專利名稱：一種復合絕緣材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及復合材料領域，具體涉及一種用于電力工業(yè)的復合絕緣材料。
背景技術：
隨著電力工業(yè)的發(fā)展，對電網(wǎng)的安全性和可靠性的要求越來越高，所以越來越需要一種可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電瓷絕緣的材料。雖然電瓷絕緣技術相對比較成熟，但是受限于資源，不可能實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，且高壓電瓷絕緣產(chǎn)品的工藝復雜度極高，成品率較低，成本相對高昂。而隨著目前電網(wǎng)電壓水平的不斷提升，對于高壓絕緣產(chǎn)品的需求越來越多，電瓷產(chǎn)品已然不能更好地滿足電網(wǎng)發(fā)展的需求。
近幾年，越來越多的電氣廠家開始使用復合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電瓷來加工制造絕緣產(chǎn)品，從最早的EPDM (三元乙丙橡膠)到目前使用最廣泛的PDMSO (聚二甲硅氧烷，俗稱硅橡膠)材料，復合絕緣材料經(jīng)過十幾年的發(fā)展，已建立起從模具加工到注射成型的一整套的產(chǎn)品開發(fā)工藝及生產(chǎn)制造流程，且相對較成熟。但對于復合材料本身的研究還僅限于對于單類的基礎聚合物的研究，僅僅是利用基礎聚合物本身的根本特性，所以在產(chǎn)品的實際使用中仍存在很多問題。對于早期使用廣泛的EPDM，其優(yōu)點是分子量極大，故其機械強度極高，邵氏硬度大，抗撕裂；耐電蝕損、起痕能力強；但其存在的缺點是憎水性差，材料表面易成片附著積水和污穢，導致表面電阻率下降，降低絕緣性能；同時其耐老化性能相對較差，易受紫外線影響加速老化。而目前使用較廣的PDMS0，其先天具有極強的憎水性能及表面遷移性，即其表面不易形成大面積的水潰，避免了大面積的水潰形成導電通路致使絕緣強度降低的情況發(fā)生；其分子自身所具有的遷移性，使得即使表面粘附污穢，由于分子的遷移，會重新在污穢表面形成保護，恢復表面憎水性；同時由于聚二甲硅氧烷的主鍵為Si-o，地表的紫外線能量幾乎無法破壞其主分子鏈，故其抗紫外線老化能力較強。但PDMSO存在的缺點是由于分子量較低，故而其機械強度低，邵氏硬度小，易受外
力作用而撕裂；雖然其Si-O主鏈不易受紫外線照射斷裂，但易受酸或酸性物質(zhì)腐蝕而斷
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種復合絕緣材料，既具有EPDM機械強度高、邵氏硬度大、抗撕裂、耐電蝕起痕能力強的優(yōu)點，也具有PDMSO絕緣強度高、抗紫外線老化能力較強的優(yōu)點，而且能夠克服EPDM耐紫外線老化性能及憎水性較差，以及PDMSO材質(zhì)機械強度較差，易受酸性物質(zhì)腐蝕的缺點。本發(fā)明的技術解決方案是一種復合絕緣材料，按質(zhì)量百分比含有聚二甲硅氧烷3% 7%、三元乙丙橡膠35% 40%、氫氧化鋁50% 55%、偶聯(lián)劑1%、硫化劑1%、其他添加劑2%。所述偶聯(lián)劑可以為乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、Y -氨丙基三乙氧基硅烷等，可以提高復合材料的強度、電氣、抗水、抗氣候等性能。所述偶聯(lián)劑可以為硫化劑可以為過氧化二異丙苯、過氧化二苯甲酰等，能使高分子鏈起交聯(lián)反應，使線形分子形成立體網(wǎng)狀結構，彈性強度增加。所述其他添加劑可以是抗氧化劑、著色劑、硫化促進劑、防老化劑
坐寸O作為本發(fā)明進一步改進的復合絕緣材料，所述偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三乙氧基硅燒。作為本發(fā)明進一步改進的復合絕緣材料，所述硫化劑為過氧化二異丙苯。作為本發(fā)明進一步改進的復合絕緣材料，所述其他添加劑包括抗氧化劑，且所述抗氧化劑在所述復合絕緣材料中所占質(zhì)量百分比為1%?？寡趸瘎┦腔瘜W材料領域常用的添加劑，具體如N-苯基-a-萘胺、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇 酷、1，1，3_ 二(2_甲基-4-輕基-5-叔丁苯基)丁燒、4，4’ -硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)等均可應用于本發(fā)明。作為本發(fā)明進一步改進的復合絕緣材料，所述其他添加劑包括著色劑，且所述著色劑在所述復合絕緣材料中所占質(zhì)量百分比為1%。氧化鐵類、鉛顏料類、群青藍、氧化鉻類等無機顏料以及永久紅2Β、聯(lián)苯胺黃、酞菁藍等有機顏料均可應用于本發(fā)明。本發(fā)明所提供的復合絕緣材料，制備方法包括如下步驟
Ca)按質(zhì)量份數(shù)比稱取三元乙丙橡膠35 40份、聚二甲硅氧烷3 7份、氫氧化鋁50 55份、偶聯(lián)劑I份、硫化劑I份、其他添加劑2份；
(b)按以下順序?qū)⒉襟E(a)稱取的各組分混合1/2量的氫氧化鋁，所有的偶聯(lián)劑、硫化齊U、其他添加劑，所有的三元乙丙橡膠和聚二甲硅氧烷；
(c)靜置I分鐘后，加入剩余的1/2量的氫氧化鋁，混合均勻；
Cd)等待開煉機的輥溫達到120°C 140°C時，將混合物倒入開煉機混煉；
Ce)擠壓混煉膠通過60目的篩網(wǎng)，注入模具，壓緊成型。本發(fā)明所提供的復合絕緣材料可用于制作戶外高壓產(chǎn)品絕緣子，如跌落式熔斷器、自動分斷器、高壓隔離或負荷開關、線路和電站避雷器、電纜附件；用于制作高壓線路耐張或懸垂的盤形絕緣子和棒形絕緣子；用于制作高壓線路或電站的實心支柱絕緣子和針式絕緣子；用于制作變壓器套管、開關設備、電容器或互感器的空心支柱絕緣子等。本發(fā)明所提供的復合絕緣材料制成的復合絕緣產(chǎn)品，由于機械強度高、邵氏硬度大，可有效避免在運輸、裝配或使用環(huán)節(jié)，由于外力所造成的劃傷，撕裂；或是在存放及使用過程中，由于老鼠及鳥類啃食所造成的傘群破壞。由于兼具EPDM及PDMSO的材料特性，本發(fā)明所提供的復合絕緣材料所制成的絕緣產(chǎn)品適用范圍廣泛，使用壽命更長；同等外形下，其絕緣強度更高，可使絕緣產(chǎn)品具有更輕巧、小巧的外形，或是在同等使用條件下可加工更高絕緣強度的產(chǎn)品。
具體實施例方式為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結合實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述，以下實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。具體實施例I
本實施例所提供的復合絕緣材料按質(zhì)量份數(shù)比由三元乙丙橡膠35份、聚二甲硅氧烷6份、氫氧化鋁微粉55份、N-苯基-α -萘胺I份、鉛顏料I份、氨丙基三乙氧基硅烷I份、過氧化二異丙苯I份組成。其制備方法按以下步驟進行
一、按質(zhì)量份數(shù)比稱取三元乙丙橡膠35 40份、聚二甲硅氧烷3 7份、氫氧化鋁微粉50 55份、抗氧化劑I份、著色劑溶液I份、Y -氨丙基三乙氧基硅烷I份、過氧化二異丙苯I份；
二、按以下順序?qū)⒉襟E一稱取的各組分混合1/2量的氫氧化鋁微粉，所有的液體成分，所有的粉末成分，基礎聚合物；
三、靜置I分鐘后，加入剩余的1/2量的氫氧化鋁微粉，混合均勻；
四、等待開煉機的輥溫達到120°C 140°C時，將混合物倒入開煉機混煉；
五、擠壓混煉膠通過60目的篩網(wǎng)，注入帶狀模具，用平板壓緊成型?！ぞ唧w實施例2
本實施例所提供的復合絕緣材料按質(zhì)量份數(shù)比由三元乙丙橡膠40份、聚二甲硅氧烷4份、氫氧化鋁微粉52份、N-苯基-α -萘胺I份、鉛顏料I份、甲基丙烯酰氧基硅烷I份、過氧化二異丙苯I份組成。制備方法與具體實施例I相同。具體實施例3
本實施例所提供的復合絕緣材料按質(zhì)量份數(shù)比由三元乙丙橡膠39份、聚二甲硅氧烷3份、氫氧化鋁微粉54份、N-苯基-α -萘胺I份、鉛顏料I份、氨丙基三乙氧基硅烷I份、過氧化二苯甲酰I份組成。制備方法與具體實施例I相同。具體實施例4
本實施例所提供的復合絕緣材料按質(zhì)量份數(shù)比由三元乙丙橡膠38份、聚二甲硅氧烷7份、氫氧化鋁微粉51份、N-苯基-α -萘胺I份、聯(lián)苯胺黃I份、氨丙基三乙氧基硅烷I份、過氧化二異丙苯I份組成。制備方法與具體實施例I相同。具體實施例5
本實施例所提供的復合絕緣材料按質(zhì)量份數(shù)比由三元乙丙橡膠40份、聚二甲硅氧烷6份、氫氧化鋁微粉50份、四[β - (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯I份、鉛顏料I份、Y -氨丙基三乙氧基硅烷I份、過氧化二異丙苯I份組成。制備方法與具體實施例I相同。具體實施例6
本實施例所提供的復合絕緣材料按質(zhì)量份數(shù)比由三元乙丙橡膠36份、聚二甲硅氧烷5份、氫氧化鋁微粉55份、N-苯基-α -萘胺I份、群青藍I份、氨丙基三乙氧基硅烷I份、過氧化二異丙苯I份組成。制備方法與具體實施例I相同。具體實施例I 6的所提供的復合絕緣材料機械強度高、邵氏硬度大、抗撕裂、不易受酸堿腐蝕、憎水性好、絕緣強度高、抗紫外線老化能力強、耐電蝕起痕能力強，具體性能試驗數(shù)據(jù)如表I所示(表格中“ + ”表示試驗未失敗中止)
表I
頁目 I加速氣候老化試驗(紫外線)I漏電起痕 I電暈切割I抗氧化性
EPDM_8000小時_50000次循環(huán)+ 404小時 320分鐘+
PDMSO39000小時+_ 15600次循環(huán) 348小時 400分鐘+
$施例I 6147000小時+|50000次循環(huán)+丨3250小時+|400分鐘+
上述試驗均為本領域通用的試驗方法，在通用實驗條件下開展，用于對比的樣品規(guī)格尺寸、測試條件均一致。加速老化試驗判定依據(jù)為材料表面是否失去憎水特 性。
權利要求
1.一種復合絕緣材料，按質(zhì)量百分比含有聚二甲娃氧燒3% 7%、三兀乙丙橡膠35% 40%、氫氧化鋁50% 55%、偶聯(lián)劑1%、硫化劑1%、其他添加劑2%。
2.根據(jù)權利要求I所述的復合絕緣材料，所述偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷。
3.根據(jù)權利要求I所述的復合絕緣材料，所述硫化劑為過氧化二異丙苯。
4.根據(jù)權利要求I所述的復合絕緣材料，所述其他添加劑包括抗氧化劑，且所述抗氧化劑在所述復合絕緣材料中所占質(zhì)量百分比為1%。
5.根據(jù)權利要求I所述的復合絕緣材料，所述其他添加劑包括著色劑，且所述著色劑在所述復合絕緣材料中所占質(zhì)量百分比為1%。
6.一種復合絕緣材料的制備方法，包括如下步驟(a)按質(zhì)量份數(shù)比稱取三元乙丙橡膠35 40份、聚二甲硅氧烷3 7份、氫氧化鋁50 55份、偶聯(lián)劑I份、硫化劑I份、其他添加劑2份；(b)按以下順序?qū)⒉襟E(a)稱取的各組分混合1/2量的氫氧化鋁，所有的偶聯(lián)劑、硫化劑、其他添加劑，所有的三元乙丙橡膠和聚二甲硅氧烷；(c)靜置I分鐘后，加入剩余的1/2量的氫氧化鋁，混合均勻；(d)等待開煉機的輥溫達到120°C 140°C時，將混合物倒入開煉機混煉；(e)擠壓混煉膠通過60目的篩網(wǎng)，注入模具，壓緊成型。
7.根據(jù)權利要求6所述的復合絕緣材料的制備方法，所述偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三乙氧基娃燒。
8.根據(jù)權利要求6所述的復合絕緣材料的制備方法，所述硫化劑為過氧化二異丙苯。
9.根據(jù)權利要求6所述的復合絕緣材料的制備方法，所述其他添加劑包括抗氧化劑，且所述抗氧化劑在所述復合絕緣材料中所占質(zhì)量百分比為1%。
10.根據(jù)權利要求6所述的復合絕緣材料的制備方法，所述其他添加劑包括著色劑，且所述著色劑在所述復合絕緣材料中所占質(zhì)量百分比為1%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復合絕緣材料及其制備方法，既具有EPDM機械強度高、邵氏硬度大、抗撕裂、耐電蝕起痕能力強的優(yōu)點，也具有PDMSO絕緣強度高、抗紫外線老化能力較強的優(yōu)點，而且能夠克服EPDM耐紫外線老化性能及憎水性較差，以及PDMSO材質(zhì)機械強度較差，易受酸性物質(zhì)腐蝕的缺點。與EPDM和PDMSO類似地可應用于制作戶外高壓產(chǎn)品絕緣子，如跌落式熔斷器、自動分斷器、高壓隔離或負荷開關、線路和電站避雷器、電纜附件以及其它絕緣產(chǎn)品。
文檔編號C08K5/544GK102888059SQ20121041152
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權日2012年10月25日
發(fā)明者唐·林森 申請人:合保電氣(蕪湖)有限公司