CN115960536A - 一种电缆附件密封绝缘双组分涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电缆附件密封绝缘双组分涂料及其制备方法和应用，所述电缆附件密封绝缘双组分涂料包括甲组分和乙组分，所述甲组分包括聚合物基胶、甲基乙烯基硅橡胶、超细碳酸钙、纳米氧化铝和甲基硅油，所述乙组分包括偶联剂、催化剂、粘合促进剂、超细碳酸钙、纳米氧化铝、增塑剂和阻聚剂，所述制备方法包括以下步骤：预先对所述超细碳酸钙和所述纳米氧化铝进行脱水处理；所述甲组分在搅拌机中搅拌后，抽真空继续搅拌排除气泡，恢复至常压，制得甲组分，罐装到甲组分罐内；所述乙组分在搅拌机中，抽真空，搅拌，恢复至常压，制得乙组分，罐装到乙组分罐内。本发明获得的电缆附件密封绝缘双组分涂料能够快速实现电缆附件的绝缘加强和密封防护。

Description

一种电缆附件密封绝缘双组分涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明的实施例属于电缆附件领域，具体涉及一种电缆附件密封绝缘双组分涂料及其制备方法和应用。

背景技术

电缆附件在电力传输和配送中是必不可少的重要环节之一，在输配电线路中有大量的电缆附件存在，电缆附件发生爆炸为生产和生活带来的损失十分巨大。电缆附件爆炸的原因一般有以下几种：(1)电缆负荷或外界温度变化时，电缆附件中的绝缘胶热胀冷缩，发生“呼吸作用”，形成内外空气交流，从而潮气侵入，凝结在附件的内壁和空隙部分，使绝缘下降而被击穿。(2)电缆附件内的绝缘胶接触电缆油后会溶解，在底部和电缆周围形成空隙，也使绝缘下降而被击穿。(3)电缆两端的附件高差过大时，低的一端附件受到电缆油的压力，严重时会破坏密封，影响绝缘。(4)线路上发生短路故障时，在很大的短路电流作用下，电缆附件的绝缘胶开裂，密封破坏，潮气侵入，从而降低其绝缘性能。

为了防止电缆附件发生爆炸，可采取下列措施：(1)安装时，应严格按照操作工艺要求施工，保证密封和绝缘良好，以防止潮气侵入。(2)经常进行巡查，发现电缆附件严重漏油时，采取措施及时修好。

针对上述问题，现有技术采取绝缘胶带、改善电缆附件工作环境、更换电缆附件，但是这些措施也存在问题：绝缘胶带是通过缠绕、包覆电缆附件的方式起到一定的密封效果，电压1kV及以下，而电缆附件是6kV、10kV、甚至更高耐压需求。绝缘胶带密封防水等级低，绝缘胶带使用寿命短。在电气柜内加装抽湿机设备来改善电缆附件工作环境，在解决潮气问题的同时，增加了带电设备的维修和保养工作，但不能解决电缆附件耐压和密封问题。在电气柜内放置吸湿片来改善电缆附件工作环境，通过吸湿材料被动吸收电缆附件所在环境的潮气，在环境达到一定湿度时，吸湿效果未知，需要定期维护和更换，但不能解决电缆附件耐压和密封问题。

由于电缆附件的电压高、电缆附件需要密封的部位往往是低表面能材质从而难以黏附和密封，电缆附件在使用过程中表面会有油污从而更加难以黏附和密封，电缆附件容易出现故障的部位往往是圆形或锥形等难以做密封处理的形状，因此，到目前为止，市面上没有电缆附件绝缘加强和密封保护的修补材料类产品。

因此，有必要从新材料角度研究开发新的技术方案来解决电缆附件绝缘漏洞和密封防水的问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的绝缘漏洞和密封防水的的技术问题，本发明人在进行了大量的深入研究之后，一方面提供了新的电缆附件密封绝缘双组分涂料，另一方面还提供了这种电缆附件密封绝缘双组分涂料的制备方法，最后还提供这种电缆附件密封绝缘双组分涂料的应用。

第一方面，一种电缆附件密封绝缘双组分涂料，包括甲组分和乙组分，

所述甲组分包括以下重量百分比的各组分：

所述乙组分包括以下重量百分比的各组分：

所述羟基封端聚二甲基硅氧烷作为聚合物基胶，羟基封端聚二甲基硅氧烷含羟基化合物，既是反应性有机硅，也是可固化的有机硅，羟基封端聚二甲基硅氧烷具有优良的绝缘性能，性能稳定、耐老化，可以选用10000cps或更大粘度的羟基封端聚二甲基硅氧烷可用于形成涂料类复合材料，羟基封端聚二甲基硅氧烷粘度过大会导致成品加工性差，优选羟基封端聚二甲基硅氧烷优选粘度为300000至1000000cps范围内，更有选的，羟基封端聚二甲基硅氧烷的粘度为500000cps，羟基封端聚二甲基硅氧烷在所述甲组分中的重量百分比在15％至22％的范围内，更优选的，羟基封端聚二甲基硅氧烷在所述甲组分中的重量百分比为18.58％；

所述甲组分中添加少量甲基乙烯基硅橡胶，少量不饱和乙烯基的引入使产物的成品性能，特别是耐热老化性和抗变形、抗收缩性能、防潮、绝缘性有很大改进，本发明中添加的甲基乙烯基硅橡胶，其乙烯基含量<1.0，本发明添加的甲基乙烯基硅橡胶在所述甲组分中的重量百分比在5％至8％的范围内，更优选的，甲基乙烯基硅橡胶在所述甲组分中的重量百分比为6.5％；

所述甲组分和乙组分中都添加补强剂碳酸钙，提高产物的抗张强度、撕裂强度等力学性能，用于增大粘度，并有助于混合物成形，本发明使用的碳酸钙是超细碳酸钙，超细碳酸钙在涂料中分散性好，有助于涂料类产品的力学性能和表面硬度，碳酸钙在甲组分中的重量百分比可以在32％至50％的范围内，更优选的，碳酸钙在甲组分中的重量百分比是40.2％；碳酸钙在乙组分中的重量百分比可以在27％至40％的范围内，更优选的，碳酸钙在乙组分中的重量百分比是30.54％；

所述甲组分和乙组分中都添加纳米氧化铝，提高涂料的耐磨性，且能显著提高涂料的硬度，纳米氧化铝在甲组分中的重量百分比可以在20％至35％的范围内，更优选的，纳米氧化铝在甲组分中的重量百分比是29％，纳米氧化铝在乙组分中的重量百分比可以在15％至25％的范围内，更优选的，纳米氧化铝在乙组分中的重量百分比是19.1％；

所述甲组分中添加甲基硅油，以增加涂料的润滑性、耐磨性和绝缘性能，可以选用甲基苯基硅油、甲基含氢硅油、二甲基硅油等甲基硅油，优选201二甲基硅油，201二甲基硅油中含有羟基，与羟基封端聚二甲基硅氧烷这一基本基胶配合使用，利于成品的交联和固化，甲基硅油的粘度为100±10mPa.s，增加成品粘度，抗变性能好，散热性能好，提高防潮性能，提高抗老化性能；

所述酮肟基硅烷作为偶联剂，在暴露于自然环境时可与反应性有机硅反应，使线型聚硅氧烷交联成网状结构的弹性体，具体来说，偶联剂是含有可水解基团的有机硅烷，可以在湿气存在下水解，然后与反应性有机硅反应，偶联剂的选型影响成品的耐老化性能；使用合适的偶联剂，有助于成品的耐老化性能，酮肟基硅烷这一偶联剂可以选用甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷或者四丁酮肟基硅烷，偶联剂的用量和加料方式影响基胶的反应速度、施工性能和力学性能；所述酮肟基硅烷在乙组分中的重量百分比可以在3％至10％的范围内，更优选的，所述酮肟基硅烷在乙组分中的重量百分比含量是5％，成品具有合适的固化速度，易于施工，且具有良好的力学性能；

所述钛络合物作为催化剂，用于调整产品在施工现场的反应速度和固化速度，酮肟基硅烷和钛络合物结合使用时，钛络合物允许成品具有适度的反应速度和固化速度，钛络合物在乙组分中的重量百分比含量可以在5％至10％的范围内，更优选的，钛络合物在乙组分中的重量百分比含量是7％；

为了满足在低表面能电缆附件表面的高粘性和密封需求，尤其是为了能够在表面有脏污、尤其是严重影响粘结且难以在施工现场处理干净的油污情况下，于电缆附件表面形成强粘结力，乙组分中联合使用了两种粘合促进剂，这两种粘合促进剂分别是γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷和钛异丙氧基亚辛基乙二醇，其中的钛基团与被粘接介质表面形成大量的配位键，环氧基又能有效地提供环氧分子而形成环氧键和可以形成氢键的氨基，使得产物同时具有能和无机质材料及有机质材料相化学结合的反应基团，从而在粘接界面形成强力较高的化学键，有效地强化粘合作用，成为有效的提高粘接强度的增粘剂；联合使用两种粘合促进剂后，粘结强度明显优于其中一种单独使用，γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷本身能改善填料的分散性及粘合力，改善工艺性能和提高产品的机械、绝缘和耐候性能，本发明在生产工艺中，将粘合促进剂作为碳酸钙等填料的表面处理剂，能够充分发挥其效能，利于提高碳酸钙的物理性能，尤其是机械强度、防水性、绝缘、散热性等，γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷在乙组分中的重量百分比含量可以在4％至8％的范围内，更优选的，γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷在乙组分中的的重量百分比含量是5.1％，钛异丙氧基亚辛基乙二醇在乙组分中的重量百分比含量可以在1％至3％的范围内，更优选的，钛异丙氧基亚辛基乙二醇在乙组分中的重量百分比含用量是1.5％；

所述增塑剂可以增加成品的粘度和软化成品，使成品不至于过硬，增塑剂可以选用分子量为1300至2400、粘度为645至4700cst/100℃范围内的增塑剂，例如，可以选用液体聚异丁烯PB2400，或者液体聚异丁烯PB1300作为增塑剂，PB2400具有优良的抗紫外线性能和高低温性能，具有极好的粘性和优异的光稳定性，用来提高成品的防水性、抗氧化性、抗紫外线、抗老化性、跨温度范围下的综合性能，当成品中增塑剂的含量太高时，未固化和固化的成品的强度可能受损，当成品中增塑剂的含量太低时，成品的柔韧性可能降低，本发明中，为了放置存储和运输中发生化学反应，将增塑剂放到乙组分中，增塑剂在乙组分中的重量百分比含量可以在26％至40％的范围内，更优选的，增塑剂在乙组分中的重量百分比含量是31.7％；

本发明在乙组分中添加阻聚剂，考虑到不影响成品固化物的物理力学性能，可以选择乙烯基四环体作为阻聚剂，阻聚剂在乙组分中的重量百分比含量可以在0.05～1％的范围内，优选的，阻聚剂在乙组分中的重量百分比含量为0.06％；

所述甲组分中，还可以根据需要添加阻燃剂；

所述乙组分中，还可以根据需要添加其它组分，例如阻燃剂、调色剂等。

第二方面，上述电缆附件密封绝缘双组分涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，预先对所述碳酸钙和所述纳米氧化铝进行脱水处理，目的是，本发明中所选用的偶联剂会被物料中的水分消耗，为了确保偶联剂与期望发生水解的成分交联，需先对碳酸钙和纳米氧化铝进行脱水处理；

步骤二，在环境保持干燥的条件下，所述甲组分在搅拌机中搅拌1.5～2.5小时后，抽真空继续搅拌排除气泡，恢复至常压，制得甲组分，罐装到甲组分罐内；

步骤三，在环境保持干燥的条件下，所述乙组分在搅拌机中，抽真空，45～55度搅拌1～2小时后，恢复至常压，制得乙组分，罐装到乙组分罐内。

优选的，所述步骤二中，所述甲组分在搅拌机中，搅拌2小时后，抽真空继续搅拌半小时排除气泡，恢复至常压，制得甲组分，罐装到甲组分罐内。

优选的，所述乙组分在搅拌机中，抽真空，50度搅拌1.5小时后，恢复至常压，制得乙组分，罐装到乙组分罐内。

第三方面，上述电缆附件密封绝缘双组分涂料在电缆附件绝缘漏洞和密封防水中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明将原材料在无水的条件下混合均匀，制成甲组分和乙组分两种材质均匀的涂料，分别密封到包装罐中，在现场使用时，按照重量比1:1的比例，将乙组分从包装罐中倒出到甲组分，搅拌均匀，用刷子涂到电缆附件上需要绝缘加强和密封保护的部位，此涂料接触大气中的湿气后，自固化成性能优异的绝缘密封材料，这种产品状态和施工方式，使涂料能够快速在被涂敷的表面上固化，快速实现绝缘加强和密封防护。

本发明提供的电缆附件密封绝缘双组分涂料的具体性能效果体现在以下几个方面：

(1)双组分，固化时间短：当电缆附件需要在极短时间内就投入使用，需要缩短固化时间的情况下，双组分材料可以达到预期的时间要求；

(2)涂料状：适用于电缆附件多、密度大的场合，一次性大量调配双组分产品，用刷子快速刷在电缆附件需要做密封绝缘的部位，施工效率大幅提高；

(3)绝缘密封效率高：用刷子直接包覆住需要加强绝缘和加强密封的部位即可，使用方便，对环境的湿度、温度适应性强；

(4)自固化：使用方便，密封可靠；

(5)绝缘：对电缆附件起到绝缘加强；

(6)方便调节耐电压等级：采用施工时增减刷涂厚度的方式，就能够用一种产品适用于多种电压等级，电网的配网电压主要是10kV和35kV，采用本发明产品一种型号的产品就可以满足不同电压等级线路的绝缘需求；

(7)不干裂、不脱落、不变形、不收缩：干裂、脱落、变形、收缩，都意味着在长期使用中与形成密封的表面之间出现缝隙，导致密封性丧失；

(8)对环氧等低表面能材质的良好粘附性：电缆附件需要被黏附的部位往往是环氧类材质，属于低表面能、难以粘附的基材，更困难的是，往往表面有脏污、尤其是严重影响粘结且难以在施工现场处理干净的油污；为环氧、塑料、橡胶等多种低表面能材料提供强粘结力，形成密封保护，包括能够与电缆附件外壳粘结，对于电缆附件提供密封加强是必不可少的重要性能；本发明达到的效果能够完全满足现场需求，包括现场有一定油污的情况下，也能够达到预期密封、防水、防潮效果，密封防水达到IP*8等级这一最高防水等级；

(9)散热性好：利于电力输配电线路安全、节能运行；

(10)抗老化、耐高温、耐高湿：长期使用不变质，长期保持设计性能。

具体实施方式

实施例1

一种电缆附件密封绝缘双组分涂料，由甲组分和乙组分组成，

甲组分由以下重量百分比的各组分组成：

乙组分由以下重量百分比的各组分组成：

实施例2

一种制备实施例1所述电缆附件密封绝缘双组分涂料的方法，由以下步骤产组成：

步骤一，预先对超细碳酸钙和纳米氧化铝进行脱水处理，目的是，本发明中所选用的偶联剂会被物料中的水分消耗，为了确保偶联剂与期望发生水解的成分交联，需先对超细碳酸钙和纳米氧化铝进行脱水处理；

步骤二，在环境保持干燥的条件下，甲组分在搅拌机中搅拌2小时后，抽真空继续搅拌半小时排除气泡，恢复至常压，制得甲组分，罐装到甲组分罐内。

步骤三，在环境保持干燥的条件下，乙组分在搅拌机中，抽真空，50度搅拌1.5小时后，恢复至常压，制得乙组分，罐装到乙组分罐内。

在现场使用时，按照重量比1:1的比例，将乙组分从包装罐中倒出到甲组分，搅拌均匀，用刷子涂到电缆附件上需要绝缘加强和密封保护的部位，此涂料接触大气中的湿气后，自固化成性能优异的绝缘密封材料，这种产品状态和施工方式，使涂料能够快速在被涂敷的表面上固化，快速实现绝缘加强和密封防护。

实施例3

对实施例2获得的电缆附件密封绝缘双组分涂料的性能评估

将甲组分和乙组分按照重量比1:1混合均匀即可。

固化时间测试：测试标注是《GB/T 1728-1979腻子膜柔韧性标定法》。用刷子将混合好的双组分涂料快速刷在电缆附件需要做密封绝缘的部位，静置20分钟，将中速定性滤纸水平放置于样品上表面，用手轻轻压平；将样品拿起翻转180°，用食指轻敲几下，滤纸能够自由落下，而不黏在样品上，即样品已经表干。

硬度测试：样品涂料固化后的硬度用铅笔硬度法，采用国家标准《GB6739—86涂膜硬度铅笔测定法》测试，获得的结果是6H。

将样品到1米深水下，浸泡24小时；取出样品，把样品放入100℃的高温箱中，放置72小时；取出样品，把样品放入温度为85℃、湿度为85％的老化箱中1000小时；取出样品，测试浸水耐压，测试值达到30kV以上。

Claims (10)

1.一种电缆附件密封绝缘双组分涂料，其特征在于，包括甲组分和乙组分，

所述甲组分包括以下重量百分比的各组分：

所述乙组分包括以下重量百分比的各组分：

2.如权利要求1所述的一种电缆附件密封绝缘双组分涂料，其特征在于，所述羟基封端聚二甲基硅氧烷的粘度为500000cps，所述羟基封端聚二甲基硅氧烷在所述甲组分中的重量百分比为18.58％。

3.如权利要求1所述的一种电缆附件密封绝缘双组分涂料，其特征在于，所述甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量<1.0，所述甲基乙烯基硅橡胶在所述甲组分中的重量百分比为6.5％。

4.如权利要求1所述的一种电缆附件密封绝缘双组分涂料，其特征在于，碳酸钙在所述甲组分中的重量百分比为40.2％，碳酸钙在乙组分中的重量百分比为30.54％；所述甲组分和所述乙组分中的碳酸钙均是超细碳酸钙；纳米氧化铝在所述甲组分中的重量百分比为29％，纳米氧化铝在所述乙组分中的重量百分比为19.1％。

5.如权利要求1所述的一种电缆附件密封绝缘双组分涂料，其特征在于，所述酮肟基硅烷在所述乙组分中的重量百分比为5％。

6.如权利要求1所述的一种电缆附件密封绝缘双组分涂料，其特征在于，所述钛络合物在所述乙组分中的重量百分比为7％。

7.如权利要求1所述的一种电缆附件密封绝缘双组分涂料，其特征在于，所述γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷在所述乙组分中的重量百分比为5.1％，所述钛异丙氧基亚辛基乙二醇在所述乙组分中的重量百分比为1.5％。

8.如权利要求1所述的一种电缆附件密封绝缘双组分涂料，其特征在于，所述增塑剂为PB2400，所述增塑剂在乙组分中的重量百分比为31.7％，所述阻聚剂为乙烯基四环体，所述阻聚剂在所述乙组分中的重量百分比为0.06％。

9.权利要求1～8中任一项所述电缆附件密封绝缘双组分涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，预先对所述碳酸钙和所述纳米氧化铝进行脱水处理；

步骤二，在环境保持干燥的条件下，所述甲组分在搅拌机中搅拌1.5～2.5小时后，抽真空继续搅拌排除气泡，恢复至常压，制得甲组分，罐装到甲组分罐内；

步骤三，在环境保持干燥的条件下，所述乙组分在搅拌机中，抽真空，45～55度搅拌1～2小时后，恢复至常压，制得乙组分，罐装到乙组分罐内。

10.权利要求1～8中任一项所述的电缆附件密封绝缘双组分涂料在电缆附件绝缘漏洞和密封防水中的应用。