本發(fā)明涉及一種用于制作復(fù)合絕緣子外絕緣傘套且能夠提高外絕緣傘套與芯棒界面粘接度的環(huán)氧基改性硅橡膠及其制備配方。

背景技術(shù)：

復(fù)合絕緣子隨著時間的運行，仍有些部分產(chǎn)品因內(nèi)絕緣質(zhì)量問題造成電網(wǎng)安全事故，如界面擊穿事故。界面擊穿事故主要由于護套和芯棒界面粘接不好，而界面粘接主要靠人工在芯棒表面涂的偶聯(lián)劑起橋梁作用。

常規(guī)的復(fù)合絕緣子外絕緣傘套采用硅橡膠混煉膠為基膠，配以補強劑、填料以及各種添加劑（未加偶聯(lián)劑），在外絕緣傘套注射成型時需要人為在芯棒表面涂偶聯(lián)劑，但是由于操作工熟練度、涂刷方式等諸多因素，造成芯棒漏涂、涂刷不均，無法保證產(chǎn)品的界面粘接質(zhì)量，產(chǎn)品長期運行存在嚴(yán)重的安全隱患，鑒于以上問題，需要一種新的技術(shù)方案來解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述不足之處提供一種能夠提高外絕緣傘套與芯棒界面粘接度的環(huán)氧基改性硅橡膠配方。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種環(huán)氧基改性硅橡膠，以八甲基環(huán)四硅氧烷（D₄）為原料合成的甲基乙烯基硅橡膠為膠料，優(yōu)選為，分子量為60-70萬、乙烯基含量為0.07-0.24mol%的甲基乙烯基硅橡膠。采用環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑對甲基乙烯基硅橡膠進行改性制得環(huán)氧基改性硅橡膠。改性過程中，硅烷中的基團發(fā)生水解，水解后的羥基與甲基乙烯基硅橡膠中無機填料的表面發(fā)生脫水反應(yīng)進行化學(xué)鍵連接，即得到改性硅橡膠。在復(fù)合絕緣子外絕緣傘套制作過程中，在膠料注射時，改性硅橡膠中的環(huán)氧基團與芯棒中的環(huán)氧樹脂發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，使得注射成型的硅橡膠外絕緣傘套與芯棒間緊密的粘結(jié)在一起。其機理為：環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)式為：Y-R-Si-X₃,其中，X為結(jié)合在硅原子上的水解性基團，Y為有機官能團，R是具有飽和或不飽和鍵的碳鏈。

環(huán)氧基改性硅橡膠的各組分為：以甲基乙烯基硅橡膠為基準(zhǔn)重量，還包括與甲基乙烯基硅橡膠的重量比為30-60%的白炭黑、1-8%的羥基硅油、2-10%的含氫硅油、100-300%的活性氫氧化鋁、2-10%的氧化鋅、0.5-2%的色母料和0.5-2%的雙二五硫化劑，所述環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑與甲基乙烯基硅橡膠的重量比為2-5%。

優(yōu)選為，比表面積為150-300m³/g的氣相白炭黑。

優(yōu)選為，中位粒徑為5?的活性氫氧化鋁。

優(yōu)選為，氫含量為≥1.58%的含氫硅油。

優(yōu)選為，羥基含量為3.6-4.5%的羥基硅油。

硫化劑優(yōu)選為過氧化物雙二五硫化劑。

優(yōu)選為，環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑的純度≥97%。

具體的制備方法：以八甲基環(huán)四硅氧烷為原料合成的甲基乙烯基硅橡膠為膠料，在捏煉時直接將環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑加入到甲基乙烯基硅橡膠中并混合均勻，經(jīng)過高溫?zé)崽幚砗蠹与p二五硫化劑和色母料制得環(huán)氧基改性硅橡膠。

在捏合之前先將配比好的甲基乙烯基硅橡膠、白炭黑、羥基硅油、含氫硅油、活性氫氧化鋁和氧化鋅物料在密煉機中混煉成團，然后在捏合機中進行捏煉，捏煉時將配比好的環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑加入并混合均勻，捏煉的溫度為140-175℃，捏煉真空度為0.04-0.08MPa，捏煉時間為1-3h，捏煉后降溫至40℃薄通停放48h,然后加入配比好的環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑和色母料經(jīng)薄通濾膠后得到環(huán)氧基改性硅橡膠。

將環(huán)氧基改性硅橡膠作為復(fù)合絕緣子外絕緣傘套的制作材料，在無需人工涂刷偶聯(lián)劑的情況下，能夠明顯提高復(fù)合絕緣子外絕緣傘套與芯棒（環(huán)氧樹脂玻璃纖維棒）接觸界面間的粘結(jié)度，在生產(chǎn)復(fù)合絕緣子時，可省去偶聯(lián)劑涂刷環(huán)節(jié)，使得外絕緣傘套注射時與芯棒制成緊密粘結(jié)在一起的整體結(jié)構(gòu)，不僅提高了生產(chǎn)效率，而且產(chǎn)品的質(zhì)量得到了保障。

本發(fā)明的優(yōu)點是：采用環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑對甲基乙烯基封端的硅橡膠進行改性，并配以一定量的白炭黑、羥基硅油、含氫硅油、活性氫氧化鋁和氧化鋅等物料制得用于生產(chǎn)復(fù)合絕緣子外絕緣傘套的新型材料，該材料不僅具有同類混煉膠的物理性能，而且還具有同類混煉膠不具有的性能，即硅橡膠與環(huán)氧樹脂玻璃纖維棒間發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)并生產(chǎn)新的化學(xué)鍵進行連接，以使得硅橡膠與環(huán)氧樹脂玻璃纖維棒緊密粘結(jié)為一體式結(jié)構(gòu)，具有提高接觸界面粘結(jié)度的特性。

具體實施方式

實施例1

以八甲基環(huán)四硅氧烷（D₄）為原料合成的甲基乙烯基硅橡膠為膠料，選取在分子量為60-65萬、乙烯基含量為0.07-0.15mol%的甲基乙烯基硅橡膠為例。

將甲基乙烯基硅橡膠100g、30g比表面積為150-300m^３/g的氣相白炭黑、1g羥基含量為3.6-4.5%的羥基硅油、2g氫含量為≥1.58%的含氫硅油、100g中位粒徑為5?的活性氫氧化鋁和2g納米活性氧化鋅(細度以320目濕篩殘余物，細度≤0.2%）在密煉機中混煉成團，然后在捏合機中進行捏煉，捏煉時將2g純度≥97%的γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入并混合均勻，捏煉的溫度為140℃，捏煉真空度為0.08MPa，捏煉時間為3h，捏煉后降溫至40℃薄通停放48h,然后加入0.5g的環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑和0.5g色母料經(jīng)薄通濾膠后得到環(huán)氧基改性硅橡膠。將該環(huán)氧基改性硅橡膠作為原材料生產(chǎn)復(fù)合絕緣子，然后對外絕緣傘套和芯棒間的粘結(jié)度進行測試，得到500N/根的抽出力（參照，GB/T14450-2008試驗方法）。

實施例2

以八甲基環(huán)四硅氧烷（D₄）為原料合成的甲基乙烯基硅橡膠為膠料，選取在分子量為66-70萬、乙烯基含量為0.16-0.24mol%的甲基乙烯基硅橡膠為例。

將甲基乙烯基硅橡膠100g、60g比表面積為150-300m^３/g的氣相白炭黑、8g羥基含量為3.6-4.5%的羥基硅油、10g氫含量為≥1.58%的含氫硅油、300g中位粒徑為5?的活性氫氧化鋁和10g納米活性氧化鋅(細度以320目濕篩殘余物，細度≤0.2%）在密煉機中混煉成團，然后在捏合機中進行捏煉，捏煉時將5g純度≥97%的γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入并混合均勻，捏煉的溫度為175℃，捏煉真空度為0.04MPa，捏煉時間為1h，捏煉后降溫至40℃薄通停放48h,然后加入2g環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑和2g色母料經(jīng)薄通濾膠后得到環(huán)氧基改性硅橡膠。將該環(huán)氧基改性硅橡膠作為原材料在與實施例1同等環(huán)境和條件下生產(chǎn)規(guī)格相同的復(fù)合絕緣子，然后對外絕緣傘套和芯棒間的粘結(jié)度進行測試，得到510N/根的抽出力（參照，GB/T14450-2008試驗方法）。

實施例3

以八甲基環(huán)四硅氧烷（D₄）為原料合成的甲基乙烯基硅橡膠為膠料，選取在分子量為60-70萬、乙烯基含量為0.07-0.12mol%的甲基乙烯基硅橡膠為例。

將甲基乙烯基硅橡膠100g、40g比表面積為150-300m^３/g的氣相白炭黑、4g羥基含量為3.6-4.5%的羥基硅油、5g氫含量為≥1.58%的含氫硅油、200g中位粒徑為5?的活性氫氧化鋁和5g納米活性氧化鋅(細度以320目濕篩殘余物，細度≤0.2%）在密煉機中混煉成團，然后在捏合機中進行捏煉，捏煉時將3g純度≥97%的γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入并混合均勻，捏煉的溫度為150℃，捏煉真空度為0.06MPa，捏煉時間為2h，捏煉后降溫至40℃薄通停放48h,然后加入1g環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑和1g色母料經(jīng)薄通濾膠后得到環(huán)氧基改性硅橡膠。將該環(huán)氧基改性硅橡膠作為原材料在與實施例1同等環(huán)境和條件下生產(chǎn)規(guī)格相同的復(fù)合絕緣子，然后對外絕緣傘套和芯棒間的粘結(jié)度進行測試，得到498N/根的抽出力（參照，GB/T14450-2008試驗方法）。

對比例1

以八甲基環(huán)四硅氧烷（D₄）為原料合成的甲基乙烯基硅橡膠為膠料，選取在分子量為60-65萬、乙烯基含量為0.07-0.15mol%的甲基乙烯基硅橡膠為例。

將甲基乙烯基硅橡膠100g、30g比表面積為150-300m^３/g的氣相白炭黑、1g羥基含量為3.6-4.5%的羥基硅油、2g氫含量為≥1.58%的含氫硅油、100g中位粒徑為5?的活性氫氧化鋁和2g納米活性氧化鋅(細度以320目濕篩殘余物，細度≤0.2%）在密煉機中混煉成團，然后在捏合機中進行捏煉，捏煉的溫度為140℃，捏煉真空度為0.08MPa，捏煉時間為3h，捏煉后降溫至40℃薄通停放48h,然后加入0.5g環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑和0.5g色母料經(jīng)薄通濾膠后得到環(huán)氧基改性硅橡膠。將該環(huán)氧基改性硅橡膠作為原材料在與實施例1同等環(huán)境和條件下生產(chǎn)規(guī)格相同的復(fù)合絕緣子，并生產(chǎn)之前，在芯棒的表面人工涂刷2g環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑，然后對外絕緣傘套和芯棒間的粘結(jié)度進行測試，得到350N/根的抽出力（參照，GB/T14450-2008試驗方法）。

對比例2

以八甲基環(huán)四硅氧烷（D₄）為原料合成的甲基乙烯基硅橡膠為膠料，選取在分子量為66-70萬、乙烯基含量為0.16-0.24mol%的甲基乙烯基硅橡膠為例。

將甲基乙烯基硅橡膠100g、60g比表面積為150-300m^３/g的氣相白炭黑、8g羥基含量為3.6-4.5%的羥基硅油、10g氫含量為≥1.58%的含氫硅油、300g中位粒徑為5?的活性氫氧化鋁和10g納米活性氧化鋅(細度以320目濕篩殘余物，細度≤0.2%）在密煉機中混煉成團，然后在捏合機中進行捏煉，捏煉的溫度為175℃，捏煉真空度為0.04MPa，捏煉時間為1h，捏煉后降溫至40℃薄通停放48h,然后加入2g環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑和2g色母料經(jīng)薄通濾膠后得到環(huán)氧基改性硅橡膠。將該環(huán)氧基改性硅橡膠作為原材料在與實施例1同等環(huán)境和條件下生產(chǎn)相同規(guī)格復(fù)合絕緣子，并生產(chǎn)之前，在芯棒的表面人工涂刷5g環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑，然后對外絕緣傘套和芯棒間的粘結(jié)度進行測試，得到340N/根的抽出力（參照，GB/T14450-2008試驗方法）。

對比例3

以八甲基環(huán)四硅氧烷（D₄）為原料合成的甲基乙烯基硅橡膠為膠料，選取在分子量為60-70萬、乙烯基含量為0.07-0.12mol%的甲基乙烯基硅橡膠為例。

將甲基乙烯基硅橡膠100g、40g比表面積為150-300m^３/g的氣相白炭黑、4g羥基含量為3.6-4.5%的羥基硅油、5g氫含量為≥1.58%的含氫硅油、200g中位粒徑為5?的活性氫氧化鋁和5g納米活性氧化鋅(細度以320目濕篩殘余物，細度≤0.2%）在密煉機中混煉成團，然后在捏合機中進行捏煉，捏煉的溫度為150℃，捏煉真空度為0.06MPa，捏煉時間為2h，捏煉后降溫至40℃薄通停放48h,然后加入1g環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑和1g色母料經(jīng)薄通濾膠后得到環(huán)氧基改性硅橡膠。將該環(huán)氧基改性硅橡膠作為原材料在與實施例1同等環(huán)境和條件下生產(chǎn)規(guī)格相同的復(fù)合絕緣子，并生產(chǎn)之前，在芯棒的表面人工涂刷3g環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑，然后對外絕緣傘套和芯棒間的粘結(jié)度進行測試，得到345N/根的抽出力（參照，GB/T14450-2008試驗方法）。

數(shù)據(jù)對比：通過以上實施例和對比例的數(shù)據(jù)對比，可以得出，本發(fā)明的技術(shù)方案能夠明顯提高硅橡膠外絕緣傘套與芯棒間的粘結(jié)度。