CN110218457B - 一种金具式防鸟伞罩及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金具式防鸟伞罩及其制备工艺，通过向硅橡胶基体中添加低密度聚乙烯、硅酸四乙酯、壬基酚聚氧乙烯醚等组分，对甲基乙烯基硅橡胶进行改性，一方面可改进甲基乙烯基硅橡胶的工艺性能，使其更适合于注塑工艺，在高温状态下，金属伞罩内外表面可自然流平，产品具有良好的外观；另一方面，还可以改善橡胶基体的疏水性能，防止雨雪、水蒸气等对橡胶基体或伞罩金属骨架造成破坏，而且，由于加入了紫外线吸收剂、抗氧剂等组分，产品的耐老化性能较强。通过向甲基乙烯基硅橡胶中添加纳米二氧化硅粉末，与单一组分橡胶作为基体相比，可明显降低金具式防鸟伞罩的原材料成本。

Description

一种金具式防鸟伞罩及其制备方法

技术领域

本发明涉及高压输电线路上绝缘子保护装备技术领域，具体涉及一种金具式防鸟伞罩及其制备方法。

背景技术

近年来，由于鸟类活动引发的线路跳闸、接地故障等问题时常出现，鸟害引起的线路故障已成为威胁线路安全运行的重要因素之一，对居民生活、工厂生产的正常用电造成了严重影响。现有技术通常在绝缘子高压侧均压环上方15-20cm范围内的合适位置安装绝缘伞盖，以阻挡鸟粪、异物下落时接触或靠近绝缘子边缘，确保绝缘子串不发生短路、周围场强不发生畸变，从而避免发生因绝缘子串上方有鸟粪或者异物落下造成的放电跳闸故障。

中国专利CN201010204167.1公开了一种防鸟硅橡胶复合绝缘子的制备方法，该发明将硅橡胶、白炭黑、二甲基硅油、羟基硅油、过氧二异丙苯、胺基苯甲酸甲酯混合制备防鸟硅橡胶复合绝缘子，产品中不含金属骨架，整体强度较低，因此，极易被鸟类、风沙等外力破坏，使用寿命较短。中国专利CN201610004639.6公开了一种金具式防鸟伞罩，橡胶伞面完全包裹在金属骨架外，解决了上述伞罩强度低、易被破坏、使用寿命短的问题。该发明使用单一组分的橡胶，以实现橡胶完整包裹金属骨架的目的，但此方法原材料成本较高。

在实际使用中发现，雨、雪和空气中的水蒸气对此类金具式防鸟伞罩的橡胶基体和金属骨架具有较强的破坏作用，现有的部分防鸟伞罩在外包裹橡胶的组分上进行了部分改进，但仍存在加工性能差、材料成本降低不明显等缺陷，至今未有市场化产品出现。

发明内容

本发明的目的是提供一种金具式防鸟伞罩及其制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷。首先向硅橡胶基体中添加低密度聚乙烯、相容剂、硅酸四乙酯、壬基酚聚氧乙烯醚等组分，对甲基乙烯基硅橡胶进行改性，一方面改进甲基乙烯基硅橡胶的工艺性能，使其更适合于注塑工艺，另一方面，提高橡胶基体的疏水性能，防止雨雪、水蒸气等对橡胶基体或伞罩金属骨架造成破坏；此外，通过向改性甲基乙烯基硅橡胶基体中添加40-60份的纳米二氧化硅粉末，以降低产品的原材料成本。

本发明所述的高分子复合基体包括如下以重量份计算的组分：

所述金具式防鸟伞罩的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)改性甲基乙烯基硅橡胶的制备：

配方包括如下以重量份计算的组分：甲基乙烯基硅橡胶80-100份、低密度聚乙烯30-50份、相容剂10-15份、硅酸四乙酯2-5份、壬基酚聚氧乙烯醚0.3-0.5份、石蜡4-6份、亚硫酸氢钠0.2-0.5份；

改性甲基乙烯基硅橡胶的制备方法如下：

a.按组成原料的重量份将甲基乙烯基硅橡胶、低密度聚乙烯、相容剂和亚硫酸氢钠，在110-120℃下搅拌反应1-2h；

b.在步骤(a)混合料中按重量份加入硅酸四乙酯、壬基酚聚氧乙烯醚和石蜡，在130-140℃条件下搅拌反应0.5-1h；

(2)按比例称取改性甲基乙烯基硅橡胶、纳米二氧化硅、阻燃剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、硫化剂、色母料，加入到捏合机中混炼30-60min得到高分子复合基体，控制温度不超过150℃；

(3)将高分子复合基体直接加入到注塑机中，在90-110MPa压力下注塑，喷嘴温度为148-152℃，注塑模具中内置金属伞罩骨架，使高分子复合基体均匀的包裹在金属伞罩骨架上，脱模即得金具式防鸟伞罩半成品；

(4)将半成品匀速通过200-220℃烘道完成硅橡胶的硫化，即得金具式防鸟伞罩成品。

所述改性甲基乙烯基硅橡胶的粘流温度为131-157℃。

所述改性甲基乙烯基硅橡胶在150℃下的粘度为1.9-2.1Pa·s。

所述高分子复合基体的粘流温度为126-155℃。

所述的相容剂为马来酸酐接枝低密度聚乙烯相容剂，最小接枝率为2％。

所述纳米二氧化硅经过硅烷类偶联剂预处理。

所述阻燃剂为氧化铝、氢氧化镁、氧化锑中的一种。

所述紫外线吸收剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类中的一种。

所述抗氧剂为二烷基二硫代氨基甲酸锌、N-苯基-α-萘胺和烷基吩噻嗪中的一种。

所述的硫化剂为过氧化苯甲酰、2,4-二氯过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种。

本发明的优点在于，(1)向硅橡胶基体中添加低密度聚乙烯、相容剂、硅酸四乙酯、壬基酚聚氧乙烯醚等组分，对甲基乙烯基硅橡胶进行改性，一方面改进甲基乙烯基硅橡胶的工艺性能，使其更适合于注塑工艺，在高温状态下，金属伞罩内外表面可自然流平，产品具有良好的外观；另一方面，提高橡胶基体的疏水性能，防止雨雪、水蒸气等对橡胶基体或伞罩金属骨架造成破坏，而且，由于加入了紫外线吸收剂、抗氧剂等组分，产品的耐老化性能较强。(2)通过向甲基乙烯基硅橡胶中添加纳米二氧化硅粉末，与单一组分橡胶作为基体相比，可明显降低金具式防鸟伞罩的原材料成本。

具体实施方式

下面，对本发明的实施方式进行说明，以下实施例中各组分所称份数均为重量份。

实施例一：

称取甲基乙烯基硅橡胶80份、低密度聚乙烯50份、接枝率为2.3％的马来酸酐接枝低密度聚乙烯相容剂15份和亚硫酸氢钠0.5份，在110℃下搅拌反应2h；在上述混合料中按重量份加入硅酸四乙酯4份、壬基酚聚氧乙烯醚0.5份、石蜡6份，在140℃条件下搅拌反应0.5h，得到改性甲级乙烯基硅橡胶，该改性甲基乙烯基硅橡胶的粘流温度为131-153℃，150℃时的粘度为1.9Pa·s。

将改性甲基乙烯基硅橡胶90份、纳米二氧化硅40份、氧化铝阻燃剂12份、紫外线吸收剂邻羟基苯甲酸苯酯1份、抗氧剂二烷基二硫代氨基甲酸锌1.2份、硫化剂过氧化苯甲酰1份、色母料5份，加入到捏合机中混炼60min得到高分子复合基体，控制温度不超过150℃，所得高分子复合基体粘流温度为126-151℃。

将高分子复合基体直接加入到注塑机中进行注塑，在95MPa压力下注塑，喷嘴温度为148℃，注塑模具中内置金属伞罩骨架，使高分子复合基体均匀的包裹在金属伞罩骨架上，脱模即得金具式防鸟伞罩半成品。将半成品匀速通过200℃烘道完成硅橡胶的硫化，即得金具式防鸟伞罩成品。

对比例一：

本对比例中，未对甲基乙烯基硅橡胶进行改性，直接将普通甲基乙烯基硅橡胶与纳米二氧化硅、氧化铝阻燃剂、紫外线吸收剂等组分混合制备金具式防鸟伞罩，各组分含量、工艺参数选择均与实施例一相同。

对比例二：

本对比例中，按照实施例一提供的配方比例、工艺参数对甲基乙烯基硅橡胶进行改性，但硅橡胶完成改性后，未加入纳米二氧化硅，仅与阻燃剂、紫外线吸收剂等助剂相混合，制备金具式防鸟伞罩，所以组分比例、加工工艺等均与实施例一相同。

实施例二：

称取甲基乙烯基硅橡胶100份、低密度聚乙烯30份、接枝率为2％的马来酸酐接枝低密度聚乙烯相容剂10份和亚硫酸氢钠0.3份，在120℃下搅拌反应1h；在上述混合料中按重量份加入硅酸四乙酯3份、壬基酚聚氧乙烯醚0.3份、石蜡4份，在130℃条件下搅拌反应1h，得到改性甲级乙烯基硅橡胶，该改性甲基乙烯基硅橡胶的粘流温度为139-157℃，150℃时的粘度为2.1Pa·s。

将改性甲基乙烯基硅橡胶120份、纳米二氧化硅55份、氢氧化镁阻燃剂20份、紫外线吸收剂2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑1.3份、抗氧剂N-苯基-α-萘胺和烷基吩噻嗪1份、硫化剂2,4-二氯过氧化苯甲酰1.2份、色母料3份，加入到捏合机中混炼35min得到高分子复合基体，控制温度不超过150℃，所得高分子复合基体粘流温度为132-155℃。

将高分子复合基体直接加入到注塑机中进行注塑，在110MPa压力下注塑，喷嘴温度为152℃，注塑模具中内置金属伞罩骨架，使高分子复合基体均匀的包裹在金属伞罩骨架上，脱模即得金具式防鸟伞罩半成品。将半成品匀速通过220℃烘道完成硅橡胶的硫化，即得金具式防鸟伞罩成品。

对比例三：

本对比例中，未对甲基乙烯基硅橡胶进行改性，直接将普通甲基乙烯基硅橡胶与纳米二氧化硅、氧化铝阻燃剂、紫外线吸收剂等组分混合制备金具式防鸟伞罩，各组分含量、工艺参数选择均与实施例二相同。

对比例四：

本对比例中，按照实施例二提供的配方比例、工艺参数对甲基乙烯基硅橡胶进行改性，但硅橡胶完成改性后，未加入纳米二氧化硅，仅与阻燃剂、紫外线吸收剂等助剂相混合，制备金具式防鸟伞罩，所以组分比例、加工工艺等均与实施例二相同。

对比例五

本对比例和实施例一的区别仅在于：制备改性甲基乙烯基硅橡胶的过程中省略了石蜡的添加。

对比例六

本对比例和实施例二的区别仅在于：制备改性甲基乙烯基硅橡胶的过程中省略了石蜡的添加。

对比例七

本对比例和实施例一的区别仅在于：制备改性甲基乙烯基硅橡胶的过程中省略了硅酸四乙酯的添加。

对比例八

本对比例和实施例二的区别仅在于：制备改性甲基乙烯基硅橡胶的过程中省略了硅酸四乙酯的添加。

对比例九

本对比例和实施例一的区别仅在于：生产所述橡胶伞面的高分子复合基体中含有1.5份抗氧化剂。

对比例十

本对比例和实施例一的区别仅在于：生产所述橡胶伞面的高分子复合基体中含有2份抗氧化剂。

对于上述实施例一至二和对比例一至十制备的金具式防鸟伞罩，分别检查各组产品的外观、表面疏水情况和老化处理后表面的疏水情况，并详细计算各组产品高分子基体的生产成本，具体结果如表1和表2所示。

表1

由表1可知，由于硅橡胶在改性时，还加入了一定比例的低密度聚乙烯，一方面改善了硅橡胶的加工工艺性能，另一方面，由于低密度聚乙烯的价格低于甲基乙烯基硅橡胶，因此，对甲基乙烯基硅橡胶进行改进并未明显提高产品原材料成本。而且，对甲基乙烯基硅橡胶进行改性，显著的提高了金具式防鸟伞罩的表面水接触角，改善了橡胶基体的疏水性能，有效的防止了雨、雪、水蒸气等对橡胶基体、金属骨架的破坏。另外，向改性甲级乙烯基硅橡胶基体中添加一定比例的纳米二氧化硅，可大幅度的降低产品的原材料成本，且未对产品的其他性能造成明显影响。此外，当硅橡胶粘度较小时，通过加入纳米二氧化硅，还可以消除改性硅橡胶的流挂现象。

表2

将表2中的对比例五、对比例六分别和表1中的实施例一、实施例二进行比较，可以发现，对比例五的断裂伸长率低于实施例一的，对比例六的断裂伸长率低于实施例二的，这说明本发明在制备改性甲基乙烯基硅橡胶时添加石蜡，能够提升金具式防鸟伞罩的断裂伸长率。将表2中的对比例七、对比例八分别和表1中的实施例一、实施例二进行比较，可以发现，对比例七氧化处理后的表面水接触角明显小于实施例一的，对比例八氧化处理后的表面水接触角明显小于实施例二的，这说明本发明在制备改性甲基乙烯基硅橡胶时添加硅酸四乙酯，能够提升金具式防鸟伞罩的抗氧化能力。将对比例九、对比例十和实施例1进行比较，可以发现，当本发明中的抗氧剂添加量超过1.2份以后，金具式防鸟伞罩的疏水能力变弱。

Claims (10)

1.一种金具式防鸟伞罩，包括金属骨架和橡胶伞面，其特征在于，生产所述橡胶伞面的高分子复合基体包括如下以重量份计算的组分：

所述金具式防鸟伞罩的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)改性甲基乙烯基硅橡胶的制备：

配方包括如下以重量份计算的组分：甲基乙烯基硅橡胶80-100份、低密度聚乙烯30-50份、相容剂10-15份、硅酸四乙酯2-5份、壬基酚聚氧乙烯醚0.3-0.5份、石蜡4-6份、亚硫酸氢钠0.2-0.5份；

改性甲基乙烯基硅橡胶的制备方法如下：

a.按组成原料的重量份将甲基乙烯基硅橡胶、低密度聚乙烯、相容剂和亚硫酸氢钠，在110-120℃下搅拌反应1-2h；

b.在步骤(a)混合料中按重量份加入硅酸四乙酯、壬基酚聚氧乙烯醚和石蜡，在130-140℃条件下搅拌反应0.5-1h；

(2)按比例称取改性甲基乙烯基硅橡胶、纳米二氧化硅、阻燃剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、硫化剂、色母料，加入到捏合机中混炼30-60min得到高分子复合基体，控制温度不超过150℃；

(3)将高分子复合基体直接加入到注塑机中，在90-110MPa压力下注塑，喷嘴温度为148-152℃，注塑模具中内置金属伞罩骨架，使高分子复合基体均匀的包裹在金属伞罩骨架上，脱模即得金具式防鸟伞罩半成品；

(4)将半成品匀速通过200-220℃烘道完成硅橡胶的硫化，即得金具式防鸟伞罩成品。

2.如权利要求1所述的金具式防鸟伞罩，其特征在于，所述改性甲基乙烯基硅橡胶的粘流温度为131-157℃。

3.如权利要求1所述的金具式防鸟伞罩，其特征在于，所述改性甲基乙烯基硅橡胶在150℃下的粘度为1.9-2.1Pa·s。

4.如权利要求1所述的金具式防鸟伞罩，其特征在于，所述高分子复合基体的粘流温度为126-155℃。

5.如权利要求1所述的金具式防鸟伞罩，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝低密度聚乙烯相容剂，最小接枝率为2％。

6.如权利要求1所述的金具式防鸟伞罩，其特征在于，所述纳米二氧化硅经过硅烷类偶联剂预处理。

7.如权利要求1所述的金具式防鸟伞罩，其特征在于，所述阻燃剂为氧化铝、氢氧化镁、氧化锑中的一种。

8.如权利要求1所述的金具式防鸟伞罩，其特征在于，所述紫外线吸收剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类中的一种。

9.如权利要求1所述的金具式防鸟伞罩，其特征在于，所述抗氧剂为二烷基二硫代氨基甲酸锌、N-苯基-α-萘胺和烷基吩噻嗪中的一种。

10.如权利要求1所述的金具式防鸟伞罩，其特征在于，所述的硫化剂为过氧化苯甲酰、2,4-二氯过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种。