电缆附件用硅橡胶及其制备方法与流程

本发明属于电力绝缘材料，尤其涉及一种电缆附件用硅橡胶及其制备方法。

背景技术：

1、随着电力工业规模的发展和发电、送电形式的多样化，城市用电、海底送电、资源环境保护的需要，各类电缆的应用日益广泛。与传统绝缘材料相比，硅橡胶兼具有机、无机材料的特点，具有良好的疏水性、耐候性、绝缘性等，这使其成为当前最为理想的高压电缆附件绝缘材料。然而，电缆附件在长期使用过程中不可避免的会受到水分、盐雾、氧化、热应力和机械应力等多种因素的共同作用影响，这就对电缆附件用硅橡胶的电气性能及机械性能提出了更高的要求。

2、目前常通过添加足量的填料助剂以提高电缆附件用硅橡胶的电气性能，然而填料助剂与硅橡胶的相容性差，故足量的填料助剂又容易使胶料的加工性及机械性能下降，影响后期加工及电缆附件的使用寿命且成本相对较高，故现有的电缆附件用硅橡胶无法兼顾电气性能及机械性能。

3、因此，亟需一种电缆附件用硅橡胶及其制备方法，以解决现有技术问题的不足。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种电缆附件用硅橡胶及其制备方法，该电缆附件用硅橡胶可兼顾电气性能及机械性能。

2、为实现以上目的，本发明第一方面提供了一种电缆附件用硅橡胶，以重量份数计，包括100份生胶、30～40份白炭黑、3～8份第一硅油、0.1～20份分散料、0.1～0.5份脱模剂、0.8～1.3份硫化剂，分散料由第二硅油和改性二维纳米二氧化钛混合后经高温球磨处理制备而成，改性二维纳米二氧化钛由二维纳米二氧化钛与硅烷偶联剂进行反应而成。

3、与现有技术相比，本发明的改性二维纳米二氧化钛由二维纳米二氧化钛与硅烷偶联剂进行反应而成，这可有效增加改性二维纳米二氧化钛与第二硅油的浸润性，从而使得改性二维纳米二氧化钛与第二硅油混合后能较好地进行高温球磨处理，且在高温球磨处理中，改性二维纳米二氧化钛与第二硅油会发生机械力化学反应从而将聚硅氧烷接枝于二维纳米二氧化钛上，由于二维纳米二氧化钛呈片状结构，该特殊的几何结构可使聚硅氧烷更加均匀地接枝于二维纳米二氧化钛材料表面，进而使其与硅橡胶具有更好的相容性，即分散料在硅橡胶中具有更好的分散性从而不影响硅橡胶的机械性能，而且分散状态良好的片状纳米二氧化钛在硅橡胶中形成曲折通路从而能有效地阻止电枝扩张以提升电气性能；故本发明的电缆附件用硅橡胶可兼顾电气性能及机械性能。

4、进一步地，本发明的第一硅油包括羟基硅油，第二硅油包括乙烯基硅油和甲基硅油中的至少一种。

5、进一步地，本发明的改性二维纳米二氧化钛于分散料中的质量百分比为20～60％。

6、进一步地，本发明的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和十六烷基三乙氧基硅烷中的至少一种。

7、进一步地，本发明的脱模剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的至少一种。

8、进一步地，本发明的二维纳米二氧化钛的制备包括：在氮气保护下，向乙二醇中加入四氯化钛，加热至回流后加入水反应，得到二维纳米二氧化钛。具体地，乙二醇与四氯化钛的体积比为5～100:1，四氯化钛与水的体积比为1～4:1，加入水回流反应的时间为0.5～4h。

9、进一步地，本发明的改性二维纳米二氧化钛的制备包括：将二维纳米二氧化钛加入乙醇与水的混合溶液中，调节体系ph后加入硅烷偶联剂，再加热至回流进行反应，制得改性二维纳米二氧化钛。具体地，二维纳米二氧化钛的用量为乙醇与水组成的混合溶液质量的10～15％，乙醇与水的体积比5～10:1，采用盐酸调节体系ph至3～5，硅烷偶联剂的用量为二维纳米二氧化钛质量的0.1～5％，加热至回流后反应1～4h。具体地，可通过超声处理及电磁搅拌将二维纳米二氧化钛均匀分散于乙醇与水的混合溶液中。更具体地，硅烷偶联剂中的有机基团和二维纳米二氧化钛表面的羟基发生反应以将硅烷偶联剂与二维纳米二氧化钛牢固地结合在一起，这可以提高二维纳米二氧化钛在聚合物材料中的相容性和分散稳定性。

10、进一步地，本发明的分散料的制备包括：将第二硅油和改性二维纳米二氧化钛混合均匀后得到膏状物，再将膏状物置于行星式球磨机中，加入磨球后开启行星式球磨机，直至行星式球磨机内温度达到165～185℃、压力达到0.45～0.75mpa时开始计时，12～24h后关闭行星式球磨机，得到分散料。具体地，磨球与膏状物的质量比为5～7:2；具体地，磨球由φ15mm、φ10mm、φ5mm三种粒径的锆球组成，φ15mm、φ10mm、φ5mm的质量比为45～55:25～35:15～25。优选地，于180℃及0.6mpa下球磨18h。

11、进一步地，本发明的生胶为110甲基乙烯基硅橡胶，分子量为55～65万，乙烯基摩尔含量为0.03～1.0％。

12、进一步地，本发明的白炭黑为比表面积为150～450m2/g的气相法白炭黑。

13、进一步地，本发明的羟基硅油的运动粘度为30～40cst，羟基含量为5～10％。

14、进一步地，本发明的硫化剂包括2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷。

15、为实现以上目的，本发明第二方面提供了一种电缆附件用硅橡胶的制备方法，步骤包括：

16、(1)将配方量的生胶、白炭黑、第一硅油、脱模剂投入密炼机中进行捏合成团；

17、(2)于步骤(1)后加入配方量的分散料捏合，成团后再进行真空热处理，出料开炼；

18、(3)于步骤(2)后再加入配方量的硫化剂进行硫化处理得到电缆附件用硅橡胶。

19、与现有技术相比，本发明的分散料中聚硅氧烷更加均匀地接枝于二维纳米二氧化钛材料表面，故分散料与生胶、白炭黑、第一硅油、分散料、脱模剂混合后可较好地进行分散，对胶料加工性影响较小有利于后期加工成型，从而不影响硅橡胶的机械性能，而且分散状态良好的片状纳米二氧化钛在硅橡胶中形成曲折通路从而能有效地阻止电枝扩张以提升电气性能，故采用本发明的制备方法制得的电缆附件用硅橡胶可兼顾电气性能及机械性能。

20、进一步地，本发明的硫化处理包括:于160～180℃下硫化3～5min。

21、进一步地，本发明的真空热处理的温度为150～170℃，真空度为0.07～0.1mpa，时间为180～240min。

技术特征：

1.一种电缆附件用硅橡胶，其特征在于，以重量份数计，包括100份生胶、30～40份白炭黑、3～8份第一硅油、0.1～20份分散料、0.1～0.5份脱模剂、0.8～1.3份硫化剂，所述分散料由第二硅油和改性二维纳米二氧化钛混合后经高温球磨处理制备而成，所述改性二维纳米二氧化钛由二维纳米二氧化钛与硅烷偶联剂进行反应而成。

2.如权利要求1所述的电缆附件用硅橡胶，其特征在于，所述第一硅油包括羟基硅油，所述第二硅油包括乙烯基硅油和甲基硅油中的至少一种。

3.如权利要求1所述的电缆附件用硅橡胶，其特征在于，所述改性二维纳米二氧化钛于所述分散料中的质量百分比为20～60％。

4.如权利要求1所述的电缆附件用硅橡胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和十六烷基三乙氧基硅烷中的至少一种。

5.如权利要求1所述的电缆附件用硅橡胶，其特征在于，所述脱模剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的至少一种。

6.如权利要求1所述的电缆附件用硅橡胶，其特征在于，所述二维纳米二氧化钛的制备包括：在氮气保护下，向乙二醇中加入四氯化钛，加热至回流后加入水反应，得到所述二维纳米二氧化钛。

7.如权利要求1所述的电缆附件用硅橡胶，其特征在于，所述改性二维纳米二氧化钛的制备包括：将所述二维纳米二氧化钛加入乙醇与水的混合溶液中，调节体系ph后加入所述硅烷偶联剂，再加热至回流进行反应，制得所述改性二维纳米二氧化钛。

8.如权利要求1所述的电缆附件用硅橡胶，其特征在于，所述分散料的制备包括：将所述第二硅油和所述改性二维纳米二氧化钛混合均匀后得到膏状物，再将所述膏状物置于行星式球磨机中，加入磨球后开启所述行星式球磨机，直至所述行星式球磨机内温度达到165～185℃、压力达到0.45～0.75mpa时开始计时，12～24h后关闭所述行星式球磨机，得到所述分散料。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的电缆附件用硅橡胶的制备方法，其特征在于，步骤包括：

10.如权利要求9所述的电缆附件用硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述真空热处理的温度为150～170℃，真空度为0.07～0.1mpa，时间为180～240min。

技术总结
本发明公开了一种电缆附件用硅橡胶及其制备方法，其中电缆附件用硅橡胶以重量份数计，包括100份生胶、30～40份白炭黑、3～8份第一硅油、0.1～20份分散料、0.1～0.5份脱模剂、0.8～1.3份硫化剂，分散料由第二硅油和改性二维纳米二氧化钛混合后经高温球磨处理制备而成，改性二维纳米二氧化钛由二维纳米二氧化钛与硅烷偶联剂进行反应而成。本发明的分散料由第二硅油和改性二维纳米二氧化钛混合后经高温球磨处理制备而成，该分散料在硅橡胶中具有更好的分散性从而不影响硅橡胶的机械性能，而且分散状态良好的片状纳米二氧化钛在硅橡胶中形成曲折通路从而能有效地阻止电枝扩张以提升电气性能，故本发明的电缆附件用硅橡胶可兼顾电气性能及机械性能。

技术研发人员：李文康,高丽敏,赵灵芝,肖少伟
受保护的技术使用者：东莞市正安有机硅科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29