CN116082959B - 电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料。由如下重量份数的组分制成：γ‑三氟丙基甲基聚硅氧烷40～60份、α,ω‑二乙烯基聚二甲基硅氧烷30～50份、固化剂5～15份、阻燃剂3～10份、耐磨剂5～8份、填料10～20份、催化剂0.5～3份。本发明的电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，在常温条件下能够自固化，可以通过涂敷的方式进行作业，避免传统采用定期涂油的方式对承力索进行保养。

Description

电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料

技术领域

本发明属于电气化铁路承力索技术领域，具体涉及一种电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料。

背景技术

承力索是在电气化铁路接触网线路中，承担着输电和悬挂机车滑道线双重作用的重要导线。由于铁路的特殊作业条件和环境，对承力索性能要求也很高， 要求承力索要具有一定的导电载流能力，还能在不同地区、四季气温、各种气候条件变化下，均能保证正常良好送电，要耐腐蚀，寿命长。

目前我国主要采用两种导线作为承力索，一是钢绞线承力索，其导电好、耐腐蚀，但价格高、强度低。另一种是钢芯铝绞线承力索，比强度高、价格低，但用镀锌钢丝做芯线耐腐蚀性差，又与外层铝线有着锌-铝微电池电化腐蚀，需每年在导线上涂油防腐，此项野外高空作业劳动条件差、劳动强度大，维护费用也很高。

裸露的架空承力索在经过人口密集区、森林、河流等容易出现事故，造成人身及财产损失及伤害，所以实现绝缘化的意义重大。现有的绝缘材料难以在室温迅速自固化，往往需要额外的辅助加热才能实现自身材料的固化，无法满足自动化施工和野外、空中长距离的快速自动涂敷的要求。绝缘材料即使自固化后也存在缝隙，难于紧密贴附在被保护的裸露导体上，而且防水密封性能和抗漏电性能差，耐污及耐紫外线老化性能都比较差，不耐磨，难于保证长期安全运行的寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料。

一种电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，由如下重量份数的组分制成：γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷40～60份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷30～50份、固化剂5～15份、阻燃剂3～10份、耐磨剂5～8份、填料10～20份、催化剂0.5～3份。

所述γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷的分子量为100000～150000，粘度为80～120Pa﹒s。

所述α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的分子量为100000～150000，粘度为60～100Pa﹒s。

所述固化剂为甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷按照质量比3：1混合的混合物。

所述阻燃剂为氢氧化铝、硼酸锌、氧化锑、亚乙基双磷酸四乙酯、六苯氧环三磷腈中的一种或几种。

所述耐磨剂为玻璃微珠和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物按照质量比1：1混合的混合物。

所述填料为氮化铝、氧化镁、氮化硼、碳化硅中的一种或几种。

所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、钛酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯中的一种或几种。

所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料的制备方法，按照如下步骤进行：

（1）按照重量份数，取γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷40～60份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷30～50份，在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；

（2）将步骤（1）所得初混胶中加入填料10～20份，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；

（3）将基胶冷却后在搅拌下加入阻燃剂3～10份、耐磨剂5～8份、催化剂0.5～3份、固化剂5～15份，充分混合搅拌后出料即得。

本发明的有益效果：本发明的电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，在常温条件下能够自固化，可以通过涂敷的方式进行作业，避免传统采用定期涂油的方式对承力索进行保养。绝缘材料组分中主材料γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷和α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的组合使用，能提高材料的力学性能；固化剂甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷的组合使用，缩短了材料的固化时间；耐磨剂玻璃微珠和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物的组合使用，提高了材料的耐磨性能。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

实施例1

一种电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，由如下重量份数的组分制成：γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷50份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷40份、固化剂10份、氢氧化铝6份、耐磨剂6份、氮化铝15份、二月桂酸二丁基锡1.5份；所述γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷的分子量为120000，粘度为100Pa﹒s；所述α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的分子量为130000，粘度为80Pa﹒s；所述固化剂为甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷按照质量比3：1混合的混合物；所述耐磨剂为玻璃微珠和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物按照质量比1：1混合的混合物。

所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料的制备方法，按照如下步骤进行：

（1）按照重量份数，取γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷50份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷40份，在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；

（2）将步骤（1）所得初混胶中加入氮化铝15份，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；

（3）将基胶冷却后在搅拌下加入氢氧化铝6份、耐磨剂6份、二月桂酸二丁基锡1.5份、固化剂10份，充分混合搅拌后出料即得。

实施例2

一种电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，由如下重量份数的组分制成：γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷40份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷30份、固化剂5份、硼酸锌4份、耐磨剂5份、氮化硼10份、辛酸亚锡0.5份；所述γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷的分子量为100000，粘度为80Pa﹒s；所述α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的分子量为100000，粘度为60Pa﹒s；所述固化剂为甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷按照质量比3：1混合的混合物；所述耐磨剂为玻璃微珠和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物按照质量比1：1混合的混合物。

所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料的制备方法，按照如下步骤进行：

（1）按照重量份数，取γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷40份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷30份，在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；

（2）将步骤（1）所得初混胶中加入氮化硼10份，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；

（3）将基胶冷却后在搅拌下加入硼酸锌4份、耐磨剂5份、辛酸亚锡0.5份、固化剂5份，充分混合搅拌后出料即得。

实施例3

一种电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，由如下重量份数的组分制成：γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷60份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷50份、固化剂15份、亚乙基双磷酸四乙酯10份、耐磨剂8份、碳化硅20份、钛酸酯3份；所述γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷的分子量为150000，粘度为120Pa﹒s；所述α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的分子量为150000，粘度为100Pa﹒s；所述固化剂为甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷按照质量比3：1混合的混合物；所述耐磨剂为玻璃微珠和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物按照质量比1：1混合的混合物。

所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料的制备方法，按照如下步骤进行：

（1）按照重量份数，取γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷60份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷50份，在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；

（2）将步骤（1）所得初混胶中加入碳化硅20份，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；

（3）将基胶冷却后在搅拌下加入亚乙基双磷酸四乙酯10份、耐磨剂8份、钛酸酯3份、固化剂15份，充分混合搅拌后出料即得。

对比例1

一种电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，由如下重量份数的组分制成：γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷90份、固化剂10份、氢氧化铝6份、耐磨剂6份、氮化铝15份、二月桂酸二丁基锡1.5份；所述γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷的分子量为120000，粘度为100Pa﹒s；所述α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的分子量为130000，粘度为80Pa﹒s；所述固化剂为甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷按照质量比3：1混合的混合物；所述耐磨剂为玻璃微珠和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物按照质量比1：1混合的混合物。

所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料的制备方法，按照如下步骤进行：

（1）按照重量份数，取γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷90份，加入氮化铝15份，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；

（2）将基胶冷却后在搅拌下加入氢氧化铝6份、耐磨剂6份、二月桂酸二丁基锡1.5份、固化剂10份，充分混合搅拌后出料即得。

对比例2

一种电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，由如下重量份数的组分制成：α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷90份、固化剂10份、氢氧化铝6份、耐磨剂6份、氮化铝15份、二月桂酸二丁基锡1.5份；所述γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷的分子量为120000，粘度为100Pa﹒s；所述α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的分子量为130000，粘度为80Pa﹒s；所述固化剂为甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷按照质量比3：1混合的混合物；所述耐磨剂为玻璃微珠和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物按照质量比1：1混合的混合物。

所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料的制备方法，按照如下步骤进行：

（1）按照重量份数，取α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷90份，加入氮化铝15份，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；

（2）将基胶冷却后在搅拌下加入氢氧化铝6份、耐磨剂6份、二月桂酸二丁基锡1.5份、固化剂10份，充分混合搅拌后出料即得。

对比例3

一种电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，由如下重量份数的组分制成：γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷50份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷40份、甲基三乙氧基硅烷10份、氢氧化铝6份、耐磨剂6份、氮化铝15份、二月桂酸二丁基锡1.5份；所述γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷的分子量为120000，粘度为100Pa﹒s；所述α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的分子量为130000，粘度为80Pa﹒s；所述耐磨剂为玻璃微珠和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物按照质量比1：1混合的混合物。

所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料的制备方法，按照如下步骤进行：

（1）按照重量份数，取γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷50份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷40份，在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；

（2）将步骤（1）所得初混胶中加入氮化铝15份，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；

（3）将基胶冷却后在搅拌下加入氢氧化铝6份、耐磨剂6份、二月桂酸二丁基锡1.5份、甲基三乙氧基硅烷10份，充分混合搅拌后出料即得。

对比例4

一种电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，由如下重量份数的组分制成：γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷50份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷40份、乙烯基三丁酮肟基硅烷10份、氢氧化铝6份、耐磨剂6份、氮化铝15份、二月桂酸二丁基锡1.5份；所述γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷的分子量为120000，粘度为100Pa﹒s；所述α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的分子量为130000，粘度为80Pa﹒s；所述耐磨剂为玻璃微珠和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物按照质量比1：1混合的混合物。

所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料的制备方法，按照如下步骤进行：

（1）按照重量份数，取γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷50份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷40份，在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；

（2）将步骤（1）所得初混胶中加入氮化铝15份，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；

（3）将基胶冷却后在搅拌下加入氢氧化铝6份、耐磨剂6份、二月桂酸二丁基锡1.5份、乙烯基三丁酮肟基硅烷10份，充分混合搅拌后出料即得。

对比例5

一种电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，由如下重量份数的组分制成：γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷50份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷40份、固化剂10份、氢氧化铝6份、玻璃微珠6份、氮化铝15份、二月桂酸二丁基锡1.5份；所述γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷的分子量为120000，粘度为100Pa﹒s；所述α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的分子量为130000，粘度为80Pa﹒s；所述固化剂为甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷按照质量比3：1混合的混合物。

所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料的制备方法，按照如下步骤进行：

（1）按照重量份数，取γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷50份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷40份，在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；

（2）将步骤（1）所得初混胶中加入氮化铝15份，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；

（3）将基胶冷却后在搅拌下加入氢氧化铝6份、玻璃微珠6份、二月桂酸二丁基锡1.5份、固化剂10份，充分混合搅拌后出料即得。

对比例6

一种电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，由如下重量份数的组分制成：γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷50份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷40份、固化剂10份、氢氧化铝6份、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物6份、氮化铝15份、二月桂酸二丁基锡1.5份；所述γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷的分子量为120000，粘度为100Pa﹒s；所述α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的分子量为130000，粘度为80Pa﹒s；所述固化剂为甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷按照质量比3：1混合的混合物。

所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料的制备方法，按照如下步骤进行：

（1）按照重量份数，取γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷50份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷40份，在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；

（2）将步骤（1）所得初混胶中加入氮化铝15份，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；

（3）将基胶冷却后在搅拌下加入氢氧化铝6份、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物6份、二月桂酸二丁基锡1.5份、固化剂10份，充分混合搅拌后出料即得。

将上述实施例1制备的电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料具体的技术参数以及固化后的性能总结如下表1：

表1

项目	单位	测定值
			密度	g/cm3	1.07
固化时间	min	30.4
			具备强度时间	h	3.2
硬度	邵氏A	38
			拉伸强度	Mpa	14.3
断裂伸长率	%	320
			附着力	N/cm	26.9
阻燃性FV	级	FV-1
			耐磨性（磨耗量）	g	0.24

拉伸试验采用UL758/UL1581标准，其中，拉伸强度的标距：50mm；伸率的拉伸速度：500mm/min；热老化试验采用UL758/UL1581标准，其中，拉伸强度残率的试验条件：136℃×168h；伸长率残率的拉伸速度：500mm/min；测定实施例1～3及对比例1～2制备的样品材料，每个材料重复测定5次。

采用SPSS 24.0软件进行统计学分析，计量资料结果用`x士s（均数士标准差）表示，采用Kolmogorov-Smirnov检验法进行数据正态性检验，对于符合正态分布数据，两组间均值差异比较采用t检验，以P<0 .05为差异具有统计学意义，测定结果见表2：

表2

实验组	拉伸强度Mpa	拉伸强度残率%
			实施例1	14.3±0.2	94.6±1.2
实施例2	14.6±0.4	95.1±1.5
			实施例3	14.1±0.3	94.5±1.6
对比例1	11.3±0.2*	85.6±1.7*
			对比例2	11.6±0.1*	94.9±2.1*

注：*代表与实施例1组比较P<0.05。

测定实施例1～3及对比例3～4制备的样品材料的固化时间和具备强度时间，每个材料重复测定5次，所述固化时间是指用手指用力按住放开后无凹陷坑对应的时间，所述具备强度时间为测定拉伸强度高于11Mpa时对应的时间，测定结果见表3：

表3

实验组	固化时间min	具备强度时间h
			实施例1	30.4±1.3	3.2±0.2
实施例2	34.6±0.9	3.1±0.5
			实施例3	29.8±1.3	3.8±0.1
对比例3	38.3±1.2*	5.6±0.2*
			对比例4	41.6±1.5*	5.9±0.1*

注：*代表与实施例1组比较P<0.05。

测试实施例1～3及对比例5～6制备的样品材料的耐磨性能，使用MZ-4061型阿克隆磨耗机。主要技术指标：胶轮所受作用力为26.7N，胶轮轴的回转速度为76±2rpm，砂轮轴回转半径为34±1cm。胶轮轴和砂轮轴之间的角度为0～45°。电源电压为AC220V±10%V。

测试步骤：

（1）把粘好试样的胶轮固定在回轴上，接通电子计数器电源，打开电源开关，调节预置数按键至600转，按下“启动”开始预磨，预磨15min，当记数达到预定值后，按下“清零”键，取下胶轮，用天平称量，记为质量A1，准确到0.01g。

（2）将预磨后的胶轮固定在胶轮轴上，调节预置数键至3000转，试验里程1.5km，进行试验，试验结束后，取下试样，刷去胶屑，在1h内称量，记为质量A2，准确到0.01g。

（3）计算磨耗量：磨耗量=A1-A2（单位g）。

测定结果见表4：

表4

实验组	磨耗量g
		实施例1	0.24±0.03
实施例2	0.26±0.01
		实施例3	0.28±0.03
对比例5	0.51±0.02*
		对比例6	0.56±0.01*

注：*代表与实施例1组比较P<0.05。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，其特征在于，由如下重量份数的组分制成：γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷40～60份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷30～50份、固化剂5～15份、阻燃剂3～10份、耐磨剂5～8份、填料10～20份、催化剂0.5～3份；

所述固化剂为甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷按照质量比3：1混合的混合物；

所述耐磨剂为玻璃微珠和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物按照质量比1：1混合的混合物。

2.根据权利要求1所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，其特征在于，所述γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷的分子量为100000～150000，粘度为80～120Pa﹒s。

3.根据权利要求1所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，其特征在于，所述α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的分子量为100000～150000，粘度为60～100Pa﹒s。

4.根据权利要求1所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化铝、硼酸锌、氧化锑、亚乙基双磷酸四乙酯、六苯氧环三磷腈中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，其特征在于，所述填料为氮化铝、氧化镁、氮化硼、碳化硅中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、钛酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯中的一种或几种。

7.权利要求1所述电气化铁路承力索自固化涂覆绝缘材料的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：

（1）按照重量份数，取γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷40～60份、α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷30～50份，在行星搅拌器充分混合，得到初混胶；

（2）将步骤（1）所得初混胶中加入填料10～20份，在捏合机中密封充分混合，过辊研磨，制得基胶；

（3）将基胶冷却后在搅拌下加入阻燃剂3～10份、耐磨剂5～8份、催化剂0.5～3份、固化剂5～15份，充分混合搅拌后出料即得。