CN106280472A - 一种耐高压绝缘胶料及其制备方法 - Google Patents

一种耐高压绝缘胶料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种耐高压绝缘胶料及其制备方法，所述耐高压绝缘胶料由以下质量份数组成：硅橡胶50‑80份、氯化聚乙烯8‑15份、脂环族环氧树脂12‑16份、纳米氮化铝3‑5份、超细云母粉2‑6份、聚酰亚胺8‑12份、偏高岭土4‑8份、硫酸钡2‑5份、瓜尔胶WP‑05 1‑4份、半补强炭黑3‑7份、防老剂RD 1‑3份、半精炼石蜡2‑4份、三烯丙基异三聚氰酸脂3‑5份、固化剂4‑6份、水合氧化铝6‑8份，本发明通过开炼、捏合、造粒等步骤制备而成，具有优良的电性能力学性能和阻燃性，耐高温、耐酸碱、耐老化，适用于电缆绝缘料。

Description

一种耐高压绝缘胶料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电力绝缘胶料技术领域，具体设计一种耐高压绝缘胶料及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，电力供应越来越紧张，高压电气领域用绝缘胶料成为研究的热点。传统电缆附件用的绝缘材料为三元乙丙橡胶，但随着硅橡胶研究的不断深入，人们发现更耐高温、抗紫外线和抗氧化，憎水性更强，耐电弧性和对人体的亲和性更好。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种以硅橡胶为基体具有良好电性能、力学性能和阻燃性的耐高压绝缘胶料及其制备方法，适用于电缆绝缘料。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种耐高压绝缘胶料由以下质量份数组成：硅橡胶50-80份、氯化聚乙烯8-15份、脂环族环氧树脂12-16份、纳米氮化铝3-5份、超细云母粉2-6份、聚酰亚胺8-12份、偏高岭土4-8份、硫酸钡2-5份、瓜尔胶WP-05 1-4份、半补强炭黑3-7份、防老剂RD 1-3份、半精炼石蜡2-4份、三烯丙基异三聚氰酸脂3-5份、固化剂4-6份、水合氧化铝6-8份。
优选的，耐高压绝缘胶料由以下质量份数组成：硅橡胶70-80份、氯化聚乙烯12-15份、脂环族环氧树脂14-16份、纳米氮化铝4-5份、超细云母粉5-6份、聚酰亚胺10-12份、偏高岭土6-8份、硫酸钡3-5份、瓜尔胶WP-05 3-4份、半补强炭黑6-7份、防老剂RD 2-3份、半精炼石蜡3-4份、三烯丙基异三聚氰酸脂4-5份、固化剂4-6份、水合氧化铝7-8份。
优选的，所述超细云母粉为白云母，过2000目筛剩余物≤0.1%。
优选的，所述固化剂为甲基四氢苯酐与羟基聚二甲基硅氧烷的组合物，甲基四氢苯酐与羟基聚二甲基硅氧烷的质量比为3-5:1。
优选的，耐高压绝缘胶料的制备方法，其制备步骤如下：
1）按重量份称取原料；
2）将硅橡胶、纳米氮化铝、脂环族环氧树脂置于开炼机中混炼，待温度上升至75-80℃，快速加入偏高岭土、硫酸钡、聚酰亚胺和超细云母粉，待温度回升至83-87℃时加入固化剂、三烯丙基异三聚氰酸脂和混合物一，升温至95℃，混炼8-10min，挤出冷却，破碎得混合物二；
3）将氯化聚乙烯、混合物二投入捏合机中，加热搅拌2-4min，然后加入半精炼石蜡、瓜尔胶WP-05、防老剂RD、半补强炭黑、水合氧化铝，升温调速，保持3-7min，然后由螺杆挤压出料，冷却得混合物三；
4）将混合物三置于双螺杆造粒机中挤出造粒，烘干即得耐高压绝缘胶料。
优选的，步骤3）中挤出冷却前需薄通6-8次。
优选的，步骤4）中加热搅拌具体为温度80-88℃，搅拌速度25r/min。
优选的，步骤4）中升温调速具体为温度95-105℃，搅拌速度为40-45r/min。
由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：脂环族环氧树脂中的环氧基不是来自环氧丙烷，环氧基直接连接在脂环上，具有优异的热稳定性、耐候性和抗紫外辐射性，其与纳米氮化铝作用显著提高了电绝缘性，同时，纳米氮化铝与硅匹配性能好，在橡胶中易分散，可大幅度提高硅橡胶的导热率，且引起的粘度上升率低；聚酰亚胺分子中的共轭双键是电荷转移的通道,其与填料内的二氧化硅会形成物理缠结，同时,二氧化硅连接相邻的高分子链,在聚酰亚胺分子间形成键接的桥梁,使得电荷可以在聚酰亚胺分子链间移动，减少了电荷的聚集,降低了局部放电击穿的几率,起到耐电晕保护作用；超细云母粉可提高机械强度、强韧性，增强抗老化及耐腐蚀性等；偏高岭土为处于介稳状态的无定形硅铝化合物，其与硫酸钡反应形成具有优异耐腐蚀和耐久性的网络结构；三烯丙基异三聚氰酸脂为交联剂，同时也可作为硫化机，甲基四氢苯酐具有固化剂和促进剂的作用，半精炼石蜡具有防水、防老化的性能，水合氧化铝为阻燃剂，具有补强性，提高了氧指数和抗电弧性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种耐高压绝缘胶料由以下质量份数组成：硅橡胶60份、氯化聚乙烯15份、脂环族环氧树脂13份、纳米氮化铝4份、超细云母粉2份、聚酰亚胺10份、偏高岭土6份、硫酸钡4份、瓜尔胶WP-05 2份、半补强炭黑4.5份、防老剂RD 1.3份、半精炼石蜡2份、三烯丙基异三聚氰酸脂4.3份、固化剂4份、水合氧化铝6.8份。
耐高压绝缘胶料的制备方法，其制备步骤如下：
按重量份称取原料；将硅橡胶、纳米氮化铝、脂环族环氧树脂置于开炼机中混炼，待温度上升至79℃，快速加入偏高岭土、硫酸钡、聚酰亚胺和超细云母粉，待温度回升至84℃时加入固化剂、三烯丙基异三聚氰酸脂和混合物一，升温至95℃，混炼8min，薄通6次后挤出冷却，破碎得混合物二；将氯化聚乙烯、混合物二投入捏合机中，加热至82℃，以25r/min的速度搅拌2min，然后加入半精炼石蜡、瓜尔胶WP-05、防老剂RD、半补强炭黑、水合氧化铝，升温至98℃，以42r/min的速度搅拌，保持4min，然后由螺杆挤压出料，冷却得混合物三；将混合物三置于双螺杆造粒机中挤出造粒，烘干即得耐高压绝缘胶料。
其中固化剂甲基四氢苯酐与羟基聚二甲基硅氧烷的质量比为4:1。
实施例2：
一种耐高压绝缘胶料由以下质量份数组成：硅橡胶68份、氯化聚乙烯12份、脂环族环氧树脂15份、纳米氮化铝3.5份、超细云母粉6份、聚酰亚胺12份、偏高岭土4份、硫酸钡3份、瓜尔胶WP-05 3.6份、半补强炭黑5份、防老剂RD 2.8份、半精炼石蜡3份、三烯丙基异三聚氰酸脂4.5份、固化剂3份、水合氧化铝6份。
耐高压绝缘胶料的制备方法，其制备步骤如下：
按重量份称取原料；将硅橡胶、纳米氮化铝、脂环族环氧树脂置于开炼机中混炼，待温度上升至78℃，快速加入偏高岭土、硫酸钡、聚酰亚胺和超细云母粉，待温度回升至85℃时加入固化剂、三烯丙基异三聚氰酸脂和混合物一，升温至95℃，混炼9min，薄通7次后挤出冷却，破碎得混合物二；将氯化聚乙烯、混合物二投入捏合机中，加热至86℃，以25r/min的速度搅拌3min，然后加入半精炼石蜡、瓜尔胶WP-05、防老剂RD、半补强炭黑、水合氧化铝，升温至95℃，以44r/min的速度搅拌，保持6min，然后由螺杆挤压出料，冷却得混合物三；将混合物三置于双螺杆造粒机中挤出造粒，烘干即得耐高压绝缘胶料。
其中固化剂甲基四氢苯酐与羟基聚二甲基硅氧烷的质量比为4.5:1。
实施例3：
一种耐高压绝缘胶料由以下质量份数组成：硅橡胶54份、氯化聚乙烯8份、脂环族环氧树脂14份、纳米氮化铝4.2份、超细云母粉5份、聚酰亚胺10份、偏高岭土7份、硫酸钡2份、瓜尔胶WP-05 1份、半补强炭黑6份、防老剂RD 3份、半精炼石蜡2.6份、三烯丙基异三聚氰酸脂4份、固化剂6份、水合氧化铝7.2份。
耐高压绝缘胶料的制备方法，其制备步骤如下：
按重量份称取原料；将硅橡胶、纳米氮化铝、脂环族环氧树脂置于开炼机中混炼，待温度上升至80℃，快速加入偏高岭土、硫酸钡、聚酰亚胺和超细云母粉，待温度回升至87℃时加入固化剂、三烯丙基异三聚氰酸脂和混合物一，升温至95℃，混炼9min，薄通8次后挤出冷却，破碎得混合物二；将氯化聚乙烯、混合物二投入捏合机中，加热至88℃，以25r/min的速度搅拌2min，然后加入半精炼石蜡、瓜尔胶WP-05、防老剂RD、半补强炭黑、水合氧化铝，升温至105℃，以45r/min的速度搅拌，保持7min，然后由螺杆挤压出料，冷却得混合物三；将混合物三置于双螺杆造粒机中挤出造粒，烘干即得耐高压绝缘胶料。
其中固化剂甲基四氢苯酐与羟基聚二甲基硅氧烷的质量比为3.5:1。
实施例4：
一种耐高压绝缘胶料由以下质量份数组成：硅橡胶50份、氯化聚乙烯14份、脂环族环氧树脂12份、纳米氮化铝3份、超细云母粉4份、聚酰亚胺8份、偏高岭土5份、硫酸钡4份、瓜尔胶WP-05 4份、半补强炭黑7份、防老剂RD 2.2份、半精炼石蜡2.1份、三烯丙基异三聚氰酸脂3.5份、固化剂2份、水合氧化铝7.5份。
耐高压绝缘胶料的制备方法，其制备步骤如下：
按重量份称取原料；将硅橡胶、纳米氮化铝、脂环族环氧树脂置于开炼机中混炼，待温度上升至75℃，快速加入偏高岭土、硫酸钡、聚酰亚胺和超细云母粉，待温度回升至84℃时加入固化剂、三烯丙基异三聚氰酸脂和混合物一，升温至95℃，混炼8min，薄通8次后挤出冷却，破碎得混合物二；将氯化聚乙烯、混合物二投入捏合机中，加热至80℃，以25r/min的速度搅拌4min，然后加入半精炼石蜡、瓜尔胶WP-05、防老剂RD、半补强炭黑、水合氧化铝，升温至100℃，以40r/min的速度搅拌，保持5min，然后由螺杆挤压出料，冷却得混合物三；将混合物三置于双螺杆造粒机中挤出造粒，烘干即得耐高压绝缘胶料。
其中固化剂甲基四氢苯酐与羟基聚二甲基硅氧烷的质量比为3:1。
实施例5：
一种耐高压绝缘胶料由以下质量份数组成：硅橡胶70份、氯化聚乙烯10份、脂环族环氧树脂16份、纳米氮化铝5份、超细云母粉3份、聚酰亚胺9份、偏高岭土4份、硫酸钡5份、瓜尔胶WP-05 3份、半补强炭黑3份、防老剂RD 2份、半精炼石蜡3.5份、三烯丙基异三聚氰酸脂5份、固化剂5份、水合氧化铝7份。
耐高压绝缘胶料的制备方法，其制备步骤如下：
按重量份称取原料；将硅橡胶、纳米氮化铝、脂环族环氧树脂置于开炼机中混炼，待温度上升至77℃，快速加入偏高岭土、硫酸钡、聚酰亚胺和超细云母粉，待温度回升至83℃时加入固化剂、三烯丙基异三聚氰酸脂和混合物一，升温至95℃，混炼9min，薄通7次后挤出冷却，破碎得混合物二；将氯化聚乙烯、混合物二投入捏合机中，加热至84℃，以25r/min的速度搅拌4min，然后加入半精炼石蜡、瓜尔胶WP-05、防老剂RD、半补强炭黑、水合氧化铝，升温至96℃，以43r/min的速度搅拌，保持4min，然后由螺杆挤压出料，冷却得混合物三；将混合物三置于双螺杆造粒机中挤出造粒，烘干即得耐高压绝缘胶料。
其中固化剂甲基四氢苯酐与羟基聚二甲基硅氧烷的质量比为5:1。
实施例6：
一种耐高压绝缘胶料由以下质量份数组成：硅橡胶75份、氯化聚乙烯13份、脂环族环氧树脂14份、纳米氮化铝4.7份、超细云母粉2份、聚酰亚胺11份、偏高岭土8份、硫酸钡4份、瓜尔胶WP-05 2.5份、半补强炭黑3.4份、防老剂RD 1份、半精炼石蜡3.8份、三烯丙基异三聚氰酸脂3.2份、固化剂4份、水合氧化铝8份。
耐高压绝缘胶料的制备方法，其制备步骤如下：
按重量份称取原料；将硅橡胶、纳米氮化铝、脂环族环氧树脂置于开炼机中混炼，待温度上升至76℃，快速加入偏高岭土、硫酸钡、聚酰亚胺和超细云母粉，待温度回升至86℃时加入固化剂、三烯丙基异三聚氰酸脂和混合物一，升温至95℃，混炼10min，薄通7次后挤出冷却，破碎得混合物二；将氯化聚乙烯、混合物二投入捏合机中，加热至85℃，以25r/min的速度搅拌3min，然后加入半精炼石蜡、瓜尔胶WP-05、防老剂RD、半补强炭黑、水合氧化铝，升温至102℃，以42r/min的速度搅拌，保持3min，然后由螺杆挤压出料，冷却得混合物三；将混合物三置于双螺杆造粒机中挤出造粒，烘干即得耐高压绝缘胶料。
其中固化剂甲基四氢苯酐与羟基聚二甲基硅氧烷的质量比为4:1。
实施例7：
一种耐高压绝缘胶料由以下质量份数组成：硅橡胶80份、氯化聚乙烯10份、脂环族环氧树脂13份、纳米氮化铝3.2份、超细云母粉5份、聚酰亚胺12份、偏高岭土6份、硫酸钡3份、瓜尔胶WP-05 4.5份、半补强炭黑6.2份、防老剂RD 1.5份、半精炼石蜡4份、三烯丙基异三聚氰酸脂3份、固化剂5份、水合氧化铝6.5份。
耐高压绝缘胶料的制备方法，其制备步骤如下：
按重量份称取原料；将硅橡胶、纳米氮化铝、脂环族环氧树脂置于开炼机中混炼，待温度上升至78℃，快速加入偏高岭土、硫酸钡、聚酰亚胺和超细云母粉，待温度回升至86℃时加入固化剂、三烯丙基异三聚氰酸脂和混合物一，升温至95℃，混炼10min，薄通6次后挤出冷却，破碎得混合物二；将氯化聚乙烯、混合物二投入捏合机中，加热至84℃，以25r/min的速度搅拌2min，然后加入半精炼石蜡、瓜尔胶WP-05、防老剂RD、半补强炭黑、水合氧化铝，升温至104℃，以41r/min的速度搅拌，保持5min，然后由螺杆挤压出料，冷却得混合物三；将混合物三置于双螺杆造粒机中挤出造粒，烘干即得耐高压绝缘胶料。
其中固化剂甲基四氢苯酐与羟基聚二甲基硅氧烷的质量比为3.8:1。
将本发明实施例产品进行性能测试，数据如下：
项目 实施例1-7
邵氏硬度D 23±1
拉伸强度，MPa 14±1.6
体积电阻率，Ω·m （6.8±0.4）×1013
氧指数，% 31±1.5
介电强度，kV/mm 33±2
断裂伸长率，% 365±10
损耗因子 0.025±0.008
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种耐高压绝缘胶料，其特征在于，所述耐高压绝缘胶料由以下质量份数组成：硅橡胶50-80份、氯化聚乙烯8-15份、脂环族环氧树脂12-16份、纳米氮化铝3-5份、超细云母粉2-6份、聚酰亚胺8-12份、偏高岭土4-8份、硫酸钡2-5份、瓜尔胶WP-05 1-4份、半补强炭黑3-7份、防老剂RD 1-3份、半精炼石蜡2-4份、三烯丙基异三聚氰酸脂3-5份、固化剂4-6份、水合氧化铝6-8份。
2.根据权利要求1所述的耐高压绝缘胶料，其特征在于，所述耐高压绝缘胶料由以下质量份数组成：硅橡胶70-80份、氯化聚乙烯12-15份、脂环族环氧树脂14-16份、纳米氮化铝4-5份、超细云母粉5-6份、聚酰亚胺10-12份、偏高岭土6-8份、硫酸钡3-5份、瓜尔胶WP-05 3-4份、半补强炭黑6-7份、防老剂RD 2-3份、半精炼石蜡3-4份、三烯丙基异三聚氰酸脂4-5份、固化剂4-6份、水合氧化铝7-8份。
3.根据权利要求1或2所述的耐高压绝缘胶料，其特征在于：所述超细云母粉为白云母，过2000目筛剩余物≤0.1%。
4.根据权利要求1或2所述的耐高压绝缘胶料，其特征在于：所述固化剂为甲基四氢苯酐与羟基聚二甲基硅氧烷的组合物，甲基四氢苯酐与羟基聚二甲基硅氧烷的质量比为3-5:1。
5.根据权利要求1或2所述的耐高压绝缘胶料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
按重量份称取原料；
将硅橡胶、纳米氮化铝、脂环族环氧树脂置于开炼机中混炼，待温度上升至75-80℃，快速加入偏高岭土、硫酸钡、聚酰亚胺和超细云母粉，待温度回升至83-87℃时加入固化剂、三烯丙基异三聚氰酸脂和混合物一，升温至95℃，混炼8-10min，挤出冷却，破碎得混合物二；
将氯化聚乙烯、混合物二投入捏合机中，加热搅拌2-4min，然后加入半精炼石蜡、瓜尔胶WP-05、防老剂RD、半补强炭黑、水合氧化铝，升温调速，保持3-7min，然后由螺杆挤压出料，冷却得混合物三；
将混合物三置于双螺杆造粒机中挤出造粒，烘干即得耐高压绝缘胶料。
6.根据权利要求5所述的耐高压绝缘胶料的制备方法，其特征在于：步骤3）中挤出冷却前需薄通6-8次。
7.根据权利要求5所述的耐高压绝缘胶料的制备方法，其特征在于：步骤4）中加热搅拌具体为温度80-88℃，搅拌速度25r/min。
8.根据权利要求5所述的耐高压绝缘胶料的制备方法，其特征在于：步骤4）中升温调速具体为温度95-105℃，搅拌速度为40-45r/min。
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