CN108912682A - 一种延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法 - Google Patents

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张宇
郭志锋
饶斌斌
胡琴
肖龙方
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Abstract

本发明公开了一种延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法，属复合绝缘子保护技术领域。所述方法利用微米级相变微胶囊材料在升温相变过程吸收热量，一段时间内可维持复合绝缘子材料表面的温度不再升高，通过选择合适芯材控制相变点，可使得相变在需保护的温度附近发生，将相变微胶囊材料与RTV按照一定质量比混合，外界温度升高时，可使得复合绝缘子硅橡胶表面的温度上升速度减慢，从而达到延缓高温老化的目的。本发明通过对硅橡胶材料进行改性，提高硅橡胶材料储能密度，提高复合绝缘子防高温老化能力，对于电网的安全稳定运行有着重要作用；对提高电网可靠性有潜在的应用价值。

Description

一种延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法
技术领域
本发明涉及一种延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法，属复合绝缘子保护技术领域。
背景技术
复合绝缘子因为其具有质量轻、强度高、耐污性能好、维护工作量小等诸多优点在我国被广泛使用，尤其是在外绝缘水平偏低和污染较重的情况下，复合绝缘子是较好的选择对象。在污秽地区，由于部分地区复合绝缘子覆冰问题，目前多个科研机构针对覆冰问题提出多种解决方案，如使用光热型涂料、电热型涂料等。光热材料吸光特性在低温和高温下都可以进行，这导致温度较高时依然持续吸热，使得绝缘子表面的温度过高，从而使得绝缘子易老化。电热型涂料具有良好的防覆冰效果，但在未结冰的条件下，绝缘子表面具有较大泄漏电流，复合绝缘子表面发热更严重，这些都导致复合绝缘子的硅橡胶老化速度加快。目前已有的防老化方式从在复合绝缘子表面涂覆新材料以修复缺陷，如公开号为CN103545068A的专利“一种老化的合成绝缘子进行表面修复翻新的方法”是在绝缘子表面涂覆新的RTV，恢复绝缘子表面的憎水性。尚未涉及到使用合适相变点的微胶囊材料延缓复合绝缘子硅橡胶过高温老化进程。
发明内容
本发明目的是针对现有技术的不足，提供了一种延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法，适用于复合绝缘子防老化技术领域。为复合绝缘子的硅橡胶防高温老化研究提供新的思路和方法。
本发明所述的延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法，其特征在于：所述方法基于相变微胶囊材料相变原理，利用相变材料在升温相变过程吸收热量这一特点，将相变微胶囊材料与硅橡胶均匀混合制备复合材料，当硅橡胶所处的环境温度过高时硅橡胶升温，混合在硅橡胶中的相变微胶囊颗粒会吸收热量，热能以化学能的方式存储在相变材料中，温度一段时间维持在相变点附近不变化，只有相变微胶囊储热量达到峰值时，硅橡胶才随外界以较快的速度升温，具体的制备流程为确定相变微胶囊芯材，制作相变微胶囊粉末，将相变微胶囊粉末与硅橡胶按照质量比1-2:10混合自然干燥形成复合硅橡胶。
本发明所述延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法，其特征在于：所述相变材具有绝缘性能，可以是相变温度在70℃及以上、碳原子数在40以上的有机烷烃类相变材料，或者是其他具有较大相变潜热的多元醇类相变材料。
本发明所述延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法，其中相变基材选择碳原子数为偶数的烷烃，碳原子数越多，其相变温度越高，且相变焓也越大，对于固定碳原子数的烷烃，其相变温度和相变焓随着主链的缩短而减少。
本发明所述延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法，相变基材可以是两种以上烷烃混合，形成二元混合相变体系或者三元混合相变体系。
本发明所述延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法，相变基材选择正四十烷及正四十二烷混合物，形成二元混合相变体系。基于高相变点的相变材料相变特性，利用其在升温相变过程中吸收热量的特点，当硅橡胶的温度随运行环境温度的升高达到相变点时，混合在硅橡胶中的相变微胶囊材料吸收热量，从而可以在一定时间维持硅橡胶的温度不再上升。
本发明的有益效果是，本发明通过对硅橡胶材料进行改性，提高硅橡胶材料储能密度，提高复合绝缘子防高温老化能力，通过利用相变材料相变储热特点，对硅橡胶在温度过高时的热量进行吸收，从而一定时间维持硅橡胶的温度在相变点附近不变化，对延长复合绝缘子使用寿命具有重要作用；对提高电网运行可靠性具有潜在应用价值。
具体实施方式
以下结合本发明实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：选取正四十烷作为相变微胶囊芯材，将相变材料微胶囊化并与硅橡胶混合。具体步骤如下：
S1：将吐温和司盘按照1:1质量比混合，加热至90℃。
S2：将常温下正四十烷，加热至完全融化。并且按照20:3的质量比与上述混合溶剂混合。
S3：将10重量份PVA溶解于400重量份90-95℃水中，制作含有沉淀的PVA溶液。
S4：将上述的相变材料和PVA溶液混合，200r/min搅拌1-1.5h以混合充分。
S5：上述搅拌结束后滴加0.8gNaCl溶液，继续搅拌1h并且降温至80℃以下，此时的相变材料应恢复为固态。
S6：添加1重量份稀醋酸和50重量份正硅酸乙酯，降温到50-55℃继续搅拌3-4h充分反应。
S7：将反应结束的溶液抽滤，抽滤可以使用孔径3-5μm的过滤膜。
S8：得到的滤饼使用无水乙醇继续溶解，再进行抽滤，如此循环2-3次。用去离子水进行溶解，再抽滤。
S9：将上一步滤饼进行自然干燥或者用恒温箱低温干燥得到相变微胶囊粉末。
S10：将上一步微胶囊和RTV按照质量比为1:10混合。
S11：将上一步的混合物放入模具中，干燥成形，得到改性硅橡胶。
通过上述方法改性得到的硅橡胶，可延缓硅橡胶因高温而老化。
实施例2：选取正四十烷作为相变微胶囊芯材，将相变材料微胶囊化并与硅橡胶混合。具体步骤如下：
S1：将吐温和司盘按照0.9-1.1:1质量比混合，加热至90-95℃。
S2：将常温下正四十烷，加热至融化。并且按照20:2.5-3.5的质量比与上述混合溶剂混合。
S3：将10重量份的PVA溶解于400重量份的90-95℃水中，制作含有沉淀的PVA溶液。
S4：将上述相变材料和PVA溶液混合，200r/min搅拌1.5h以保证混合充分。
S5：上述搅拌结束后继续滴加0.8gNaCl溶液，继续搅拌1h并且降温至80℃以下，此时的相变材料应恢复固态。
S6：添加1重量份稀醋酸和50重量份正硅酸乙酯，在50℃继续搅拌4h。
S7：将反应结束的溶液抽滤，抽滤可以使用孔径3-5μm的过滤膜。
S8：得到的滤饼使用无水乙醇继续溶解，再进行抽滤，如此循环2次。用去离子水进行溶解，再抽滤。
S9：将上一步滤饼进行自然干燥或者用恒温箱低温干燥得到相变微胶囊粉末。
S10：将上一步微胶囊和RTV按照为1-2:10质量比混合。
S11：将上一步的混合物放入模具中，干燥成形，得到改性硅橡胶。
通过上述方法改性得到的硅橡胶，可延缓硅橡胶因高温而老化。
实施例3：
选择相变点在81.6℃正四十烷和相变点在28.2℃的正十八烷混合作为相变基材，其它制备方法同实施例1。
实施例4：
选择较大相变潜热的多元醇类季戊四醇或2，2－二羟甲基丙酸作为相变材料，其它制备方法同实施例1。

Claims (5)

1.一种延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法，其特征在于：所述方法基于相变微胶囊材料相变原理，利用相变材料在升温相变过程吸收热量这一特点，将相变微胶囊材料与硅橡胶均匀混合制备复合材料，当硅橡胶所处的环境温度过高时硅橡胶升温，混合在硅橡胶中的相变微胶囊颗粒会吸收热量，热能以化学能的方式存储在相变材料中，温度一段时间维持在相变点附近不变化，只有相变微胶囊储热量达到峰值时，硅橡胶才随外界以较快的速度升温，具体的制备流程为确定相变微胶囊芯材，制作相变微胶囊粉末，将相变微胶囊粉末与硅橡胶按照质量比1-2:10混合均匀自然干燥形成复合硅橡胶。
2.根据权利要求1所述的一种延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法，其特征在于：所述相变材具有绝缘性能，可以是相变温度在70℃及以上、碳原子数在40以上的有机烷烃类相变材料，或者是其他具有较大相变潜热的多元醇类相变材料。
3.根据权利要求1或2所述的一种延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法，其特征在于：所述方法的实现步骤如下：相变基材选择碳原子数为偶数的烷烃，碳原子数越多，其相变温度越高，且相变焓也越大，对于固定碳原子数的烷烃，其相变温度和相变焓随着主链的缩短而减少。
4.根据权利要求1或2所述的一种延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法，其特征在于：相变基材可以是两种或两种以上烷烃混合，形成二元混合相变体系或者三元混合相变体系。
5.根据权利要求3所述的一种延缓硅橡胶高温老化的复合材料制备方法，其特征在于：相变基材正四十烷及正四十二烷混合物，形成二元混合相变体系。
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