为过氧化物硫化剂和/或硫磺，所述活性剂为从硬脂酸、氧化锌或硬脂酸锌中选出的一种或多种。

4.如权利要求3所述的一种变压器用减震橡胶材料，其特征在于：所述硫化剂为2份硫磺；所述活性剂为20％～40％的硬脂酸和60％～80％的氧化锌。

5.如权利要求1或2所述的一种变压器用减震橡胶材料，其特征在于：所述促进剂为从噻唑类促进剂、秋兰姆类促进剂、次磺酰胺类促进剂、胍类促进剂、二硫代氨基甲酸盐类促进剂、醛胺类促进剂、黄原酸盐类促进剂或硫脲类促进剂中选出的一种或多种。

6.如权利要求5所述的一种变压器用减震橡胶材料，其特征在于：所述噻唑类促进剂为2-硫醇基苯并噻唑和/或二硫化苯并噻唑；秋兰姆类促进剂为从二硫化四甲基秋兰姆、一硫化四甲基秋兰姆或二硫化四乙基秋兰姆中选出的一种或多种；次磺酰胺类促进剂为N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺和/或N，N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；胍类促进剂为二苯胍；二硫代氨基甲酸盐类促进剂为二甲基二硫代氨基甲酸锌和/或二乙基二硫代氨基甲酸锌；醛胺类促进剂为六亚甲基四胺；黄原酸盐类促进剂为异丙基黄原酸锌；硫脲类促进剂为亚乙基硫脲。

7.如权利要求5所述的一种变压器用减震橡胶材料，其特征在于：所述促进剂包括50％～80％的N-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺和20％～50％的二硫化四甲基秋兰姆。

8.如权利要求1或2所述的一种变压器用减震橡胶材料，其特征在于：所述防老剂为从防老剂DNP、防老剂MB或防老剂AW中选出的一种或多种。

9.如权利要求1或2所述的一种变压器用减震橡胶材料，其特征在于：所述增塑剂为从邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯或邻苯二甲酸二异癸酯中选出的一种或多种。

10.如权利要求1或2所述的一种变压器用减震橡胶材料，其特征在于：所述热稳定剂包括30％～40％的二盐基亚磷酸铅和60％～70％的三盐基亚磷酸铅。

11.如权利要求1或2所述的一种变压器用减震橡胶材料，其特征在于：所述增强填料为从炭黑、白炭黑、粘土或碳酸钙中选出的一种或多种。

12.一种制备如权利要求1所述一种变压器用减震橡胶材料的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

a)聚氯乙烯预彭润

将聚氯乙烯、热稳定剂、增塑剂混合后于65℃～75℃搅拌25～35min得到充分彭润的聚氯乙烯母料；

b)将步骤a)制得的彭润的聚氯乙烯母料塑化

将所述母料用温度为155℃～165℃的开炼机塑化2～4min至聚氯乙烯；

c)将步骤b)的开炼机中加入丁腈橡胶和防老剂后，于155℃～165℃，1MPa压力下混炼2～5min；

d)将步骤c)得到的共混料空冷至室温，将氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶加入开炼机后加入活性剂、促进剂和增强填料，最后加入硫化剂，于室温，1MPa压力下混炼8～12min后下片；

e)将步骤d)得到的混炼胶于室温下静置24h后置于平板硫化机上于155℃～165℃，压力9～11MPa，硫化8～12min。

13.如权利要求12所述的一种变压器用减震橡胶材料的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

a)聚氯乙烯预彭润

将聚氯乙烯、热稳定剂、增塑剂混合后于70℃搅拌30min得到充分彭润的聚氯乙烯母料；

b)将步骤a)制得的彭润的聚氯乙烯母料塑化

将所述母料用温度为160℃的开炼机塑化3min至聚氯乙烯为连续透明状；

c)将步骤b)的开炼机中加入丁腈橡胶和防老剂后，于160℃，1MPa压力下混炼3min；

d)将步骤c)得到的共混料空冷至室温，将氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶加入开炼机后加入活性剂、促进剂和增强填料，最后加入硫化剂，于室温，1MPa压力下混炼10min后下片；

e)将步骤d)得到的混炼胶于室温下静置24h后置于平板硫化机上于160℃，压力10MPa，硫化10min。