CN111253755A - 一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料及其制备方法，所述硅橡胶材料以乙烯基封端的硅橡胶做为橡胶基料，将低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶与高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶按照1:2的比例搭配使用，所述硅橡胶材料还包括如下以总甲基乙烯基生胶硅橡胶为基准重量的原料：占总甲基乙烯基生胶硅橡胶30～60％的白碳黑、1～8％的羟基硅油、2～10%含氢硅油、100～300％的活性氢氧化铝、2%～10%氧化锌、0.5%～2%色母料，0.5%～2%硫化剂，2%～5%纳米粉料。本发明不仅提高了产品电气性能，更显著提高了机械性能，避免了碰伤和返工，也提高了产品的使用安全性能和经济价值。

Description

一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合绝缘子用硅橡胶及其制备技术领域，特别涉及一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料及其制备方法。
背景技术
绝缘子作为输变电设备中的主要绝缘件，在电网中运行时主要承受的电压有:雷电过电压、操作过电压、工频长期工作电压。用作绝缘子的材料可分为无机和有机两种。无机材料主要是电工陶瓷和钢化玻璃，但这两种材料的湿闪电压和污闪电压低是其难以克服的缺点；有机材料包括环氧树脂、聚四氟乙烯、乙丙橡胶和有机硅材料等，有些国家甚至还采用了丁基橡胶、聚烯烃类材料，其中硅橡胶具有耐高低温、耐臭氧、耐紫外线、耐气候、电绝缘和疏水等优点。
现有硅橡胶材料作为复合绝缘子伞套材料，手感柔软且机械性能一般，在其搬运、安装过程中遇到尖锐物，容易碰伤损坏，需更换返工，造成经济损失。甚至于若未及时检验发现，挂网实际运行中存在安全隐患，给国家造成重大经济安全损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料及其制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料，其特征在于，所述硅橡胶材料以乙烯基封端的硅橡胶做为橡胶基料，将低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶与高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶按照1:2的比例搭配使用，所述硅橡胶材料还包括如下以总甲基乙烯基生胶硅橡胶为基准重量的原料：占总甲基乙烯基生胶硅橡胶30～60％的白碳黑、1～8％的羟基硅油、2～10%含氢硅油、100～300％的活性氢氧化铝、2%～10%氧化锌、0.5%～2%色母料，0.5%～2%硫化剂，2%～5%纳米粉料。
优选的，所述低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶与高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶分子量为60~70万。
优选的，所述低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.07%～0.10%。
优选的，所述高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.20%～0.24%。
优选的，所述纳米粉料为纳米α-氧化铝。
优选的，所述纳米α-氧化铝的粒径为10～30nm。
一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：首先按权利要求1中比例将低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶、高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶、白碳黑、羟基硅油、活性氢氧化铝原料、氧化锌和纳米粉料进行混炼成团，然后进行热处理，升温到140～175℃，真空度-0.04～-0.08MPa，持续1～3h，之后再降温到40-45℃薄通停放48-50h，然后加入硫化剂与色母料，薄通滤胶后即可得到硅橡胶混炼胶。
综上所述，本发明具有以下有益效果：由于纳米α-氧化铝的比表面积较大，为复合材料提供了较高体积分数的硅橡胶-填料界面层，界面层中聚合物链段与填料结合较紧密，链段运动受限，因此其力学性能提高，不仅提高了产品电气性能，更显著提高了机械性能，避免了碰伤和返工，也提高了产品的使用安全性能和经济价值。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。
实施例1
所述硅橡胶材料以乙烯基封端的硅橡胶做为橡胶基料，将低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶与高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶按照1:2的比例搭配使用，所述低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.07%，所述高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.21%，所述低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶与高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶分子量为63万，所述硅橡胶材料还包括如下以总甲基乙烯基生胶硅橡胶为基准重量的原料：占总甲基乙烯基生胶硅橡胶40％的白碳黑、2％的羟基硅油、2%含氢硅油、120％的活性氢氧化铝、3%氧化锌、1%色母料，0.5%硫化剂，3%纳米α-氧化铝，所述纳米α-氧化铝的粒径为10nm。
一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料的制备方法，首先按以上的比例将低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶、高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶、白碳黑、羟基硅油、活性氢氧化铝原料、氧化锌和纳米粉料进行混炼成团，然后进行热处理，升温到155℃，真空度-0.05MPa，持续2h，之后再降温到40℃薄通停放48h，然后加入硫化剂与色母料，薄通滤胶后即可得到硅橡胶混炼胶。
实施例2
所述硅橡胶材料以乙烯基封端的硅橡胶做为橡胶基料，将低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶与高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶按照1:2的比例搭配使用，所述低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.08%，所述高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.23%，所述低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶与高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶分子量为66万，所述硅橡胶材料还包括如下以总甲基乙烯基生胶硅橡胶为基准重量的原料：占总甲基乙烯基生胶硅橡胶52％的白碳黑、5％的羟基硅油、5%含氢硅油、200％的活性氢氧化铝、6%氧化锌、1.5%色母料，1.2%硫化剂，4%纳米α-氧化铝，所述纳米α-氧化铝的粒径为20nm。
一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料的制备方法，首先按以上的比例将低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶、高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶、白碳黑、羟基硅油、活性氢氧化铝原料、氧化锌和纳米粉料进行混炼成团，然后进行热处理，升温到165℃，真空度-0.06MPa，持续2h，之后再降温到45℃薄通停放48h，然后加入硫化剂与色母料，薄通滤胶后即可得到硅橡胶混炼胶。
实施例3
所述硅橡胶材料以乙烯基封端的硅橡胶做为橡胶基料，将低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶与高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶按照1:2的比例搭配使用，所述低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.10%，所述高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.24%，所述低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶与高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶分子量为70万，所述硅橡胶材料还包括如下以总甲基乙烯基生胶硅橡胶为基准重量的原料：占总甲基乙烯基生胶硅橡胶60％的白碳黑、8％的羟基硅油、10%含氢硅油、300％的活性氢氧化铝、10%氧化锌、2%色母料，2%硫化剂，5%纳米α-氧化铝，所述纳米α-氧化铝的粒径为30nm。
一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料的制备方法，首先按以上的比例将低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶、高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶、白碳黑、羟基硅油、活性氢氧化铝原料、氧化锌和纳米粉料进行混炼成团，然后进行热处理，升温到175℃，真空度-0.08MPa，持续3h，之后再降温到45℃薄通停放48h，然后加入硫化剂与色母料，薄通滤胶后即可得到硅橡胶混炼胶。
取上述实施例制备的硅橡胶进行检测，具体数据如下：拉伸强度≥6Mpa，拉断伸长率≥350%，撕裂强度≥20kN/m，DL/T376标准值：拉伸强度≥4Mpa，拉断伸长率≥150%，撕裂强度≥10kN/m，采用本发明所制备的硅橡胶各项指标性能均远远超过了标准要求。
本发明采用的纳米α-氧化铝颗粒具有良好的电绝缘性，并与硅橡胶基体具有良好的界面结合作用，相比传统的氢氧化铝可以更好的提高硅橡胶复合材料的力学性能、电击穿强度、介电性能，并能够在硅橡胶基体中大量填充而不影响加工性能，因此基本确定了用于硅橡胶复合绝缘子的硅橡胶、氢氧化铝和纳米α-氧化铝体系，制备的新型绝缘子用硅橡胶复合材料其力学、电气性能优异。由于纳米填料的比表面积较大，为复合材料提供了较高体积分数的硅橡胶-填料界面层，界面层中聚合物链段与填料结合较紧密，链段运动受限，因此其力学性能提高，不仅提高了产品电气性能，更显著提高了机械性能，避免了碰伤和返工，也提高了产品的使用安全性能和经济价值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料，其特征在于，所述硅橡胶材料以乙烯基封端的硅橡胶做为橡胶基料，将低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶与高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶按照1:2的比例搭配使用，所述硅橡胶材料还包括如下以总甲基乙烯基生胶硅橡胶为基准重量的原料：占总甲基乙烯基生胶硅橡胶30～60％的白碳黑、1～8％的羟基硅油、2～10%含氢硅油、100～300％的活性氢氧化铝、2%～10%氧化锌、0.5%～2%色母料，0.5%～2%硫化剂，2%～5%纳米粉料。
2.根据权利要求1所述的一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料，其特征在于：所述低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶与高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶分子量为60~70万。
3.根据权利要求1所述的一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料，其特征在于：所述低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.07%～0.10%。
4.根据权利要求1所述的一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料，其特征在于：所述高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.20%～0.24%。
5.根据权利要求1所述的一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料，其特征在于：所述纳米粉料为纳米α-氧化铝。
6.根据权利要求5所述的一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料，其特征在于：所述纳米α-氧化铝的粒径为10～30nm。
7.一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：首先按权利要求1中比例将低乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶、高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶、白碳黑、羟基硅油、活性氢氧化铝原料、氧化锌和纳米粉料进行混炼成团，然后进行热处理，升温到140～175℃，真空度-0.04～-0.08MPa，持续1～3h，之后再降温到40-45℃薄通停放48-50h，然后加入硫化剂与色母料，薄通滤胶后即可得到硅橡胶混炼胶。
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