CN105504827A - 一种硅凝胶填充材料及其制备方法 - Google Patents

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张翀
鞠明杰
邢照亮
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Abstract

本发明提供一种硅凝胶填充材料及其制备方法，所述材料由按质量分数计的以下原料制成：乙烯基硅油32％～65％、含氢硅油25％～40％、二甲基硅油5％～30％、氯铂酸催化剂0.01％～1％和炔醇阻聚剂0.005％～0.05％；所述制备方法包括以下步骤：1)制备组分A和B：混合乙烯基硅油、氯铂酸催化剂和烯醇阻聚剂并静置消泡得组分A，混合含氢硅油和二甲基硅油并静置消泡得组分B；2)制备硅凝胶材料：按质量比为1.0～1.2：1的比例混合步骤1)所得组分A和B，静置消泡，固化反应48～170h；本发明的硅凝胶材料具有良好的热老化性、可变形性和浸润性，工作温度范围广，热阻系数低，介电强度高，可实现电网电缆终端绝缘油的替代。

Description

一种硅凝胶填充材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种可替代电网电缆终端绝缘油的材料，具体涉及一种硅凝胶填充材料及其制备方法。
背景技术
电缆终端是电力运行系统中比较薄弱的环节，究其原因主要是其内部的绝缘缺陷易诱发各种故障。目前，电缆终端一般采用套管充油型结构，利用预制应力锥(橡胶部件)控制电场，套管内充硅油或聚异丁烯类液体绝缘油，而在使用过程中这些液体绝缘油的各种不稳定因素都是引发绝缘缺陷的重要原因。
液体绝缘油使用时出现的弊端主要为：1)终端易漏油，需定时检查补充；2)绝缘油易吸水受潮，影响其介电性能；3)绝缘油在工作过程中长时间受到紫外线和电流的作用会加快老化降解，同样会影响其介电性能；4)与油长期接触的应力锥易溶胀，造成其应力松弛，材料过早老化，给电缆终端的正常运行维护带来困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种硅凝胶填充材料及其制备方法，克服了现有技术的不足，制备的硅凝胶具有良好的热老化性、可变形性和浸润性，工作温度范围广，热阻系数低，介电强度高，可实现电网电缆终端绝缘油的替代。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种硅凝胶填充材料，所述材料由按质量分数计的以下原料制成：乙烯基硅油32％～65％、含氢硅油25％～40％、二甲基硅油5％～30％、氯铂酸催化剂0.01％～1％和炔醇阻聚剂0.005％～0.05％。
所述的硅凝胶填充材料的第一优选技术方案，所述材料由按质量分数计的以下原料制成：乙烯基硅油40～52％、含氢硅油30％～40％、二甲基硅油10％～20％、氯铂酸催化剂0.01％～0.05％和炔醇阻聚剂0.005％～0.02％。
所述的硅凝胶填充材料的第二优选技术方案，所述材料由按质量分数计的以下原料制成：乙烯基硅油49.98％、含氢硅油29.99％、二甲基硅油19.992％、氯铂酸催化剂0.03％和炔醇阻聚剂0.008％。
所述的硅凝胶填充材料的第三优选技术方案，所述乙烯基硅油的粘度为800～1700mPa·s。
所述的硅凝胶填充材料的第四优选技术方案，所述乙烯基硅油中乙烯基的质量分数为0.2％～1％。
所述的硅凝胶填充材料的第五优选技术方案，所述含氢硅油的粘度为1500～3000mPa·s。
所述的硅凝胶填充材料的第六优选技术方案，所述含氢硅油中活性氢(Si-H)的质量分数为0.1％～1.2％。
所述的硅凝胶填充材料的第七优选技术方案，所述二甲基硅油的分子量为5000～15000g/mol。
一种所述硅凝胶填充材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
1)制备组分A和B：混合乙烯基硅油、氯铂酸催化剂和烯醇阻聚剂并静置消泡得组分A，混合含氢硅油和二甲基硅油并静置消泡得组分B；
2)制备硅凝胶材料：按质量比为1.0～1.2：1的比例混合步骤1)所得组分A和B，静置消泡，固化反应48～170h。
所述的硅凝胶填充材料用于替代电网电缆终端绝缘油的应用。
与最接近的现有技术比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明的硅凝胶填充材料的允许工作温度范围广(-40℃～150℃)，热老化性能良好，在较宽的温度范围内都呈现为粘稠柔软弹性体，且具有低热阻系数，有利于电缆终端散热；
2)本发明的填充材料具有良好的可变形性和浸润性，作为套管填充材料，能像油一样补偿温度升降引起的体积变化，且与环氧玻璃纤维增强套管、瓷套管、硅橡胶、交联聚乙烯等常用的终端套管内壁材料都具有良好的粘附性和相容性；
3)本发明硅凝胶具有较高的介电强度，并且和套管内所有材料接触界面的介电强度不低于其自身介电强度；
4)本发明硅凝胶制备工艺简单，无需投入其他大型成套设备，固化反应于室温下进行，固化交联过程中不放出低分子物，不发热、不收缩，固化后的硅凝胶具有无毒、无定型性，卓越的抗水解稳定性，良好的低压缩形变和低燃烧性，以及硫化速度可以用温度及固化剂比例来控制等优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
将1000g乙烯基质量分数为0.2％的乙烯基硅油、0.4g氯铂酸催化剂及0.2g的炔醇阻聚剂混合均匀并静置消泡直至澄清透明，标记为A组分；将600g含活性氢质量分数为0.3％的含氢硅油和400g分子量为10000g/mol的二甲基硅油混合均匀并静置消泡直至澄清透明，标记为B组分。
将A组分和B组分按质量比1:1的比例混合，并静置，2h后体系澄清无任何气泡，继续静置96h固化，固化完成后，制备的硅凝胶材料记为硅凝胶1#。
实施例2
将1000g乙烯基质量分数为0.3％的乙烯基硅油、0.6g氯铂酸催化剂及0.15g炔醇阻聚剂混合均匀并静置消泡直至澄清透明，标记为A组分；将600g含活性氢质量分数为0.3％的含氢硅油和400g分子量为10000g/mol的二甲基硅油混合均匀并静置消泡直至澄清透明，标记为B组分。
将A组分和B组分按质量比1:1的比例混合，并静置，2h后体系澄清无任何气泡，继续静置120h固化，固化完成后，制备的硅凝胶材料记为硅凝胶2#。
实施例3
将1000g乙烯基质量分数为0.4％的乙烯基硅油、0.3g氯铂酸催化剂及0.4g的炔醇阻聚剂混合均匀并静置消泡直至澄清透明，标记为A组分；将800g含活性氢质量分数为0.5％的含氢硅油和200g分子量为10000g/mol的二甲基硅油混合均匀并静置消泡直至澄清透明，标记为B组分。
将A组分和B组分按质量比1:1的比例混合，并静置，2h后体系澄清无任何气泡，继续静置120h固化，固化完成后，制备的硅凝胶材料记为硅凝胶3#。
上述实施例1、2和3制备的硅凝胶材料与绝缘油的性能对比如表1所示。
表1
材料 硅凝胶1# 硅凝胶2# 硅凝胶3# 绝缘油
性状 弹性体 弹性体 弹性体 液体
颜色 无色半透明 无色半透明 无色半透明 无色
收缩率/％ 0.12 0.09 0.13 0.10
线膨胀系数/K-1 3.0×104 2.8×104 3.2×104 2.8×104
体积电阻率/Ω 2.0×1014 2.0×1014 2.0×1014 2.0×1014
介电常数/MHz 2.68×10-6 2.73×10-6 2.81×10-6 2.71×10-6
介电损耗(tanδ) 3.01×10-3 2.92×10-3 2.96×10-3 2.81×10-3
介电强度/(kV/mm) 17.2 17.8 17.5 18
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硅凝胶填充材料，其特征在于，所述材料由按质量分数计的以下原料制成：乙烯基硅油32％～65％、含氢硅油25％～40％、二甲基硅油5％～30％、氯铂酸催化剂0.01％～1％和炔醇阻聚剂0.005％～0.05％。
2.根据权利要求1所述的硅凝胶填充材料，其特征在于，所述材料由按质量分数计的以下原料制成：乙烯基硅油40～52％、含氢硅油30％～40％、二甲基硅油10％～20％、氯铂酸催化剂0.01％～0.05％和炔醇阻聚剂0.005％～0.02％。
3.根据权利要求2所述的硅凝胶填充材料，其特征在于，所述材料由按质量分数计的以下原料制成：乙烯基硅油49.98％、含氢硅油29.99％、二甲基硅油19.992％、氯铂酸催化剂0.03％和炔醇阻聚剂0.008％。
4.根据权利要求1所述的硅凝胶填充材料，其特征在于，所述乙烯基硅油的粘度为800～1700mPa·s。
5.根据权利要求1所述的硅凝胶填充材料，其特征在于，所述乙烯基硅油中乙烯基的质量分数为0.2％～1％。
6.根据权利要求1所述的硅凝胶填充材料，其特征在于，所述含氢硅油的粘度为1500～3000mPa·s。
7.根据权利要求1所述的硅凝胶填充材料，其特征在于，所述含氢硅油中活性氢的质量分数为0.1％～1.2％。
8.根据权利要求1所述的硅凝胶填充材料，其特征在于，所述二甲基硅油的分子量为5000～15000g/mol。
9.一种权利要求1所述硅凝胶填充材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)制备组分A和B：混合乙烯基硅油、氯铂酸催化剂和烯醇阻聚剂并静置消泡得组分A，混合含氢硅油和二甲基硅油并静置消泡得组分B；
2)制备硅凝胶材料：按质量比为1.0～1.2：1的比例混合步骤1)所得组分A和B，静置消泡，固化反应48～170h。
10.根据权利要求1-9任一项所述的硅凝胶填充材料用于替代电网电缆终端绝缘油的应用。
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