CN109504096A - 一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，配方如下：所述硅橡胶生胶取70～90份，所述硼硅橡胶生胶取15～30份，所述气相白炭黑取20～35份，所述取羟基硅油4～6份，所述取有机硅树脂8～10份，所述取特殊的氢氧化铝115～140份，所述取氧化铁红6～8份，所述取高性能耐漏电起痕添加剂4～5份，所述阻燃添加剂取4～5份，自然老化特性：加速老化试验验证，可以延缓和推迟自然老化发生时间8年以上；拉伸强度：5‑6MPa；撕裂强度：16‑20kN/M；憎水性和憎水迁移性：接触角>120°；击穿电压：28kV/mm；体积电阻率：1.0×1015欧姆.厘米；阻燃特性：V0级；硅胶和环氧芯棒粘结性：100％内聚破坏。

Description

一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料
技术领域
本发明涉及绝缘材料相关领域，具体来讲是一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料。
背景技术
固体高温硫化硅橡胶(以下简称：硅橡胶)是有机硅产品中最重要的一类，甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)是HTV中最主要的品种，甲基乙烯基硅橡胶(生胶) 是无色、无臭、无毒、无机械杂质的胶状物，但生胶的本身性能比较差，需要加入适当的补强剂、结构控制剂、硫化剂等助剂一起混炼，然后升温至135℃～180℃高温模压成型或挤出成型做成各种制品，其制品具有优良的电绝缘性，抗电弧、电晕、电火花能力强，防水、防潮、抗冲击力、抗震性好，具有生理惰性，透气性等性能。
然而，现有的固体高温硫化硅橡胶存在以下问题：
1、现有的固体高温硫化硅橡胶，外观的变化，如失光、失色、粉化、龟裂、起泡、剥落等；
2、现有的固体高温硫化硅橡胶，物理化学性能变化，如分子量、密度、硬度、耐温型、吸光性、耐油性、耐腐蚀性、憎水性等；
3、现有的固体高温硫化硅橡胶，电性能的变化，如表面电阻、体积电阻率、介电常数、击穿电压等；
4、现有的固体高温硫化硅橡胶，如附着力、拉伸强度及伸长率、抗撕裂强度、冲击强度、耐磨性等。
实用新型内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料。
本发明是这样实现的，构造一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，配方如下：所述硅橡胶生胶取70～90份，所述硼硅橡胶生胶取15～30份，所述气相白炭黑取20～35份，所述取羟基硅油4～6份，所述取有机硅树脂8～10 份，所述取特殊的氢氧化铝115～140份，所述取氧化铁红6～8份，所述取高性能耐漏电起痕添加剂4～5份，所述阻燃添加剂取4～5份。
本发明通过改进提供一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，自然老化特性：加速老化试验验证，可以延缓和推迟自然老化发生时间8年以上；拉伸强度：5-6MPa；撕裂强度：16-20kN/M；憎水性和憎水迁移性：接触角>120°；击穿电压：28kV/mm；体积电阻率：1.0×1015欧姆.厘米；阻燃特性：V0级；硅胶和环氧芯棒粘结性：100％内聚破坏。
作为上述技术方案的改进，
所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，配方其他助剂取四种，分别为：甲基硅油、脱模硅油、复配偶联剂、C-9混合物若干。
本发明具有如下优点：本发明通过改进在此提供一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，与同类型设备相比，具有如下改进及优点；
优点1：本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，经加速老化测试，本产品在300℃的条件下，可保持100小时不脆化并保持弹性，而相同类型的硅胶制品已经完全粉化，预计可以延缓和推迟硅橡胶自然老化发生时间8年以上，这极大提高了有机硅绝缘子的使用寿命。
优点2：本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，在保证有机硅绝缘子的绝缘性和阻燃性的同时又不过多降低硫化胶的力学性能，降低硅胶在户外使用时可能产生的刺破、划伤、撕裂等现象，经过测试，硅橡胶材料试片的拉伸强度和撕裂强度均明显提升，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
优点3：本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，有效的提高硫化硅胶的介电强度，从目前市场普通绝缘胶的介电强度为22KV/mm 提升到28KV/mm，有效提高绝缘子产品在的绝缘特性，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
优点4：本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，有效的保证本硅橡胶在4500V的电压下的防污闪性能，经6个小时的污液环境下，硅胶表面只要0.5mm左右的烧蚀破坏，常规的硅橡胶制品其烧蚀程度可达2mm，从而有效提高了绝缘子在电网挂网工作的时效性，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
优点5：本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，在平衡机械性能的情况下，提高材料的阻燃特性，有效提高绝缘子产品的耐漏电起痕特性，保证产品在高压电弧作用下保持产品的表面完整性和有机特性，这有助于保证产品的绝缘性，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
优点6：本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，有效提高混炼后的模压成型硅橡胶产品的各项机械性能，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
优点7：本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，实现本发明的硅橡胶在模压成型过程中和内部的环氧芯体表面有效的100％地粘结在一起，并能承受长期耐酸碱测试，没有粘结不牢的部位，保证产品在挂网运行中不脱落，并有效避免水汽等进入硅橡胶套和芯体中间，形成导电层，而常规硅橡胶仅达到90％有内聚破坏的水平，达不到100％，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
优点8：本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，可有效消除原料中的水分，同时让补强填料和有机硅聚合物结合更好，有效提高产品的绝缘性，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
优点9：本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，可以有效的降低大粒径的原料颗粒混入硅橡胶材料中，有效的提高机械性能和电性能，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
附图说明
图1是本发明配方内容的对比结构示意图；
图2是本发明混炼生产工艺的对比结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1-2对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例一
本发明通过改进在此提供一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，配方如下：所述硅橡胶生胶取70～90份，所述硼硅橡胶生胶取15～30份，所述气相白炭黑取20～35份，所述取羟基硅油4～6份，所述取有机硅树脂8～10 份，所述取特殊的氢氧化铝115～140份，所述取氧化铁红6～8份，所述取高性能耐漏电起痕添加剂4～5份，所述阻燃添加剂取4～5份。
所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，配方其他助剂取四种，分别为：甲基硅油、脱模硅油、复配偶联剂、C-9混合物若干。
本发明通过改进提供一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，对配方设计的技术措施：按照如下方式运行；
第一，在配方中通过添加耐候剂(氧化铈)和使用含硼硅胶，有效提高了有机硅绝缘子的自然老化特性，经加速老化测试，本产品在300℃的条件下，可保持100小时不脆化并保持弹性，而相同类型的硅胶制品已经完全粉化，预计可以延缓和推迟硅橡胶自然老化发生时间8年以上，这极大提高了有机硅绝缘子的使用寿命；
第二，在配方中采用特殊处理的氢氧化铝粉(普通的氢氧化铝是亲水的，与硅胶油性特性相对应，不易分散和有效结合，经过含乙烯基硅烷在高温真空处理后，其表面的羟基基团被硅乙烯基替代，产生极性，从而与生胶的结合更紧固，分散性更好，这有效也提高了硫化胶表面的憎水特性)，在保证有机硅绝缘子的绝缘性和阻燃性的同时又不过多降低硫化胶的力学性能，降低硅胶在户外使用时可能产生的刺破、划伤、撕裂等现象，经过测试，硅橡胶材料试片的拉伸强度和撕裂强度均明显提升，从而实现了材料抗老化寿命的延长；
第三，通过添加有机硅树脂，并和生胶在高温下合成，有效的提高硫化硅胶的介电强度，从目前市场普通绝缘胶的介电强度为22KV/mm提升到 28KV/mm，有效提高绝缘子产品在的绝缘特性，从而实现了材料抗老化寿命的延长；
第四，通过添加高性能耐漏电起痕添加剂(普通绝缘硅胶只是通过氢氧化铝改善漏电起痕特性，本产品通过添加铂金络合物，和氢氧化铝协同作用，更好的改善了硅胶的耐漏电起痕特性)，有效的保证本硅橡胶在4500V的电压下的防污闪性能，经6个小时的污液环境下，硅胶表面只要0.5mm左右的烧蚀破坏，常规的硅橡胶制品其烧蚀程度可达2mm，从而有效提高了绝缘子在电网挂网工作的时效性，从而实现了材料抗老化寿命的延长；
第五，通过添加特殊的阻燃添加剂(本添加剂是一种气相法二氧化钛，添加量少1-2％，与常规的含卤、三氧化锑等有毒阻燃剂相比，环保而不污染环境)，在平衡机械性能的情况下，提高材料的阻燃特性，有效提高绝缘子产品的耐漏电起痕特性，保证产品在高压电弧作用下保持产品的表面完整性和有机特性，这有助于保证产品的绝缘性，从而实现了材料抗老化寿命的延长；
本发明通过改进提供一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，对新配方硅橡胶材料混炼工艺的技术措施：按照如下方式运行；
第一，在混炼工序中，常规的硅橡胶配方原料，由于配方的填料是亲水性的，也没有经过粉体表面处理措施，不能提高混炼后材料的机械强度，而对本发明的硅橡胶混炼工序中，通过对原料(氢氧化铝)进行表面活性处理，在高温条件下与乙烯基硅烷反应，将氢氧化铝的表面羟基反应掉，替代为乙烯基硅基团，使氢氧化铝粉体变成憎水性和亲油性，有效提高混炼后的模压成型硅橡胶产品的各项机械性能，从而实现了材料抗老化寿命的延长；
第二，在模压成型硅橡胶工序中，通过在环氧芯体上涂上一层新型的由上海某研究所开发的牌号H208底涂剂，实现本发明的硅橡胶在模压成型过程中和内部的环氧芯体表面有效的100％地粘结在一起，并能承受长期耐酸碱测试，没有粘结不牢的部位，保证产品在挂网运行中不脱落，并有效避免水汽等进入硅橡胶套和芯体中间，形成导电层，而常规硅橡胶仅达到90％有内聚破坏的水平，达不到100％，从而实现了材料抗老化寿命的延长；
第三，在混炼中密炼工序中，通过对模具内原材料的热处理和真空处理的工艺措施的采取，可有效消除原料中的水分，同时让补强填料和有机硅聚合物结合更好，有效提高产品的绝缘性，从而实现了材料抗老化寿命的延长；
第四，在混炼后的硅橡胶材料过滤工序中，通过采取更细的滤网(200目以上)，可以有效的降低大粒径的原料颗粒混入硅橡胶材料中，有效的提高机械性能和电性能，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
本发明通过改进提供一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，自然老化特性：加速老化试验验证，可以延缓和推迟自然老化发生时间8年以上；拉伸强度：5-6MPa；撕裂强度：16-20kN/M；憎水性和憎水迁移性：接触角>120°；击穿电压：28kV/mm；体积电阻率：1.0×1015欧姆.厘米；阻燃特性：V0级；硅胶和环氧芯棒粘结性：100％内聚破坏。
本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，经加速老化测试，本产品在300℃的条件下，可保持100小时不脆化并保持弹性，而相同类型的硅胶制品已经完全粉化，预计可以延缓和推迟硅橡胶自然老化发生时间8年以上，这极大提高了有机硅绝缘子的使用寿命。
本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，在保证有机硅绝缘子的绝缘性和阻燃性的同时又不过多降低硫化胶的力学性能，降低硅胶在户外使用时可能产生的刺破、划伤、撕裂等现象，经过测试，硅橡胶材料试片的拉伸强度和撕裂强度均明显提升，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，有效的提高硫化硅胶的介电强度，从目前市场普通绝缘胶的介电强度为22KV/mm提升到 28KV/mm，有效提高绝缘子产品在的绝缘特性，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，有效的保证本硅橡胶在4500V的电压下的防污闪性能，经6个小时的污液环境下，硅胶表面只要0.5mm左右的烧蚀破坏，常规的硅橡胶制品其烧蚀程度可达2mm，从而有效提高了绝缘子在电网挂网工作的时效性，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，在平衡机械性能的情况下，提高材料的阻燃特性，有效提高绝缘子产品的耐漏电起痕特性，保证产品在高压电弧作用下保持产品的表面完整性和有机特性，这有助于保证产品的绝缘性，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，有效提高混炼后的模压成型硅橡胶产品的各项机械性能，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，实现本发明的硅橡胶在模压成型过程中和内部的环氧芯体表面有效的100％地粘结在一起，并能承受长期耐酸碱测试，没有粘结不牢的部位，保证产品在挂网运行中不脱落，并有效避免水汽等进入硅橡胶套和芯体中间，形成导电层，而常规硅橡胶仅达到90％有内聚破坏的水平，达不到100％，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，可有效消除原料中的水分，同时让补强填料和有机硅聚合物结合更好，有效提高产品的绝缘性，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
本发明所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，可以有效的降低大粒径的原料颗粒混入硅橡胶材料中，有效的提高机械性能和电性能，从而实现了材料抗老化寿命的延长。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，配方如下：所述硅橡胶生胶取70～90份，所述硼硅橡胶生胶取15～30份，所述气相白炭黑取20～35份，所述取羟基硅油4～6份，所述取有机硅树脂8～10份，所述取特殊的氢氧化铝115～140份，所述取氧化铁红6～8份，所述取高性能耐漏电起痕添加剂4～5份，所述阻燃添加剂取4～5份。
2.根据权利要求1所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，配方其他助剂取四种，分别为：甲基硅油、脱模硅油、复配偶联剂、C-9混合物若干。
3.根据权利要求1所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，对配方设计的技术措施：按照如下方式运行；
第一，在配方中通过添加耐候剂(氧化铈)和使用含硼硅胶；
第二，在配方中采用特殊处理的氢氧化铝粉；
第三，通过添加有机硅树脂，并和生胶在高温下合成；
第四，通过添加高性能耐漏电起痕添加剂；
第五，通过添加特殊的阻燃添加剂。
4.根据权利要求1所述一种长寿命高可靠性固体高温硫化绝缘硅橡胶材料，对新配方硅橡胶材料混炼工艺的技术措施：按照如下方式运行；
第一，在混炼工序中，常规的硅橡胶配方原料，由于配方的填料是亲水性的，也没有经过粉体表面处理措施，不能提高混炼后材料的机械强度，而对本发明的硅橡胶混炼工序中，通过对原料(氢氧化铝)进行表面活性处理，在高温条件下与乙烯基硅烷反应，将氢氧化铝的表面羟基反应掉，替代为乙烯基硅基团，使氢氧化铝粉体变成憎水性和亲油性；
第二，在模压成型硅橡胶工序中，通过在环氧芯体上涂上一层新型的由上海某研究所开发的牌号H208底涂剂，实现本发明的硅橡胶在模压成型过程中和内部的环氧芯体表面有效的100％地粘结在一起，并能承受长期耐酸碱测试；
第三，在混炼中密炼工序中，通过对模具内原材料的热处理和真空处理的工艺措施的采取。
第四，在混炼后的硅橡胶材料过滤工序中，通过采取更细的滤网(200目以上)。
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