一种液体硅橡胶的制备方法与流程

1.本技术涉及直流电缆附件绝缘材料领域，尤其涉及一种液体硅橡胶的制备方法。


背景技术：

2.高压直流输电具有传输容量大，传输距离长，线路成本低和功率损耗小的优点。高压直流电缆及附件作为直流电网建设的物理基础和关键设备，是直流电网建设和发展的重要基础。由于直流电缆附件是具有不同绝缘体的同轴分层结构。电缆主绝缘如交联聚乙烯(xlpe)和增强绝缘层如三元乙丙橡胶(epdm)或硅橡胶(sr)之间的电导率差异较大，将导致二者界面和应力锥根部的电场严重畸变，从而导致局部电场要大于其击穿场强，并最终击穿。解决此问题的有效方法是改变电缆附件绝缘材料的电导性能，以解决电场分布不均匀的问题。
3.液体硅橡胶其具有优异的电绝缘性能，弹性性能。良好的耐氧化、耐热、耐酸碱性能等，被广泛应用于高压交流电缆附件中。但作为直流电缆附件使用则必须经过改性，通过填充纳米材料进行改性，使其电导率随温度和电场强度变化时始终小于直流xlpe绝缘。由于液体硅橡胶对粉末填充敏感，在混合后易产生大量团结现象，且大分量填充会造成粘度剧烈攀升问题，因此改性生产较困难，需要研究一种有效的生产制备方法。
4.申请内容
5.本技术提供了一种液体硅橡胶的制备方法，能够使无机材料粉末在液体硅橡胶中填充分布均匀，保持良好的流动性能。
6.本技术采用了下列技术方案：
7.本技术提供了一种液体硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
8.将86.1质量份的a组分与13.9质量份的钛酸铜钙粉末混合，得到第一混合料；
9.将86.1质量份的b组分与13.9质量份的钛酸铜钙粉末混合，得到第二混合料；
10.将第一混合料和第二混合料混合，得到液体硅橡胶。
11.进一步地，将86.1质量份的a组分与13.9质量份的钛酸铜钙粉末混合，包括：
12.在分散器中加入86.1质量份的a组分和6.95质量份的钛酸铜钙粉末，然后以100r/min的转速搅拌30min，再在分散器中加入6.95质量份的钛酸铜钙粉末，然后先以100r/min的转速搅拌30min，再以200r/min的转速高速搅拌60min，接着对分散器进行20min的抽真空。
13.进一步地，在温度小于或等于80℃的条件下，将86.1质量份的a组分与13.9质量份的钛酸铜钙粉末混合。
14.进一步地，对分散器进行20min的抽真空之后，采用2000目的滤网对分散器中的产物进行过滤。
15.进一步地，将86.1质量份的b组分与13.9质量份的钛酸铜钙粉末混合，包括：
16.在分散器中加入86.1质量份的b组分和6.95质量份的钛酸铜钙粉末，然后以100r/min的转速搅拌30min，再在分散器中加入6.95质量份的钛酸铜钙粉末，然后先以100r/min
的转速搅拌30min，再以200r/min的转速高速搅拌60min，接着对分散器进行20min的抽真空。
17.进一步地，在温度小于或等于80℃的条件下，将86.1质量份的b组分与13.9质量份的钛酸铜钙粉末混合。
18.进一步地，对分散器进行20min的抽真空之后，采用2000目的滤网对分散器中的产物进行过滤。
19.进一步地，将第一混合料和第二混合料混合，包括：将第一混合料和第二混合料加入至料桶中，然后在真空条件下以200r/min的速度搅拌30min。
20.进一步地，液体硅橡胶的粘度≤200000mpas、shorea硬度为38、拉伸强度为8n/mm2、断裂伸长率为600％、抗撕裂强度为26n/mm、介电强度为23kv/mm、体积电阻率为5
×
10
15
ωcm、抗漏电起痕为1a4.5。
21.进一步地，钛酸铜钙粉末的粒径为1.6μm。
22.与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
23.采用本技术的方法，可以使得钛酸铜钙粉末与高粘度的液体硅橡胶成品良好地混合，混合后钛酸铜钙粉末颗粒填充均匀，团聚程度小，气泡少，从而使得改性液体硅橡胶材料的性能达到设计要求，且可以保证良好的流动性能，便于大型产品真空注射成型。
24.具部实施方式
25.下面将对本技术实施例中的技术方法进行清晰、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
26.本技术的实施例提供了一种液体硅橡胶的制备方法，具体为一种直流液体硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
27.步骤一、准备液体硅橡胶的a组分和b组分，以及钛酸铜钙粉末。
28.可选地，液体硅橡胶的粘度≤200000mpas、shorea硬度为38(也就是说，shorea型硬度计的测量值为38)、拉伸强度为8n/mm2、断裂伸长率为600％、抗撕裂强度为26n/mm、介电强度为23kv/mm、体积电阻率为5
×
10
15
ωcm、抗漏电起痕为1a4.5。上述设置保证液体硅橡胶自身具备良好的电气绝缘性能及机械性能。
29.液体硅橡胶又称双组份加成性硅橡胶，包括a组分和b组分，a组分和b组分在液体硅橡胶的存储过程中分开存储。另外，不同生产商的a组分和b组分可能不同，如，a组分的组成配方可以包括基胶100质量份、铂金络合物0.1-0.5质量份，其中，基胶的组成配方可以包括聚硅氧烷i5-50质量份、聚硅氧烷ⅱ10-30质量份、聚硅氧烷ⅲ1-10质量份、二氧化硅10-30质量份和耐高温添加剂15-35质量份。此时，b组分的配方可以包括上述基胶100质量份、含氢聚硅氧烷1-10质量份、炔醇类抑制剂0.02-0.2质量份。或者，a组分的配方可以包括乙烯基硅油20-90质量份、含氢硅油10-80质量份。此时，b组分的配方可以包括乙烯基硅油40-70质量份、液体硅树脂30-60质量份、催化剂3-50ppm。或者a组分的配方可以包括：含两个或以上乙烯基的聚二甲基硅氧烷基胶30-75质量份、气相法白炭黑15-35质量份、表面改性剂1-2质量份、peek树脂5-15质量份、铂金催化剂0.03-0.05质量份。此时，b组分的配方可以包括抑制剂0.01-0.3质量份、含si-h基交联剂10-20质量份。本技术对a组分和b组分不作限
定。
30.可选地，钛酸铜钙粉末的粒径为1.6μm。上述设置将钛酸铜钙粉末ccto粉末良好的均匀填充于液体硅橡胶内。
31.步骤二、将86.1质量份的a组分与13.9质量份的钛酸铜钙粉末混合，得到第一混合料。
32.其中，将86.1质量份的a组分与13.9质量份的钛酸铜钙粉末混合，可以为：在分散器中加入86.1质量份的a组分和6.95质量份的钛酸铜钙粉末，然后以100r/min的转速搅拌30min，再在分散器中加入6.95质量份的钛酸铜钙粉末，然后先以100r/min的转速搅拌30min，再以200r/min的转速高速搅拌60min，接着对分散器进行20min的抽真空。分散器可以为200l行星分散器，使用前需要清洁干燥。
33.可以在温度小于或等于80℃的条件下，将86.1质量份的a组分与13.9质量份的钛酸铜钙粉末混合。
34.对分散器进行20min的抽真空之后，可以采用2000目的滤网对分散器中的产物进行过滤。过滤之后，可以进行灌装密封，以贮存待用。
35.步骤三、将86.1质量份的b组分与13.9质量份的钛酸铜钙粉末混合，得到第二混合料。
36.将86.1质量份的b组分与13.9质量份的钛酸铜钙粉末混合，可以为：在分散器中加入86.1质量份的b组分和6.95质量份的钛酸铜钙粉末，然后以100r/min的转速搅拌30min，再在分散器中加入6.95质量份的钛酸铜钙粉末，然后先以100r/min的转速搅拌30min，再以200r/min的转速高速搅拌60min，接着对分散器进行20min的抽真空。分散器可以为200l行星分散器，使用前需要清洁干燥。
37.可以在温度小于或等于80℃的条件下，将86.1质量份的b组分与13.9质量份的钛酸铜钙粉末混合。
38.对分散器进行20min的抽真空之后，可以采用2000目的滤网对分散器中的产物进行过滤。过滤之后，可以进行灌装密封，以贮存待用。
39.步骤四、将第一混合料和第二混合料混合，得到液体硅橡胶。
40.其中，将第一混合料和第二混合料混合，可以为：将第一混合料和第二混合料加入至料桶中，然后在真空条件下以200r/min的速度搅拌30min。料桶可以为直流电缆附件进料桶。上述设置通过机械搅拌的方式排出液体硅橡胶中的气泡，使钛酸铜钙粉末均匀分散在液体硅橡胶中，即可进行直流电缆附件的加工制造。
41.下面结合实施例进一步说明本技术的技术方案和有益效果。
42.实施例一
43.步骤一、准备液体硅橡胶的a组分和b组分，以及钛酸铜钙粉末。
44.步骤二、在温度小于80℃的条件下，在搅拌用行星分散器中加入液体硅橡胶的a组分86.1质量份和粒径为1.6μm的钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后以100r/min的转速搅拌30min。
45.步骤三、再在搅拌用行星分散器中加入粒径为1.6μm的钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后先以100r/min的转速搅拌30min，再以200r/min的转速搅拌60min。
46.步骤四、对搅拌用行星分散器进行20min的抽真空。
47.步骤五、采用2000目的滤网对搅拌用行星分散器中的产物进行过滤，得到第一混合料。
48.步骤六、在温度小于80℃的条件下，在搅拌用行星分散器中加入液体硅橡胶的b组分86.1质量份和粒径为1.6μm的钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后以100r/min的转速搅拌30min。
49.步骤七、再在搅拌用行星分散器中加入粒径为1.6μm的钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后先以100r/min的转速搅拌30min，再以200r/min的转速搅拌60min。
50.步骤八、对搅拌用行星分散器进行20min的抽真空。
51.步骤九、采用2000目的滤网对搅拌用行星分散器中产物进行过滤，得到第二混合料。
52.步骤十、将第一混合料和第二混合料加入至料桶中，然后在真空条件下以200r/min的速度搅拌30min，得到液体硅橡胶。
53.将本实施例得到的液体硅橡胶注入模具，将模具放入平板硫化仪中进行高温硫化成型处理和二次硫化处理，得到硫化后的固体硅橡胶平板试样。
54.实施例二(液体硅橡胶双组份与粒径较小的钛酸铜钙粉末分别混合)
55.步骤一、准备液体硅橡胶的a组分和b组分，以及钛酸铜钙粉末。
56.步骤二、在搅拌用行星分散器中加入液体硅橡胶的a组分86.1质量份和粒径为0.4μm的钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后以100r/min的转速搅拌30min。
57.步骤三、再在搅拌用行星分散器中加入粒径为0.4μm钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后先以100r/min的转速搅拌30min，再以200r/min的转速搅拌60min。
58.步骤四、对搅拌用行星分散器进行20min的抽真空。
59.步骤五、采用2000目的滤网对搅拌用行星分散器中的产物进行过滤，得到第一混合料。
60.步骤六、在搅拌用行星分散器中加入液体硅橡胶的b组分86.1质量份和粒径为0.4μm的钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后以100r/min的转速搅拌30min。
61.步骤七、再在搅拌用行星分散器中加入粒径为0.4μm钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后先以100r/min的转速搅拌30min，再以200r/min的转速搅拌60min。
62.步骤八、对搅拌用行星分散器进行20min的抽真空。
63.步骤九、采用2000目的滤网对搅拌用行星分散器中的产物进行过滤，得到第二混合料。
64.步骤十、将第一混合料和第二混合料加入至料桶中，然后在真空条件下以200r/min的速度搅拌30min，得到液体硅橡胶。
65.将本实施例得到的液体硅橡胶注入模具，将模具放入平板硫化仪中进行高温硫化成型处理和二次硫化处理，得到硫化后的固体硅橡胶平板试样。
66.实施例三(液体硅橡胶双组份与钛酸铜钙粉末分别高转速混合)
67.步骤一、准备液体硅橡胶的a组分和b组分，以及钛酸铜钙粉末。
68.步骤二、在搅拌用行星分散器中加入液体硅橡胶的a组分86.1质量份和粒径为1.6μm的钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后以200r/min的转速搅拌60min。
69.步骤三、再在搅拌用行星分散器中加入粒径为1.6μm钛酸铜钙粉末6.95质量份，然
后以300r/min的转速高速搅拌60min。
70.步骤四、对搅拌用行星分散器进行20min的抽真空。
71.步骤五、采用2000目的滤网对搅拌用行星分散器中的产物进行过滤，得到第一混合料。
72.步骤六、在搅拌用行星分散器中加入液体硅橡胶的b组分86.1质量份和粒径为1.6μm的钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后以200r/min的转速搅拌60min。
73.步骤七、再在搅拌用行星分散器中加入粒径为1.6μm钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后以300r/min的转速高速搅拌60min。
74.步骤八、对搅拌用行星分散器进行20min的抽真空。
75.步骤九、采用2000目的滤网对搅拌用行星分散器中的产物进行过滤，得到第二混合料。
76.步骤十、将第一混合料和第二混合料加入至料桶中，然后在真空条件下以200r/min的速度搅拌30min，得到液体硅橡胶。
77.将本实施例得到的液体硅橡胶注入模具，将模具放入平板硫化仪中进行高温硫化成型处理和二次硫化处理，得到硫化后的固体硅橡胶平板试样。
78.实施例四(液体硅橡胶双组份与钛酸铜钙粉末分别长时间混合)
79.步骤一、准备液体硅橡胶的a组分和b组分，以及钛酸铜钙粉末。
80.步骤二、在搅拌用行星分散器中加入液体硅橡胶的a组分86.1质量份和粒径为1.6μm的钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后以100r/min的转速搅拌60min。
81.步骤三、再在搅拌用行星分散器中加入粒径为1.6μm钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后先以100r/min的转速搅拌60min，再以200r/min的转速搅拌120min。
82.步骤四、对搅拌用行星分散器进行20min的抽真空。
83.步骤五、采用2000目的滤网对搅拌用行星分散器中的产物进行过滤，得到第一混合料。
84.步骤六、在搅拌用行星分散器中加入液体硅橡胶的b组分86.1质量份和粒径为1.6μm的钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后以100r/min的转速搅拌60min。
85.步骤七、再在搅拌用行星分散器中加入粒径为1.6μm钛酸铜钙粉末6.95质量份，然后先以100r/min的转速搅拌60min，再以200r/min的转速搅拌120min。
86.步骤八、对搅拌用行星分散器进行20min的抽真空。
87.步骤九、采用2000目的滤网对搅拌用行星分散器中的产物进行过滤，得到第二混合料。
88.步骤十、将第一混合料和第二混合料加入至料桶中，然后在真空条件下以200r/min的速度搅拌30min，得到液体硅橡胶。
89.将本实施例得到的液体硅橡胶注入模具，将模具放入平板硫化仪中进行高温硫化成型处理和二次硫化处理，得到硫化后的固体硅橡胶平板试样。
90.对比例一(液体硅橡胶双组份直接混合)
91.步骤一、准备液体硅橡胶的a组分和b组分。
92.步骤二、将液体硅橡胶的a组分和b组分加入至料桶中，然后在真空条件下搅拌至混合均匀，得到液体硅橡胶。
93.将本对比例得到的液体硅橡胶注入模具，将模具放入平板硫化仪中进行高温硫化成型处理和二次硫化处理，得到硫化后的固体硅橡胶平板试样。
94.对比例二(液体硅橡胶双组份与钛酸铜钙粉末直接混合)
95.步骤一、准备液体硅橡胶的a组分和b组分，以及钛酸铜钙粉末。
96.步骤二、在搅拌用行星分散器中加入液体硅橡胶的a组分86.1质量份、液体硅橡胶的b组分86.1质量份和粒径为1.6μm的钛酸铜钙粉末27.8质量份，然后先以100r/min的转速搅拌30min，再以200r/min的转速搅拌60min。
97.步骤三、对搅拌用行星分散器进行20min的抽真空。
98.步骤四、采用2000目的滤网对搅拌用行星分散器中的产物进行过滤，得到液体硅橡胶。
99.将本对比例得到的液体硅橡胶注入模具，将模具放入平板硫化仪中进行高温硫化成型处理和二次硫化处理，得到硫化后的固体硅橡胶平板试样。
100.试验例
101.对各实施例和各对比例得到的液体硅橡胶和固体硅橡胶平板试样进行测试，结果如下表所示：
[0102][0103]
通过上表可以看出：
[0104]
由对比例一和对比例二的测试结果可知，采用液体硅橡胶的双组份与钛酸铜钙粉末直接混合这一制备方法时，混合物粘度大幅度上升，双组份快速固化，来不及进行直流电缆附件的加工制备。
[0105]
由实施例一、实施例二、实施例三和实施例四的测试结果可知，对于本技术的制备方法，采用粒径较小的钛酸铜钙粉末时，混合物中出现颗粒物团聚现象，除粘度有所增大外，最终所形成的固体硅橡胶试样的电气、机械性能存在明显下降趋势。采用较高的搅拌转速和较长的搅拌时间时，均会造成固体硅橡胶试样粘度增大，以及电气、机械性能下降。
[0106]
综合考虑各性能指标，本技术的实施例一具有适宜的加工粘度，优异的直流介电强度、直流电导、介质损耗因数和撕裂强度，具有较优越的性能。另外，本技术的液体硅橡胶的电导率能够较好地与直流xlpe材料的电导率相匹配，有效抑制直流电场下的空间电荷迁
移，提高了高压直流电缆附件的可靠性。
[0107]
以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下，本技术还会有各种变化和改进，本技术要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
[0108]
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非对本技术保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本技术作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术技术方案的实质和范围。