CN117887264B - 一种抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料，按重量份数计包括甲基乙烯基硅橡胶100份、补强剂10‑50份、填充剂86‑235份、硅烷偶联剂1‑8份、结构控制剂3‑8份、内脱模剂0.1‑5份、其它助剂3‑13份、硫化剂0.5‑2份及抗霉抗藻剂1.2‑13.5份；所述抗霉抗藻剂包括2‑叔丁氨基‑4‑环丙氨基‑6‑甲硫基‑s‑三嗪0.6‑3.5份、5‑羟基噻苯咪唑0.2‑6份及锌离子抗菌剂0.4‑4份的组合。本发明对配方、合成步骤及成型工艺进行整体创新设计，使材料在抗霉抗藻、耐久性及机电性能上均有优异的表现，特别适合在潮湿及室外恶劣环境中长时间使用；采用的抗霉抗藻剂与现有技术相比，具有高温高压硫化特性好、不迁移的特点，机械及电气性能良好，特别适合复合绝缘子伞套用硅橡胶的高温高压注射成型工艺。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘子技术领域，特别是一种抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料。
背景技术
硅橡胶材料在潮湿及室外环境中使用时(如雨林、池塘，隧道、温室，雨篷等)，霉菌等微生物的生长及其对橡胶材料产生破坏的危害会显著增加。微生物对硅橡胶产生的不良影响通常称为“生物腐蚀”。
复合绝缘子伞套在潮湿环下易产生霉菌等微生物，并在长期使用中生成藻类，霉菌、藻类会降低伞套的绝缘性能和憎水性能，影响复合绝缘子的安全、稳定运行。
目前绝缘子伞套通常采用涂层方法来抗霉抗藻，或是在胶料中添加十四烷基二甲基苄基氯化铵、N-(三氯甲硫基)邻苯二甲酰亚胺或4，5-二氯-N-辛基-3-异噻唑啉酮等，这些方法有一定的抗霉抗藻能力，但是在耐久性不足；而且复合绝缘子高温高压成型工艺过程中，添加物容易造成硅橡胶欠硫化及添加物易迁移至表面等问题，从而影响伞套材料的机电性能及耐紫外线老化、热老化性能。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料，具有良好的抗霉抗藻及耐久性能、高温高压硫化性能及优异的机电性能。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料，其特征在于：
按重量份数计包括甲基乙烯基硅橡胶100份、补强剂10-50份、填充剂86-235份、硅烷偶联剂1-8份、结构控制剂3-8份、内脱模剂0.1-5份、其它助剂3-13份、硫化剂0.5-2份及抗霉抗藻剂1.2-13.5份；
所述填充剂包括氢氧化铝、氧化锌、氧化钛及硼酸锌的其中一种或组合；
所述其它助剂包括甲基硅油和甲基硅树脂的其中一种或组合；
所述抗霉抗藻剂包括2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪0.6-3.5份、5-羟基噻苯咪唑0.2-6份及锌离子抗菌剂0.4-4份的组合。
进一步的，所述补强剂是气相二氧化硅。
进一步的，所述结构控制剂是羟基硅油或甲氧基硅油或二苯基硅二醇的其中一种或组合。
进一步的，所述填充剂为氢氧化铝80-200份、氧化锌2-10份、氧化钛3-10份及硼酸锌1-5份。
进一步的，所述硫化剂是双二五硫化剂。
进一步的，各组分按重量份数计：甲基乙烯基硅橡胶100份、补强剂35份、氢氧化铝粉150份、氧化锌3份、氧化钛5份、硼酸锌2份、硅烷偶联剂5份、羟基硅油6份、硫化剂1份、内脱模剂1.5份、甲基硅树脂3份、甲基硅油2份、2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪1.2份、锌离子抗菌剂1.5份及5-羟基噻苯咪唑1份。
进一步的，抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料包括以下步骤：
步骤一：制成抗霉抗藻剂A：取甲基乙烯基硅橡胶5份、甲基硅树脂，加入2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪，混合均匀；
步骤二：制成抗霉抗藻剂B：取甲基乙烯基硅橡胶5份，加入的锌离子抗菌剂混合均匀，然后均分为三份；
步骤三：制成抗霉抗藻剂C：取甲基乙烯基硅橡胶5份，加入5-羟基噻苯咪唑混合均匀；
步骤四：补强母胶：取甲基乙烯基硅橡胶45份、步骤一所述霉抗藻剂A混合均匀，加入所述结构控制剂、所述补强剂及步骤三所述抗霉抗藻剂C混合均匀，然后真空热处理170摄氏度/2小时；
步骤五：填充母胶：取甲基乙烯基硅橡胶40份、氢氧化铝粉、氧化锌、氧化钛及硼酸锌、硅烷偶联剂、步骤二所述抗霉抗藻剂B中的二份及所述其它助剂混合均匀，然后真空热处理170摄氏度/2小时；
步骤六：将步骤四所述补强母胶、步骤五所述填充母胶和内脱模剂、硫化剂及步骤二所述抗霉抗藻剂B中的一份混合均匀，获得抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料。
进一步的，采用高温高压的模压或注射硫化成型。
进一步的，模压或注射硫化成型的温度为130-170摄氏度。
进一步的，模压或注射硫化成型的压力≥150Bar。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明对配方、合成步骤及成型工艺进行整体创新设计，使材料在抗霉抗藻、耐久性及机电性能上均有优异的表现，制成的绝缘子特别适合在潮湿及室外恶劣环境中长时间使用；
2、本发明的抗霉抗藻剂组合与现有技术相比，易分散于胶料；同时，通过本专利中的合成步骤分别合成抗霉抗藻剂A、B、C，再按步骤添加到母胶中，使其易分散于胶料中，并且能从胶料的表面至内部形成一个先防霉再抗藻的抑制微生物体生长的体系，具有良好的抗霉抗藻能力，且抗霉抗藻特性具有持久性的优点；
3、采用的抗霉抗藻剂与现有技术相比，具有高温高压硫化特性好、不迁移的特点，机械及电气性能良好，特别适合复合绝缘子伞套用硅橡胶的高温高压注射成型工艺。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”、包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面以具体实施方式对本发明做进一步描述：
一种抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料，各组分及以重量计的份数如下表一所示：
其中对比例一中添加目前常用的N-(三氯甲硫基)邻苯二甲酰亚胺的抗霉抗藻剂，对比例二中不添加抗霉抗藻剂。
锌离子抗菌剂能够缓慢释放锌离子，由于霉菌表面带有负电荷，因此带有正电荷的金属离子被吸附在细菌表面，进而破坏其电解质平衡，导致细菌由于细胞壁受损而死亡。同时，金属离子进入细菌内部，与细菌的细胞酶反应并化合，抑制了细胞酶的活性和细菌的繁殖再生，达到杀灭细菌的作用。
霉菌细胞壁由甘露聚糖、葡聚糖、蛋白质、纤维素和几丁质等物质构成，2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪能竞争性抑制合成细胞壁构成物质的酶反应，损伤细胞壁，破坏蛋白质的结构从而抑制霉菌细胞壁的合成，霉菌的生命活动就会受到抑制。
结构控制剂是羟基硅油或甲氧基硅油或二苯基硅二醇的其中一种或组合，本实施例中采用羟基硅油。
本申请实施例一、二的合成：按表一中的组分、份数及以下步骤分别合成实施例一、二的抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料：
步骤一：制成抗霉抗藻剂A：取甲基乙烯基硅橡胶5份、甲基硅树脂3份，加入1.2或1.5份的2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪，混合均匀；
步骤二：制成抗霉抗藻剂B：取甲基乙烯基硅橡胶5份，加入1.5或1份的锌离子抗菌剂混合均匀，然后均分为三份；
步骤三：制成抗霉抗藻剂C：取甲基乙烯基硅橡胶5份，加入1份的5-羟基噻苯咪唑混合均匀；
步骤四：补强母胶：取甲基乙烯基硅橡胶45份、步骤一的全部抗霉抗藻剂A混合均匀，加入结构控制剂6份、气相二氧化硅35份、及步骤三的抗霉抗藻剂C混合均匀，然后真空热处理170摄氏度/2小时；
步骤五：填充母胶：取甲基乙烯基硅橡胶40份、氢氧化铝粉150份、氧化锌3份、氧化钛5份及硼酸锌2份、硅烷偶联剂5份、甲基硅树脂3份、甲基硅油2份及步骤二制成的抗霉抗藻剂B二份混合均匀，然后真空热处理170摄氏度/2小时；
步骤六：将步骤四的补强母胶、步骤五的填充母胶和内脱模剂1.5份、双二五硫化剂1份及步骤二的抗霉抗藻剂B一份混合均匀；
获得实施例一、二的抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料。
通过以上合成步骤分别合成抗霉抗藻剂A、B、C，再分步骤添加到母胶中，使其易分散于胶料中，并且能从胶料的表面至内部形成一个先防霉再抗藻的抑制微生物体生长的体系，具有良好的抗霉抗藻能力，且抗霉抗藻特性具有持久性的优点。
对比例一的合成：
步骤一：制成抗霉抗藻剂D：甲基乙烯基硅橡胶15份、甲基硅树脂3份，加入3.5份的N-(三氯甲硫基)邻苯二甲酰亚胺，混合均匀；
步骤二：补强母胶：取甲基乙烯基硅橡胶45份、步骤一的全部抗霉抗藻剂D混合均匀，加入结构控制剂6份、气相二氧化硅35份混合均匀，然后真空热处理170摄氏度/2小时；
步骤三：填充母胶：取甲基乙烯基硅橡胶40份、氢氧化铝粉150份、氧化锌3份、氧化钛5份、硼酸锌2份、硅烷偶联剂5份、甲基硅树脂3份及甲基硅油2份混合均匀，然后真空热处理170摄氏度/2小时；
步骤四：将步骤二的补强母胶、步骤三的填充母胶和内脱模剂1.5份、双二五硫化剂1份及步骤一的抗霉抗藻剂D混合均匀；
获得对比例一的抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料。
对比例二的合成(无抗霉抗藻剂)：
步骤一：补强母胶：取甲基乙烯基硅橡胶60份、结构控制剂6份、气相二氧化硅35份混合均匀，然后真空热处理170摄氏度/2小时；
步骤二：填充母胶：取甲基乙烯基硅橡胶40份、氢氧化铝粉150份、氧化锌3份、氧化钛5份、硼酸锌2份、硅烷偶联剂5份、甲基硅树脂3份及甲基硅油2份混合均匀，然后真空热处理170摄氏度/2小时；
步骤三：将步骤一的补强母胶、步骤二的填充母胶和内脱模剂1.5份、双二五硫化剂1份混合均匀；
获得对比例二的无添加抗霉抗藻剂的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料。
按如下表二的方式制造复合绝缘子伞套：
复合绝缘子伞套初始性能：按照DL/T376-2019的标准及实验方法分别对实施例一、二和对比例一、二进行复合绝缘子伞套初始性能测试，性能指标如下表三所示：
从表三可见，采用N-(三氯甲硫基)邻苯二甲酰亚胺抗菌剂的对比例一出现了欠硫现象，拉伸强度、硬度及硬度变化率和吸水率不达标，以及体积电阻率、介损正切、阻燃性及耐漏电起痕不达标的情况。
复合绝缘子伞套耐老化性能：按照DL/T376-2019的标准及实验方法分别对实施例一、二、对比例一、二进行紫外线老化和热老化性能测试，性能指标如下表四、五所示：
从表四可见，采用N-(三氯甲硫基)邻苯二甲酰亚胺抗菌剂的对比例一出现在初始性能缺陷的基础上，出现了憎水性恢复不达标，意味着5000小时紫外老化后，存在物质迁移到伞套表面的现象以及胶料老化的现象，影响了憎水性的恢复性能。
从表五可见，采用N-(三氯甲硫基)邻苯二甲酰亚胺抗菌剂的对比例一出现在初始性能缺陷的基础上，出现了憎水性恢复及憎水性迁移不达标，意味着150摄氏度/1000小时老化后，出现了物质迁移到伞套表面的现象，且胶料欠硫，加速胶料的老化，影响了憎水性恢复和迁移的性能。
复合绝缘子伞套抗霉及抗霉耐光持久性能：按照GB/T 2423.16-2008的实验方法分别对实施例一、二、对比例一、二进行抗霉及抗霉耐光持久性能测试，性能指标如下表六、七所示：
长霉程度说明：
0级：在放大50倍下，没有发现明显长霉；
1级：显微镜下看到长霉痕迹；
2a级：肉眼看到稀疏和霉或者是在显微镜下看到分散、局部长霉，长霉面积不超过检测面积的5％；
2b级：肉眼明显看到很多地方或多或少均匀长霉，长霉面积不超过检测面积的25％。
从表六、七可见，实施例一、二具有优秀的防霉菌滋生及耐光持久性能，对比例一具有一定的抗霉菌能力，但是耐光持久存在不足。
复合绝缘子伞套抗藻性能：按照GB/T 21353-2022的实验方法分别对实施例一、二、对比例一、二进行抗藻性能测试，性能指标如下表八所示：
结合表三至表八的测试项目及数据可见，本申请实施例一、二所采用的抗霉抗藻剂与现有技术相比，具有良好的抗霉抗藻能力，且抗霉抗藻特性具有持久性的特点；同时还具有良好的硫化性及机电性能，特别适合复合绝缘子伞套的高温高压注射成型工艺。
Claims (7)
1.一种抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料，其特征在于：按重量份数计包括甲基乙烯基硅橡胶100份、补强剂10-50份、填充剂86-235份、硅烷偶联剂1-8份、结构控制剂3-8份、内脱模剂0.1-5份、其它助剂3-13份、硫化剂0.5-2份及抗霉抗藻剂1.2-13.5份；
所述其它助剂为甲基硅油和甲基硅树脂的其中一种或组合；
所述抗霉抗藻剂为2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪0.6-3.5份、5-羟基噻苯咪唑0.2-6份及锌离子抗菌剂0.4-4份的组合；
所述补强剂是气相二氧化硅；
所述结构控制剂是羟基硅油或二苯基硅二醇的其中一种或组合；
所述填充剂为氢氧化铝80-200份、氧化锌2-10份、氧化钛3-10份及硼酸锌1-5份。
2.如权利要求1所述的一种抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料，其特征在于：所述硫化剂是双二五硫化剂。
3.如权利要求1所述的一种抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料，其特征在于：甲基乙烯基硅橡胶100份、补强剂35份、氢氧化铝粉150份、氧化锌3份、氧化钛5份、硼酸锌2份、硅烷偶联剂5份、羟基硅油6份、硫化剂1份、内脱模剂1.5份、甲基硅树脂3份、甲基硅油2份、2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪1.2份、锌离子抗菌剂1.5份及5-羟基噻苯咪唑1份。
4.如权利要求1-3任一所述的一种抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料，其特征在于：所述抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料的制作，包括以下步骤：
步骤一：制成抗霉抗藻剂A：取甲基乙烯基硅橡胶5份、甲基硅树脂，加入2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪，混合均匀；
步骤二：制成抗霉抗藻剂B：取甲基乙烯基硅橡胶5份，加入的锌离子抗菌剂混合均匀，然后均分为三份；
步骤三：制成抗霉抗藻剂C：取甲基乙烯基硅橡胶5份，加入5-羟基噻苯咪唑混合均匀；
步骤四：补强母胶：取甲基乙烯基硅橡胶45份、步骤一所述霉抗藻剂A混合均匀，加入所述结构控制剂、所述补强剂及步骤三所述抗霉抗藻剂C混合均匀，然后真空热处理170摄氏度，2小时；
步骤五：填充母胶：取甲基乙烯基硅橡胶40份、氢氧化铝粉、氧化锌、氧化钛及硼酸锌、硅烷偶联剂、步骤二所述抗霉抗藻剂B中的 二份及所述其它助剂混合均匀，然后真空热处理170摄氏度，2小时；
步骤六：将步骤四所述补强母胶、步骤五所述填充母胶和内脱模剂、硫化剂及步骤二所述抗霉抗藻剂B中的一份混合均匀，获得抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料。
5.如权利要求1-3任一所述的一种抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料，其特征在于：采用高温高压的模压或注射硫化成型。
6.如权利要求5所述的一种抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料，其特征在于：所述模压或注射硫化成型的温度为130-170摄氏度。
7.如权利要求5所述的一种抗霉抗藻的复合绝缘子伞套用硅橡胶材料，其特征在于：所述模压或注射硫化成型的压力≥150Bar。
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