CN110054896A - 一种改性硅橡胶电缆附件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性硅橡胶电缆附件，包括以下重量份数的各组份：硅橡胶90‑100份、过氧化二异丙苯2‑5份、过氧化二苯甲酰1‑4份、橡胶油20‑35份、甲基乙烯基硅油5‑11份、碳纤维5‑10份、炭黑30‑36份、石墨1‑1.2份、氧化铝10‑15份、碳化硅95‑110份、钛酸钡1‑3份、硅藻土1‑2份、石英粉1‑2份、白炭黑30‑40份。本发明一种改性硅橡胶电缆附件，通过不同补强填料的适当添加，从而提高硅橡胶的介电常数，并且使得介电常数损耗较小，对材料的力学性能、导热性能、热稳定性和降低材料的分解速度等，使得硅橡胶的性能得到整体提升，减少短板。

Description

一种改性硅橡胶电缆附件及其制备方法

技术领域

发明涉及电缆附件材料领域，具体为一种改性硅橡胶电缆附件及其制备方法。

背景技术

近年来，由于城市化、现代化进程不断加快、城市人口不断增加，用电需求也与日俱增，而传统的架空输电线路已不能满足现代城市规划的进程。交流电缆因输电功率大，线路损耗小而被广泛采用。然而在交流电缆线路中，大多数故障都发生在电缆附件内。电缆附件中的应力锥根部由半导体应力锥材料、增强绝缘材料和电缆主绝缘材料共同构成。由于这三种材料的电导率差异较大，易于形成电导梯度，并诱导发生局部电场畸变，此外，在三种材料的界面处会形成空间电荷，加剧电场畸变程度。这种电场畸变会降低附件材料的绝缘性能，增加故障发生几率，加速电缆附件绝缘材料的老化，影响电缆附件的使用寿命。硅橡胶是一种具有稳定化学结构的高聚物，因具有良好的电绝缘性、抗老化性、温度特性和机械性能而被广泛的应用于电缆附件。

目前，在制备改性电缆附件材料时，往往在提高了电缆附件材料的部分性能，反而导致电缆附件材料的整体性能失去平衡。

发明内容

发明的目的在于提供一种改性硅橡胶电缆附件及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面提供了如下技术方案：一种改性硅橡胶电缆附件，包括以下重量份数的各组份：

硅橡胶90-100份、过氧化二异丙苯2-5份、过氧化二苯甲酰1-4份、橡胶油20-35份、甲基乙烯基硅油5-11份、碳纤维5-10份、炭黑30-36份、石墨 1-1.2份、氧化铝10-15份、碳化硅95-110份、钛酸钡1-3份、硅藻土1-2份、石英粉1-2份、白炭黑30-40份。

可选的，该改性硅橡胶电缆附件，包括以下重量份数的各组份：硅橡胶90 份、过氧化二异丙苯2份、过氧化二苯甲酰1份、橡胶油21份、甲基乙烯基硅油5份、碳纤维6份、炭黑32份、石墨1份、氧化铝10份、碳化硅97份、钛酸钡1份、硅藻土1份、石英粉1.2份、白炭黑33份。

可选的，该耐改性硅橡胶电缆附件，包括以下重量份数的各组份：硅橡胶 95份、过氧化二异丙苯3份、过氧化二苯甲酰3份、橡胶油28份、甲基乙烯基硅油9份、碳纤维8份、炭黑33份、石墨1.1份、氧化铝12份、碳化硅103 份、钛酸钡2份、硅藻土1.5份、石英粉1.6份、白炭黑36份。

可选的，该改性硅橡胶电缆附件，包括以下重量份数的各组份：云母85 份、碳纤维15份、石棉2份、过氧化二苯甲酰24份、脂肪酸5份、硼酸锌16 份、二苯甲烷双马来酰亚胺4份、双叔丁基过氧化异丙基苯2份、辛酸亚锡2 份、二月桂酸二丁基锡2份、乙基苯基二硫代氨基甲酸锌3份、间苯二酚1份、黑碳12份、安息香酸9份。

根据本发明的另一个方面提供了如下技术方案：一种改性硅橡胶电缆附件的制备方法，用于改性硅橡胶电缆附件的制备，包括以下步骤：

按照各组份的重量份数准备好材料，并确保材料合格满足使用要求；

先将称量好的甲基乙烯基硅油放入搅拌器中，并加入经过研磨和表面处理的白碳黑到搅拌器器中继续搅拌；

待搅拌充分后，将混合物取出，加入称量好的所述过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、橡胶油、碳纤维、硅藻土和石英粉，充分混合搅拌；

将石墨、氧化铝、碳化硅和钛酸钡等放入烘箱中，进行烘烤；

将烘制完成的石墨、氧化铝、碳化硅和钛酸钡取出加入处理过的炭黑与硅橡胶混合，通过搅拌机充分搅拌；

最后将制得的改性胶料进行抽真空，并在硫化机上进行高温熔融，温度控制在165℃，加热时间15min，即制得改性硅橡胶。

更优的，步骤2中所述搅拌器为行星搅拌器，并设置公转为20r/min，自传为1000r/min，搅拌时间为1h，且所述白碳黑的粒径为5-25纳米。

更优的，步骤4中所述烘干箱的烘干温度控制在100℃，烘干时间为1h。

更优的，步骤5中所述搅拌机的转速为1000r/min，连续搅拌时间为2h。

更优的，步骤5中所述炭黑在与硅橡胶混合前进行多次研磨，并使得研磨后的所述炭黑的粒径为15-25纳米。

其中，本发明所采用的原料组份阐述如下：

硅橡胶：具有高弹性，与不规则电缆的表面配合更好，作为基础原料。

过氧化二异丙苯：作为单体聚合的引发剂，高分子材料的硫化剂、交联剂、固化剂、阻燃添加剂。

过氧化二苯甲酰：作为引发剂。

橡胶油：改善橡胶的弹性、柔韧性、易加工性、易混炼性等特性。

甲基乙烯基硅油：作为脱模性、润滑性、与有机树脂互溶性、抗冲击性、增塑性、抗弯折性、防水，防裂等。

碳纤维：作为增强材料，使得橡胶具有轻而强、轻而刚、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好以及设计性好、可大面积整体成型等特点。

二苯甲烷双马来酰亚胺：高低温(—200℃～260℃)下赋予材料突出的机械性能、高电绝缘性、耐磨性、耐老化及防化学腐蚀、耐辐射性、高真空中的难挥发性以及优良的粘结性、耐湿热性和无油自润滑性，是橡胶的卓越改性剂。

炭黑：具有良好的浸润和分散性，比表面积大，高导电性，提高橡胶的力学强度和耐磨性，降低材料的电阻率。

石墨：与炭黑配合使用，对炭黑起补充效应，降低整体电阻率。

氧化铝：提高硅橡胶的热稳定性和导热性。

碳化硅：与氧化铝配合，使得硅橡胶的导热性提升更加明显。

钛酸钡：作为增强填料。

硅藻土：调整硅橡胶的硬度、改善加工性和降低造价。

石英粉：调整硅橡胶的硬度、改善加工性和降低造价。

白炭黑：作为硅橡胶的主要补强原料。

本发明的有益效果：通过不同补强填料的适当添加，从而提高硅橡胶的介电常数，并且使得介电常数损耗较小，对材料的力学性能、导热性能、热稳定性和降低材料的分解速度等，使得硅橡胶的性能得到整体提升，减少短板。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种技术方案：一种改性硅橡胶电缆附件，包括以下重量份数的各组份：

硅橡胶90-100份、过氧化二异丙苯2-5份、过氧化二苯甲酰1-4份、橡胶油20-35份、甲基乙烯基硅油5-11份、碳纤维5-10份、炭黑30-36份、石墨 1-1.2份、氧化铝10-15份、碳化硅95-110份、钛酸钡1-3份、硅藻土1-2份、石英粉1-2份、白炭黑30-40份。

为了更清楚的理解本发明的上述技术方案，以下通过具体实例对本发明的上述方案进行详细说明。

实施例一

一种改性硅橡胶电缆附件，包括以下重量份数的各组份：硅橡胶90份、过氧化二异丙苯2份、过氧化二苯甲酰1份、橡胶油21份、甲基乙烯基硅油5 份、碳纤维6份、炭黑32份、石墨1份、氧化铝10份、碳化硅97份、钛酸钡1份、硅藻土1份、石英粉1.2份、白炭黑33份。

实施例二

一种改性硅橡胶电缆附件，包括以下重量份数的各组份：硅橡胶95份、过氧化二异丙苯3份、过氧化二苯甲酰3份、橡胶油28份、甲基乙烯基硅油9 份、碳纤维8份、炭黑33份、石墨1.1份、氧化铝12份、碳化硅103份、钛酸钡2份、硅藻土1.5份、石英粉1.6份、白炭黑36份。

实施例三

一种改性硅橡胶电缆附件，包括以下重量份数的各组份：硅橡胶100份、过氧化二异丙苯5份、过氧化二苯甲酰4份、橡胶油34份、甲基乙烯基硅油 10份、碳纤维10份、炭黑35份、石墨1.2份、氧化铝15份、碳化硅110份、钛酸钡3份、硅藻土2份、石英粉2份、白炭黑39份。

根据本发明的实施例还提供了如下技术方案：一种改性硅橡胶电缆附件的制备方法，包括以下步骤：

S01、按照各组份的重量份数准备好材料，并确保材料合格满足使用要求；

S02、先将称量好的甲基乙烯基硅油放入搅拌器中，并加入经过研磨和表面处理的白碳黑到搅拌器器中继续搅拌；

S03、待搅拌充分后，将混合物取出，加入称量好的过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、橡胶油、碳纤维、硅藻土和石英粉，充分混合搅拌；

S04、将石墨、氧化铝、碳化硅和钛酸钡等放入烘箱中，进行烘烤；

S05、将烘制完成的石墨、氧化铝、碳化硅和钛酸钡取出加入处理过的炭黑与硅橡胶混合，通过搅拌机充分搅拌；

S06、最后将制得的改性胶料进行抽真空，并在硫化机上进行高温熔融，温度控制在165℃，加热时间15min，即制得改性硅橡胶。

此外，在步骤2中搅拌器为行星搅拌器，并设置公转为20r/min，自传为 1000r/min，搅拌时间为1h，且白碳黑的粒径为5-25纳米，通过行星搅拌器将物料充分搅拌混合，并且将白炭黑表面的亲水基团去除，使得其具有疏水性；在步骤4中烘干箱的烘干温度控制在100℃，烘干时间为1h，保证烘干完全；在步骤5中搅拌机的转速为1000r/min，连续搅拌时间为2h，保证搅拌充分，混合均匀；在步骤5中炭黑在与硅橡胶混合前进行多次研磨，并使的炭黑的粒径为15-25纳米，避免炭黑本身的团聚现象，使其聚集体充分打开。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种改性硅橡胶电缆附件，其特征在于，包括以下重量份数的各组份：

硅橡胶90-100份、过氧化二异丙苯2-5份、过氧化二苯甲酰1-4份、橡胶油20-35份、甲基乙烯基硅油5-11份、碳纤维5-10份、炭黑30-36份、石墨1-1.2份、氧化铝10-15份、碳化硅95-110份、钛酸钡1-3份、硅藻土1-2份、石英粉1-2份、白炭黑30-40份。

2.根据权利要求1所述的一种改性硅橡胶电缆附件，其特征在于，包括以下重量份数的各组份：硅橡胶90份、过氧化二异丙苯2份、过氧化二苯甲酰1份、橡胶油21份、甲基乙烯基硅油5份、碳纤维6份、炭黑32份、石墨1份、氧化铝10份、碳化硅97份、钛酸钡1份、硅藻土1份、石英粉1.2份、白炭黑33份。

3.根据权利要求1所述的一种改性硅橡胶电缆附件，其特征在于，包括以下重量份数的各组份：硅橡胶95份、过氧化二异丙苯3份、过氧化二苯甲酰3份、橡胶油28份、甲基乙烯基硅油9份、碳纤维8份、炭黑33份、石墨1.1份、氧化铝12份、碳化硅103份、钛酸钡2份、硅藻土1.5份、石英粉1.6份、白炭黑36份。

4.根据权利要求1所述的一种改性硅橡胶电缆附件，其特征在于，包括以下重量份数的各组份：硅橡胶100份、过氧化二异丙苯5份、过氧化二苯甲酰4份、橡胶油34份、甲基乙烯基硅油10份、碳纤维10份、炭黑35份、石墨1.2份、氧化铝15份、碳化硅110份、钛酸钡3份、硅藻土2份、石英粉2份、白炭黑39份。

5.一种改性硅橡胶电缆附件的制备方法，其特征在于，用于权利要求1所述的改性硅橡胶电缆附件的制备，包括以下步骤：

S01、按照各组份的重量份数准备好材料，并确保材料合格满足使用要求；

S02、先将称量好的甲基乙烯基硅油放入搅拌器中，并加入经过研磨和表面处理的白碳黑到搅拌器器中继续搅拌；

S03、待搅拌充分后，将混合物取出，加入称量好的所述过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、橡胶油、碳纤维、硅藻土和石英粉，充分混合搅拌；

S04、将石墨、氧化铝、碳化硅和钛酸钡等放入烘箱中，进行烘烤；

S05、将烘制完成的石墨、氧化铝、碳化硅和钛酸钡取出加入处理过的炭黑与硅橡胶混合，通过搅拌机充分搅拌；

S06、最后将制得的改性胶料进行抽真空，并在硫化机上进行高温熔融，温度控制在165℃，加热时间15min，即制得改性硅橡胶。

6.根据权利要求5所述的一种改性硅橡胶电缆附件的制备方法，其特征在于：在步骤2中所述搅拌器为行星搅拌器，并设置公转为20r/min，自传为1000r/min，搅拌时间为1h，且所述白碳黑的粒径为5-25纳米。

7.根据权利要求5所述的一种改性硅橡胶电缆附件的制备方法，其特征在于：在步骤4中所述烘干箱的烘干温度控制在100℃，烘干时间为1h。

8.根据权利要求5所述的一种改性硅橡胶电缆附件的制备方法，其特征在于：在步骤5中所述搅拌机的转速为1000r/min，连续搅拌时间为2h。

9.根据权利要求5所述的一种改性硅橡胶电缆附件的制备方法，其特征在于：在步骤5中所述炭黑在与硅橡胶混合前进行多次研磨，并使得研磨后的所述炭黑的粒径为15-25纳米。