CN111040622B - 一种超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料，由下述重量配比组成：端羟基聚硅氧烷100份，有机硅树脂10—50份，疏水型气相法二氧化硅10‑20份，球型纳米氧化铝60‑100份，表面处理型氢氧化铝粉5‑20份，聚乙烯基硅氧烷‑铂络合物1‑2份，颜料3‑5份，碳氢复合溶剂200‑300份，交联剂6‑10份，偶联剂5‑8份，催化剂0.2‑0.5份。本发明的绝缘涂料在具有优良阻燃导热性能的同时，具有超高耐电压特性。

Description

一种超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料
技术领域
本发明属于电力绝缘技术领域，涉及一种绝缘涂料，主要应用于高压超高压电力设备的绝缘及辅助绝缘方面，具有阻燃导热功能，与其它绝缘涂料相比较，具有超高耐电压特性。本发明还涉及该超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料的制备方法。
背景技术
目前，在输变电、配电等电力系统的设备绝缘防护领域中应用了大量的绝缘材料和辅助绝缘材料，但这些材料的绝缘强度一般低于25kV/mm，绝缘性能仍需进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种施工方便、使用寿命长、绝缘防护功能强的绝缘涂料，该种绝缘涂料在具有优良阻燃导热性能的同时，具有超高耐电压特性。绝缘材料的可靠性很大程度上也取决于材料受热或高温环境下的绝缘稳定性，因此提高材料自身的导热特性、使绝缘材料具有散热功能也是意义重大的。
硅橡胶绝缘涂料产品经过不断改进和性能提升，在保持了原有的耐老化耐腐蚀、憎水防污闪特性的同时，也具有了阻燃和导热功能。在干式电抗器全绝缘处理，电容器组绝缘防护，母线、线桥、连接引线绞线、带电框架等绝缘处理方面得到了广泛的应用。
本发明是在传统硅橡胶绝缘涂料产品的基础上，应用新材料及各组份间的协同配合作用，进一步提升产品的耐电压性能，使之成为具有超耐压特点的绝缘涂料产品。具体技术方案如下：
一种超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料，由下述重量配比组成：端羟基聚硅氧烷100份，有机硅树脂10—50份，疏水型气相法二氧化硅10-20份，球型纳米氧化铝60-100份，表面处理型氢氧化铝粉5-20份，聚乙烯基硅氧烷-铂络合物1-2份，颜料3-5份，碳氢复合溶剂200-300份，交联剂6-10份，偶联剂5-8份，催化剂0.2-0.5份。
所述端羟基聚硅氧烷为粘度30000-80000mPa.s；所述有机硅树脂为甲基硅树脂、乙烯基硅树脂的一种或两种混合物；所述疏水型气相法二氧化硅为疏水型气相法二氧化硅，比表面积为300-400m2/g。
所述球型纳米氧化铝粒径20-50nm。
所述表面处理型氢氧化铝粉粒径0.5-5um。
所述颜料为氧化铁红、氧化铁绿、氧化铁黄中的任意一种。
所述交联剂为甲基三乙氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基丁酮肟基硅烷中的一种或几种混合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560、KH171中的一种或两种混合物；所述催化剂为二丁基二月桂酸锡、钛酸异丙酯中的一种或两种混合物。
本发明进一步公开了一种制备所述的超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料的制作方法，具体步骤包括：
①将端羟基聚硅氧烷加入到电热真空捏合机中，启动捏合机3-5分钟，然后加入有机硅树脂，启动捏合机20-30分钟，然后依次加入疏水型气相法二氧化硅、球型纳米氧化铝、表面处理型氢氧化铝粉及颜料，其中球形纳米氧化铝各分3次加入，捏合30-50分钟使粉体完全混入端羟基聚硅氧烷中后，启动电加热装置及真空泵，保持捏合机内真空度为-0.06Mpa—-0.08Mpa，升温至180℃-200℃，开始计时，120-150分钟后，关闭捏合机，将物料倒出；
②将倒出的物料移至三辊研磨机进行研磨处理，物料应研磨3遍以上，检测物料粒度应不超过25um；
③将研磨好的物料移入篮式分散机中，并加入碳氢复合溶剂和聚乙烯基硅氧烷-铂络合物，密封分散处理100-120分钟，检测物料粒度应不超过15um；④将分散好的物料移入电热真空反应釜中，开启搅拌，依次加入交联剂、偶联剂及催化剂，保持真空度不低于-0.08Mpa，升温至90℃-100℃。保持此条件，在反应釜内反应300-360分钟后，使物料降温至40℃以下出料即可；
完成反应的物料即为该种超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料，应在封闭的容器内盛装和保存。
本发明还公开了所述的超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料的使用方法，使用时可采用喷涂、刷涂或滚涂的方式进行施工，在温度0℃-50℃、相对湿度10％-95％的环境下可在24小时内固化为具有耐电压阻燃导热特性的涂层材料。
本发明的有益效果包括：①端羟基聚硅氧烷和有机硅树脂均为具有良好化学稳定性的材料，可赋予产品优异的耐老化、耐腐蚀特性，二者相互配合可在交联剂作用下形成具有互穿网络的体型分子结构，进一步提高了产品的机械强度和耐电压水平。②球形纳米氧化铝为纳米级氧化铝，其粒子为纳米球结构，在产品形成的涂层中可形成连续可靠的导热通道。与传统的团聚粒子导热填料相比，导热效率更高、稳定性更好。③采用表面处理型氢氧化铝粉和聚乙烯基硅氧烷-铂络合物的阻燃体系，起到了较好的协同效果，使产品阻燃等级达到FV-0级，同时大大提升了材料的耐漏电起痕和电蚀损性能。④以具有无闪电耐燃烧的碳氢复合碳氢复合溶剂作为体系碳氢复合溶剂，提高了产品的稳定性避免涂料出现分层沉淀等现象，同时通过与阻燃体系的共同作用，赋予了产品涂料液态状态下的阻燃性。⑤这种超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料的制作方法中，采用了预聚合技术，即端羟基聚硅氧烷与硅树脂在交联剂及催化剂的作用下在电热真空反应釜中发生了预聚合反应。这种预聚合可以提高涂料在施工环境中固化反应的均匀度，使材料内部的分子结构更加均一，宏观表现为避免涂层材料出现内部绝缘弱点和疵点。
具体实施方式
实施例1
将粘度30000mPa.s的端羟基聚硅氧烷100份加入电热真空捏合机中捏合3分钟，加入甲基硅树脂10份捏合20分钟，依次加入疏水型气相法二氧化硅10份、粒径20-50nm球形纳米氧化铝60份、0.5-5um表面处理型氢氧化铝粉5份、氧化铁红3份，升温至180℃、真空度为-0.06Mpa，捏合120分钟。出料经三辊研磨机研磨三遍，导入篮式分散机中并加入碳氢复合溶剂200份、聚乙烯基硅氧烷-铂络合物1.5份，分散混合100分钟。出料导入反应釜，加入甲基三乙氧基硅烷6份、KH560 3份、KH171 3份、钛酸异丙酯0.2份，真空度-0.089Mpa，升温至95℃，反应300分钟后，降温至38℃出料，得成品。
涂料涂层：阻燃等级FV-0级，导热系数0.48W/k*m，绝缘强度40.1kV/mm。
实施例2
将粘度50000mPa.s的端羟基聚硅氧烷100份加入电热真空捏合机中捏合3分钟，加入甲基硅树脂50份捏合30分钟，依次加入疏水型气相法二氧化硅15份、球形纳米氧化铝80份、表面处理型氢氧化铝粉10份、氧化铁绿5份，升温至190℃、真空度为-0.07Mpa，捏合120分钟。出料经三辊研磨机研磨三遍，导入篮式分散机中并加入碳氢复合溶剂250份、聚乙烯基硅氧烷-铂络合物2份，分散混合100分钟。出料导入反应釜，加入甲基三丁酮肟基硅烷10份、KH560 2份、KH171 3份、二丁基二月桂酸锡0.1份、钛酸异丙酯0.4份，真空度-0.089Mpa，升温至90℃，反应330分钟后，降温至36℃出料，得成品。
涂料涂层：阻燃等级FV-0级，导热系数0.63W/k*m，绝缘强度47.8kV/mm。
实施例3
将粘度80000mPa.s的端羟基聚硅氧烷100份加入电热真空捏合机中捏合3分钟，加入乙烯基硅树脂50份捏合30分钟，依次加入疏水型气相法二氧化硅20份、球形纳米氧化铝100份、表面处理型氢氧化铝粉10份、氧化铁黄4份，升温至200℃、真空度为-0.08Mpa，捏合120分钟。出料经三辊研磨机研磨三遍，导入篮式分散机中并加入碳氢复合溶剂300份、聚乙烯基硅氧烷-铂络合物1份，分散混合100分钟。出料导入反应釜，加入甲基三丁酮肟基硅烷2份、乙烯基丁酮肟基硅烷6份、KH560 3份、KH171 3份、二丁基二月桂酸锡0.2份、钛酸异丙酯0.2份，真空度-0.089Mpa，升温至100℃，反应360分钟后，降温至38℃出料，得成品。
涂料涂层：阻燃等级FV-0级，导热系数0.82W/k*m，绝缘强度63.6kV/mm。

Claims (5)

1.一种超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料，其特征在于：由下述重量配比组成：端羟基聚硅氧烷100份，有机硅树脂10～50份，疏水型气相法二氧化硅10～20份，球型纳米氧化铝60～100份，表面处理型氢氧化铝粉5～20份，聚乙烯基硅氧烷-铂络合物1～2份，颜料3～5份，碳氢复合溶剂200～300份，交联剂6～10份，偶联剂5～8份，催化剂0.2～0.5份；
所述端羟基聚硅氧烷为粘度30000～80000mPa·s；所述有机硅树脂为甲基硅树脂、乙烯基硅树脂的一种或两种混合物；所述疏水型气相法二氧化硅的比表面积为300～400m2/g；
超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料的制作方法，采用了预聚合技术，即端羟基聚硅氧烷与有机硅树脂在交联剂及催化剂的作用下在电热真空反应釜中发生了预聚合反应；
具体步骤包括：
①将端羟基聚硅氧烷加入到电热真空捏合机中，启动捏合机3～5分钟，然后加入有机硅树脂，启动捏合机20～30分钟，然后依次加入疏水型气相法二氧化硅、球型纳米氧化铝、表面处理型氢氧化铝粉及颜料，其中球型纳米氧化铝各分3次加入，捏合30～50分钟使粉体完全混入端羟基聚硅氧烷中后，启动电加热装置及真空泵，保持捏合机内真空度为-0.06Mpa～-0.08Mpa，升温至180℃～200℃，开始计时，120～150分钟后，关闭捏合机，将物料倒出；
②将倒出的物料移至三辊研磨机进行研磨处理，物料应研磨3遍以上，检测物料粒度应不超过25μm；
③将研磨好的物料移入篮式分散机中，并加入碳氢复合溶剂和聚乙烯基硅氧烷-铂络合物，密封分散处理100～120分钟，检测物料粒度应不超过15μm；
④将分散好的物料移入电热真空反应釜中，开启搅拌，依次加入交联剂、偶联剂及催化剂，保持真空度不低于-0.08Mpa，升温至90℃～100℃。保持此条件，在反应釜内反应300～360分钟后，使物料降温至40℃以下出料即可；
完成反应的物料即为所述的超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料，应在封闭的容器内盛装和保存。
2.根据权利要求1所述的超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料，其特征在于：所述球型纳米氧化铝粒径20～50nm。
3.根据权利要求1所述的超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料，其特征在于：所述表面处理型氢氧化铝粉粒径0.5～5μm。
4.根据权利要求1所述的超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料，其特征在于：所述颜料为氧化铁红、氧化铁绿、氧化铁黄中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的超耐压阻燃导热有机硅绝缘涂料，其特征在于：所述交联剂为甲基三乙氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基丁酮肟基硅烷中的一种或几种混合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560、KH171中的一种或两种混合物；所述催化剂为二丁基二月桂酸锡、钛酸异丙酯中的一种或两种混合物。
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