CN113045902A - 一种耐腐蚀自固化绝缘材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐腐蚀自固化绝缘材料及其制备方法，原料按重量份数计，它包括：硅橡胶60～120份、氟硅橡胶5～10份、相容剂3～20份、填料7～50份、固化剂4～15份、附着力促进剂1～15份和催化剂0.1～3份；制备方法，按重量份准备原料；先将硅橡胶、氟硅橡胶和相容剂在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；将初混胶中加入填料，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；将基胶冷却后在搅拌下加入固化剂、附着力促进剂和催化剂，充分混合搅拌后出料即得耐腐蚀自固化绝缘材料；解决了氟橡胶合成复杂，成本高昂，氟橡胶具有较低的表面能，很难与其他材料共混均匀，容易造成分相，物理性能下降等问题。
Description
技术领域
本发明属于绝缘材料制备技术，尤其涉及一种耐腐蚀自固化绝缘材料及其制备方法。
技术背景
近些年，一些新型的但容易因腐蚀而失效的输变电设备绝缘部件得到大量的使用。例如，复合绝缘子以其良好的电气性能和机械性能在交直流输电网中得到广泛的应用。尽管在运行初期，复合绝缘子表现良好，在有效防止污闪的同时，保持一个较低的故障率，但是随着用量和挂网时间的增加，复合绝缘子故障引发输电线路大面积停电的事例时有报道。因此，提高输变电设备的耐腐蚀性能对保障电网安全是非常重要的。
现阶段，输变电设备复合绝缘子故障主要为分为电气故障和机械故障两类：机械故障主要为复合绝缘子芯棒发生折断而引发，这类故障发生几率较小，且属于恶性事故；电气故障主要由雷击闪络、冰闪、污闪等事故引起，这类故障发生将导致复合绝缘子表面发生沿面闪络，造成电网大面积停电。在这两类故障中，腐蚀导致的复合绝缘子发生老化均为发生事故的主要原因。复合绝缘子芯棒、金具发生腐蚀导致其机械性能下降，端部密封结构破坏，导致芯棒折断，危及电网的安全运行；复合绝缘子伞裙表面发生腐蚀导致其物理、化学及电气特性下降，复合绝缘子表面性能大幅下降，发生闪络事故的可能性大大增加。研究高耐腐蚀功能的新型绝缘材料配方开发解决户外腐蚀环境下输变电设备绝缘部件性能劣化严重、服役寿命短的问题具有重要意义。
氟橡胶具有良好的耐油耐腐蚀特性，能够提高材料在高腐蚀环境下的使用寿命。然而氟橡胶合成复杂，成本高昂，不利于大范围的推广应用，目前只在航天和军工领域运用，尚未在电力行业大范围应用。氟橡胶具有较低的表面能，很难与其他材料共混均匀，容易造成分相，物理性能下降等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种耐腐蚀自固化绝缘材料及其制备方法，以解决氟橡胶具有良好的耐油耐腐蚀特性，能够提高材料在高腐蚀环境下的使用寿命。然而氟橡胶合成复杂，成本高昂，不利于大范围的推广应用；氟橡胶具有较低的表面能，很难与其他材料共混均匀，容易造成分相，物理性能下降等问题。
本发明技术方案：
一种耐腐蚀自固化绝缘材料，其特征在于：原料按重量份数计，它包括：硅橡胶60～120份、氟硅橡胶5～10份、相容剂3～20份、填料7～50份、固化剂4～15份、附着力促进剂1～15份和催化剂0.1～3份。
所述的一种耐腐蚀自固化绝缘材料，原料按重量份数计，它包括：硅橡胶80～100份、氟硅橡胶5～10份、相容剂5～15份、填料15～40份、固化剂4～15份、附着力促进剂2～10份和催化剂0.5～2份。
所述硅橡胶为粘度在5000～100000cs的甲基乙烯基硅橡胶或甲基硅橡胶中的一种或两种。
所述硅橡胶粘度为8000～80000cs。
相容剂为氢氟醚类氟化液。
热填料为氧化铝、氮化铝、氧化锌、氧化镁、氮化硼或碳化硅中的一种或一种以上。
阻燃剂填料为氢氧化铝、氢氧化镁、三聚氰胺、多聚磷酸铵、五溴乙基苯、硼酸锌或三氧化二锑中的至少一种。
固化剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中至少一种；所述附着力促进剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷或γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或钛酸酯中的至少一种。
所述的一种耐腐蚀自固化绝缘材料的制备方法，它包括：
步骤(1)、按重量份准备原料；先将硅橡胶、氟硅橡胶和相容剂在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；
步骤(2)、将步骤(1)所得初混胶中加入填料，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；
步骤(3)、将基胶冷却后在搅拌下加入固化剂、附着力促进剂和催化剂，充分混合搅拌后出料即得耐腐蚀自固化绝缘材料。
步骤(2)中充分混合的方法为：将填料和基胶在室温下密封混合1～2小时；步骤(3)中混合搅拌过程中充入氮气保护。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明的耐腐蚀自固化绝缘材料可以实现室温自固化，设备外绝缘改造方便；(2)其主成膜物含有硅橡胶和氟硅橡胶混合过程中加入了氢氟醚类相容剂，能够实现硅橡胶和氟橡胶的充分混合，具有良好的绝缘性和憎水性，能够极大的提高材料的防污闪等级和绝缘等级；(3)本发明的优良的电气绝缘性、导热性、阻燃性、耐紫外等多种性能，能够满足配网线路对外绝缘的要求，延长线路的使用寿命，保障线路安全稳定运行。
解决了现有技术氟橡胶合成复杂，成本高昂，不利于大范围的推广应用；氟橡胶具有较低的表面能，很难与其他材料共混均匀，容易造成分相，物理性能下降等问题。
具体实施方式：
本发明的一种耐腐蚀自固化绝缘材料针对输变电设备绝缘保护设计，可实现绝缘支柱瓷绝缘的外表面疏水绝缘改造，也可用于复合绝缘子伞裙的制备，无需加热或烘烤等步骤，操作简单便捷，效率高，性能可靠，特别适合于户外使用，耐候性优异。除此之外，该绝缘包覆料，兼具优良的电气绝缘性、导热性、阻燃性、耐紫外等多种性能，能够满足配网线路对外绝缘的要求。
实施例1
一种耐腐蚀自固化绝缘材料，包括以下重量份的组分：粘度为5000cs的甲基乙烯基硅橡胶60份、粘度为5000cs的甲基三氟丙基硅氧烷氟硅橡胶5份、相容剂氢氟醚类氟化液3份、导热填料氮化铝2份，阻燃填料氢氧化铝5份、固化剂甲基三甲氧基硅烷4份、附着力促进剂1份γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、催化剂二月桂酸二丁基锡0.1份。
上述耐腐蚀自固化绝缘材料，通过以下制备方法制得：
(1)先将硅橡胶、氟硅橡胶和相容剂在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；
(2)将步骤(1)所得初混胶中加入填料，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；
(3)在氮气氛围下，将基胶冷却后高速搅拌下加入固化剂、附着力促进剂、催化剂，充分混合搅拌，出料，即得。
实施例2
一种耐腐蚀自固化绝缘材料，包括以下重量份的组分：粘度为100000cs的甲基乙烯基硅橡胶120份、粘度为100000cs的甲基三氟丙基硅氧烷氟硅橡胶10份、相容剂氢氟醚类氟化液20份、导热填料氮化铝20份，阻燃填料氢氧化铝30份、固化剂甲基三甲氧基硅烷15份、附着力促进剂15份γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、催化剂二月桂酸二丁基锡3份。
上述耐腐蚀自固化绝缘材料，通过以下制备方法制得：
(1)先将硅橡胶、氟硅橡胶和相容剂在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；
(2)将步骤(1)所得初混胶中加入填料，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；
(3)在氮气氛围下，将基胶冷却后高速搅拌下加入固化剂、附着力促进剂、催化剂，充分混合搅拌，出料，即得。
实施例3
一种耐腐蚀自固化绝缘材料，包括以下重量份的组分：粘度为8000cs的甲基乙烯基硅橡胶80份、粘度为8000cs的甲基三氟丙基硅氧烷氟硅橡胶5份、相容剂氢氟醚类氟化液5份、导热填料氧化铝5份，阻燃填料氢氧化镁10份、固化剂甲基三乙氧基硅烷4份、附着力促进剂2份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、催化剂辛酸亚锡0.5份。
上述耐腐蚀自固化绝缘材料，通过以下制备方法制得：
(1)先将硅橡胶、氟硅橡胶和相容剂在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；
(2)将步骤(1)所得初混胶中加入填料，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；
(3)在氮气氛围下，将基胶冷却后高速搅拌下加入固化剂、附着力促进剂、催化剂，充分混合搅拌，出料，即得。
实施例4
一种耐腐蚀自固化绝缘材料，包括以下重量份的组分：粘度为80000cs的甲基乙烯基硅橡胶100份、粘度为80000cs的甲基三氟丙基硅氧烷氟硅橡胶10份、相容剂氢氟醚类氟化液10份、导热填料氧化铝20份，阻燃填料氢氧化镁20份、固化剂甲基三乙氧基硅烷15份、附着力促进剂10份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、催化剂辛酸亚锡2份。
上述耐腐蚀自固化绝缘材料，通过以下制备方法制得：
(1)先将硅橡胶、氟硅橡胶和相容剂在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；
(2)将步骤(1)所得初混胶中加入填料，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；
(3)在氮气氛围下，将基胶冷却后高速搅拌下加入固化剂、附着力促进剂、催化剂，充分混合搅拌，出料，即得。
实施例5
一种耐腐蚀自固化绝缘材料，包括以下重量份的组分：粘度为40000cs的甲基硅橡胶80份、粘度为40000cs的甲基三氟丙基硅氧烷氟硅橡胶8份、相容剂氢氟醚类氟化液8份、导热填料氧化铝20份，阻燃填料氢氧化镁15份、固化剂甲基三乙氧基硅烷10份、附着力促进剂8份γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、催化剂辛酸亚锡1.5份。
上述耐腐蚀自固化绝缘材料，通过以下制备方法制得：
(1)先将硅橡胶、氟硅橡胶和相容剂在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；
(2)将步骤(1)所得初混胶中加入填料，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；
(3)在氮气氛围下，将基胶冷却后高速搅拌下加入固化剂、附着力促进剂、催化剂，充分混合搅拌，出料，即得。
对比例1
一种耐腐蚀自固化绝缘材料，包括以下重量份的组分：粘度为40000cs的甲基硅橡胶80份、导热填料氧化铝20份，阻燃填料氢氧化镁15份、固化剂甲基三乙氧基硅烷10份、附着力促进剂8份γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、催化剂辛酸亚锡1.5份。
上述耐腐蚀自固化绝缘材料，通过以下制备方法制得：
(1)硅橡胶中加入填料，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；
(2)在氮气氛围下，将基胶冷却后高速搅拌下加入固化剂、附着力促进剂、催化剂，充分混合搅拌，出料，即得。
分别将实施例1～5，对比例1制备的绝缘料制备标准样片，测试相关性能，如下表1。
表1实施例和对比例相关性能参数表
由表1可以看出，本申请制备的耐腐蚀自固化绝缘材料具有很好的耐腐蚀特性，在酸、碱、盐和变压器油浸泡48h后无脱落、起皱、起泡、变色等现象，高于电力行业标准DL/T627要求的24h，对比例中没有添加氟橡胶的在酸中出现了变色现象，变压器油中出现了有脱落、起皱变色现象；添加了氟硅橡胶和相容剂的样品具有更好的力学性能、介电性能和憎水性；而且，与实施例1～2相比，实施例3～5在优选原料参数范围内制得的绝缘包覆料具备更高的拉伸强度和击穿强度和更好的憎水性，更有利于提高绝缘料在高腐蚀环境中的服役寿命。
Claims (10)
1.一种耐腐蚀自固化绝缘材料，其特征在于：原料按重量份数计，它包括：硅橡胶60～120份、氟硅橡胶5～10份、相容剂3～20份、填料7～50份、固化剂4～15份、附着力促进剂1～15份和催化剂0.1～3份。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀自固化绝缘材料，其特征在于：原料按重量份数计，它包括：硅橡胶80～100份、氟硅橡胶5～10份、相容剂5～15份、填料15～40份、固化剂4～15份、附着力促进剂2～10份和催化剂0.5～2份。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀自固化绝缘材料，其特征在于：所述硅橡胶为粘度在5000～100000cs的甲基乙烯基硅橡胶或甲基硅橡胶中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀自固化绝缘材料，其特征在于：所述硅橡胶粘度为8000～80000cs。
5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀自固化绝缘材料，其特征在于：相容剂为氢氟醚类氟化液。
6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀自固化绝缘材料，其特征在于：热填料为氧化铝、氮化铝、氧化锌、氧化镁、氮化硼或碳化硅中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀自固化绝缘材料，其特征在于：阻燃剂填料为氢氧化铝、氢氧化镁、三聚氰胺、多聚磷酸铵、五溴乙基苯、硼酸锌或三氧化二锑中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀自固化绝缘材料，其特征在于：固化剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中至少一种；所述附着力促进剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷或γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或钛酸酯中的至少一种。
9.如权利要求1所述的一种耐腐蚀自固化绝缘材料的制备方法，它包括：
步骤(1)、按重量份准备原料；先将硅橡胶、氟硅橡胶和相容剂在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；
步骤(2)、将步骤(1)所得初混胶中加入填料，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；
步骤(3)、将基胶冷却后在搅拌下加入固化剂、附着力促进剂和催化剂，充分混合搅拌后出料即得耐腐蚀自固化绝缘材料。
10.根据权利要求9所述的一种耐腐蚀自固化绝缘材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中充分混合的方法为：将填料和基胶在室温下密封混合1～2小时；步骤(3)中混合搅拌过程中充入氮气保护。
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|---|---|---|---|---|
| CN116082959A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-05-09 | 北京超智控信科技有限公司 | 电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料 |
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