專利名稱:一種復(fù)合絕緣材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域,具體涉及一種用于電力工業(yè)的復(fù)合絕緣材料。
背景技術(shù):
隨著電力工業(yè)的發(fā)展,對(duì)電網(wǎng)的安全性和可靠性的要求越來越高,所以越來越需要一種可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電瓷絕緣的材料。雖然電瓷絕緣技術(shù)相對(duì)比較成熟,但是受限于資源,不可能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展,且高壓電瓷絕緣產(chǎn)品的工藝復(fù)雜度極高,成品率較低,成本相對(duì)高昂。而隨著目前電網(wǎng)電壓水平的不斷提升,對(duì)于高壓絕緣產(chǎn)品的需求越來越多,電瓷產(chǎn)品已然不能更好地滿足電網(wǎng)發(fā)展的需求。
近幾年,越來越多的電氣廠家開始使用復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電瓷來加工制造絕緣產(chǎn)品,從最早的EPDM (三元乙丙橡膠)到目前使用最廣泛的PDMSO (聚二甲硅氧烷,俗稱硅橡膠)材料,復(fù)合絕緣材料經(jīng)過十幾年的發(fā)展,已建立起從模具加工到注射成型的一整套的產(chǎn)品開發(fā)工藝及生產(chǎn)制造流程,且相對(duì)較成熟。但對(duì)于復(fù)合材料本身的研究還僅限于對(duì)于單類的基礎(chǔ)聚合物的研究,僅僅是利用基礎(chǔ)聚合物本身的根本特性,所以在產(chǎn)品的實(shí)際使用中仍存在很多問題。對(duì)于早期使用廣泛的EPDM,其優(yōu)點(diǎn)是分子量極大,故其機(jī)械強(qiáng)度極高,邵氏硬度大,抗撕裂;耐電蝕損、起痕能力強(qiáng);但其存在的缺點(diǎn)是憎水性差,材料表面易成片附著積水和污穢,導(dǎo)致表面電阻率下降,降低絕緣性能;同時(shí)其耐老化性能相對(duì)較差,易受紫外線影響加速老化。而目前使用較廣的PDMS0,其先天具有極強(qiáng)的憎水性能及表面遷移性,即其表面不易形成大面積的水潰,避免了大面積的水潰形成導(dǎo)電通路致使絕緣強(qiáng)度降低的情況發(fā)生;其分子自身所具有的遷移性,使得即使表面粘附污穢,由于分子的遷移,會(huì)重新在污穢表面形成保護(hù),恢復(fù)表面憎水性;同時(shí)由于聚二甲硅氧烷的主鍵為Si-o,地表的紫外線能量幾乎無法破壞其主分子鏈,故其抗紫外線老化能力較強(qiáng)。但PDMSO存在的缺點(diǎn)是由于分子量較低,故而其機(jī)械強(qiáng)度低,邵氏硬度小,易受外
力作用而撕裂;雖然其Si-O主鏈不易受紫外線照射斷裂,但易受酸或酸性物質(zhì)腐蝕而斷
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合絕緣材料,既具有EPDM機(jī)械強(qiáng)度高、邵氏硬度大、抗撕裂、耐電蝕起痕能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),也具有PDMSO絕緣強(qiáng)度高、抗紫外線老化能力較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),而且能夠克服EPDM耐紫外線老化性能及憎水性較差,以及PDMSO材質(zhì)機(jī)械強(qiáng)度較差,易受酸性物質(zhì)腐蝕的缺點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種復(fù)合絕緣材料,按質(zhì)量百分比含有聚二甲硅氧烷3% 7%、三元乙丙橡膠35% 40%、氫氧化鋁50% 55%、偶聯(lián)劑1%、硫化劑1%、其他添加劑2%。所述偶聯(lián)劑可以為乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、Y -氨丙基三乙氧基硅烷等,可以提高復(fù)合材料的強(qiáng)度、電氣、抗水、抗氣候等性能。所述偶聯(lián)劑可以為硫化劑可以為過氧化二異丙苯、過氧化二苯甲酰等,能使高分子鏈起交聯(lián)反應(yīng),使線形分子形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),彈性強(qiáng)度增加。所述其他添加劑可以是抗氧化劑、著色劑、硫化促進(jìn)劑、防老化劑
坐寸O作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的復(fù)合絕緣材料,所述偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三乙氧基硅燒。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的復(fù)合絕緣材料,所述硫化劑為過氧化二異丙苯。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的復(fù)合絕緣材料,所述其他添加劑包括抗氧化劑,且所述抗氧化劑在所述復(fù)合絕緣材料中所占質(zhì)量百分比為1%??寡趸瘎┦腔瘜W(xué)材料領(lǐng)域常用的添加劑,具體如N-苯基-a-萘胺、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇 酷、1,1,3_ 二(2_甲基-4-輕基-5-叔丁苯基)丁燒、4,4’ -硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)等均可應(yīng)用于本發(fā)明。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的復(fù)合絕緣材料,所述其他添加劑包括著色劑,且所述著色劑在所述復(fù)合絕緣材料中所占質(zhì)量百分比為1%。氧化鐵類、鉛顏料類、群青藍(lán)、氧化鉻類等無機(jī)顏料以及永久紅2Β、聯(lián)苯胺黃、酞菁藍(lán)等有機(jī)顏料均可應(yīng)用于本發(fā)明。本發(fā)明所提供的復(fù)合絕緣材料,制備方法包括如下步驟
Ca)按質(zhì)量份數(shù)比稱取三元乙丙橡膠35 40份、聚二甲硅氧烷3 7份、氫氧化鋁50 55份、偶聯(lián)劑I份、硫化劑I份、其他添加劑2份;
(b)按以下順序?qū)⒉襟E(a)稱取的各組分混合1/2量的氫氧化鋁,所有的偶聯(lián)劑、硫化齊U、其他添加劑,所有的三元乙丙橡膠和聚二甲硅氧烷;
(c)靜置I分鐘后,加入剩余的1/2量的氫氧化鋁,混合均勻;
Cd)等待開煉機(jī)的輥溫達(dá)到120°C 140°C時(shí),將混合物倒入開煉機(jī)混煉;
Ce)擠壓混煉膠通過60目的篩網(wǎng),注入模具,壓緊成型。本發(fā)明所提供的復(fù)合絕緣材料可用于制作戶外高壓產(chǎn)品絕緣子,如跌落式熔斷器、自動(dòng)分?jǐn)嗥?、高壓隔離或負(fù)荷開關(guān)、線路和電站避雷器、電纜附件;用于制作高壓線路耐張或懸垂的盤形絕緣子和棒形絕緣子;用于制作高壓線路或電站的實(shí)心支柱絕緣子和針式絕緣子;用于制作變壓器套管、開關(guān)設(shè)備、電容器或互感器的空心支柱絕緣子等。本發(fā)明所提供的復(fù)合絕緣材料制成的復(fù)合絕緣產(chǎn)品,由于機(jī)械強(qiáng)度高、邵氏硬度大,可有效避免在運(yùn)輸、裝配或使用環(huán)節(jié),由于外力所造成的劃傷,撕裂;或是在存放及使用過程中,由于老鼠及鳥類啃食所造成的傘群破壞。由于兼具EPDM及PDMSO的材料特性,本發(fā)明所提供的復(fù)合絕緣材料所制成的絕緣產(chǎn)品適用范圍廣泛,使用壽命更長(zhǎng);同等外形下,其絕緣強(qiáng)度更高,可使絕緣產(chǎn)品具有更輕巧、小巧的外形,或是在同等使用條件下可加工更高絕緣強(qiáng)度的產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式為了加深對(duì)本發(fā)明的理解,下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述,以下實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明,并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。具體實(shí)施例I
本實(shí)施例所提供的復(fù)合絕緣材料按質(zhì)量份數(shù)比由三元乙丙橡膠35份、聚二甲硅氧烷6份、氫氧化鋁微粉55份、N-苯基-α -萘胺I份、鉛顏料I份、氨丙基三乙氧基硅烷I份、過氧化二異丙苯I份組成。其制備方法按以下步驟進(jìn)行
一、按質(zhì)量份數(shù)比稱取三元乙丙橡膠35 40份、聚二甲硅氧烷3 7份、氫氧化鋁微粉50 55份、抗氧化劑I份、著色劑溶液I份、Y -氨丙基三乙氧基硅烷I份、過氧化二異丙苯I份;
二、按以下順序?qū)⒉襟E一稱取的各組分混合1/2量的氫氧化鋁微粉,所有的液體成分,所有的粉末成分,基礎(chǔ)聚合物;
三、靜置I分鐘后,加入剩余的1/2量的氫氧化鋁微粉,混合均勻;
四、等待開煉機(jī)的輥溫達(dá)到120°C 140°C時(shí),將混合物倒入開煉機(jī)混煉;
五、擠壓混煉膠通過60目的篩網(wǎng),注入帶狀模具,用平板壓緊成型?!ぞ唧w實(shí)施例2
本實(shí)施例所提供的復(fù)合絕緣材料按質(zhì)量份數(shù)比由三元乙丙橡膠40份、聚二甲硅氧烷4份、氫氧化鋁微粉52份、N-苯基-α -萘胺I份、鉛顏料I份、甲基丙烯酰氧基硅烷I份、過氧化二異丙苯I份組成。制備方法與具體實(shí)施例I相同。具體實(shí)施例3
本實(shí)施例所提供的復(fù)合絕緣材料按質(zhì)量份數(shù)比由三元乙丙橡膠39份、聚二甲硅氧烷3份、氫氧化鋁微粉54份、N-苯基-α -萘胺I份、鉛顏料I份、氨丙基三乙氧基硅烷I份、過氧化二苯甲酰I份組成。制備方法與具體實(shí)施例I相同。具體實(shí)施例4
本實(shí)施例所提供的復(fù)合絕緣材料按質(zhì)量份數(shù)比由三元乙丙橡膠38份、聚二甲硅氧烷7份、氫氧化鋁微粉51份、N-苯基-α -萘胺I份、聯(lián)苯胺黃I份、氨丙基三乙氧基硅烷I份、過氧化二異丙苯I份組成。制備方法與具體實(shí)施例I相同。具體實(shí)施例5
本實(shí)施例所提供的復(fù)合絕緣材料按質(zhì)量份數(shù)比由三元乙丙橡膠40份、聚二甲硅氧烷6份、氫氧化鋁微粉50份、四[β - (3,5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯I份、鉛顏料I份、Y -氨丙基三乙氧基硅烷I份、過氧化二異丙苯I份組成。制備方法與具體實(shí)施例I相同。具體實(shí)施例6
本實(shí)施例所提供的復(fù)合絕緣材料按質(zhì)量份數(shù)比由三元乙丙橡膠36份、聚二甲硅氧烷5份、氫氧化鋁微粉55份、N-苯基-α -萘胺I份、群青藍(lán)I份、氨丙基三乙氧基硅烷I份、過氧化二異丙苯I份組成。制備方法與具體實(shí)施例I相同。具體實(shí)施例I 6的所提供的復(fù)合絕緣材料機(jī)械強(qiáng)度高、邵氏硬度大、抗撕裂、不易受酸堿腐蝕、憎水性好、絕緣強(qiáng)度高、抗紫外線老化能力強(qiáng)、耐電蝕起痕能力強(qiáng),具體性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表I所示(表格中“ + ”表示試驗(yàn)未失敗中止)
表I
頁目 I加速氣候老化試驗(yàn)(紫外線)I漏電起痕 I電暈切割I(lǐng)抗氧化性
EPDM_8000小時(shí)_50000次循環(huán)+ 404小時(shí) 320分鐘+
PDMSO39000小時(shí)+_ 15600次循環(huán) 348小時(shí) 400分鐘+
$施例I 6147000小時(shí)+|50000次循環(huán)+丨3250小時(shí)+|400分鐘+
上述試驗(yàn)均為本領(lǐng)域通用的試驗(yàn)方法,在通用實(shí)驗(yàn)條件下開展,用于對(duì)比的樣品規(guī)格尺寸、測(cè)試條件均一致。加速老化試驗(yàn)判定依據(jù)為材料表面是否失去憎水特 性。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合絕緣材料,按質(zhì)量百分比含有聚二甲娃氧燒3% 7%、三兀乙丙橡膠35% 40%、氫氧化鋁50% 55%、偶聯(lián)劑1%、硫化劑1%、其他添加劑2%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合絕緣材料,所述偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合絕緣材料,所述硫化劑為過氧化二異丙苯。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合絕緣材料,所述其他添加劑包括抗氧化劑,且所述抗氧化劑在所述復(fù)合絕緣材料中所占質(zhì)量百分比為1%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合絕緣材料,所述其他添加劑包括著色劑,且所述著色劑在所述復(fù)合絕緣材料中所占質(zhì)量百分比為1%。
6.一種復(fù)合絕緣材料的制備方法,包括如下步驟(a)按質(zhì)量份數(shù)比稱取三元乙丙橡膠35 40份、聚二甲硅氧烷3 7份、氫氧化鋁50 55份、偶聯(lián)劑I份、硫化劑I份、其他添加劑2份;(b)按以下順序?qū)⒉襟E(a)稱取的各組分混合1/2量的氫氧化鋁,所有的偶聯(lián)劑、硫化劑、其他添加劑,所有的三元乙丙橡膠和聚二甲硅氧烷;(c)靜置I分鐘后,加入剩余的1/2量的氫氧化鋁,混合均勻;(d)等待開煉機(jī)的輥溫達(dá)到120°C 140°C時(shí),將混合物倒入開煉機(jī)混煉;(e)擠壓混煉膠通過60目的篩網(wǎng),注入模具,壓緊成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合絕緣材料的制備方法,所述偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三乙氧基娃燒。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合絕緣材料的制備方法,所述硫化劑為過氧化二異丙苯。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合絕緣材料的制備方法,所述其他添加劑包括抗氧化劑,且所述抗氧化劑在所述復(fù)合絕緣材料中所占質(zhì)量百分比為1%。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合絕緣材料的制備方法,所述其他添加劑包括著色劑,且所述著色劑在所述復(fù)合絕緣材料中所占質(zhì)量百分比為1%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合絕緣材料及其制備方法,既具有EPDM機(jī)械強(qiáng)度高、邵氏硬度大、抗撕裂、耐電蝕起痕能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),也具有PDMSO絕緣強(qiáng)度高、抗紫外線老化能力較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),而且能夠克服EPDM耐紫外線老化性能及憎水性較差,以及PDMSO材質(zhì)機(jī)械強(qiáng)度較差,易受酸性物質(zhì)腐蝕的缺點(diǎn)。與EPDM和PDMSO類似地可應(yīng)用于制作戶外高壓產(chǎn)品絕緣子,如跌落式熔斷器、自動(dòng)分?jǐn)嗥鳌⒏邏焊綦x或負(fù)荷開關(guān)、線路和電站避雷器、電纜附件以及其它絕緣產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C08K5/544GK102888059SQ20121041152
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者唐·林森 申請(qǐng)人:合保電氣(蕪湖)有限公司