一种硅橡胶玻璃纤维套管的配方及加工工艺的制作方法

1.本发明涉及玻璃纤维套管技术领域，更具体地说，本发明涉及一种硅橡胶玻璃纤维套管的配方及加工工艺。


背景技术：

2.硅橡胶玻璃纤维套管，又名防火套管，耐高温套管，采用高纯度无碱玻璃纤维编制成管，再在管外壁涂覆有机硅胶经硫化处理而成，硫化后可在
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65℃
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260℃温度范围内长期使用并保持其柔软弹性性能，而管筒式套管是一种常用的硅橡胶玻璃纤维套管，一般适合保护较短或较平直的的管线，但是现有的管筒式套管安装后与管线不能紧密贴合，从而导致防火性能大大减弱，使得使用效果较差，因此，研究一种新的硅橡胶玻璃纤维套管的配方及加工工艺具有重要意义。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种硅橡胶玻璃纤维套管的配方及加工工艺，本发明所要解决的技术问题是：现有的管筒式套管安装后与管线不能紧密贴合，从而导致防火性能大大减弱，使得使用效果较差的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硅橡胶玻璃纤维套管的配方，包括所述硅橡胶玻璃纤维套管的组成材料：硅橡胶、纳米硅球、乙烯基硅烷偶联剂、硫化剂、气相胶、阻燃剂、白炭黑、含氢硅油、十二烷基苯磺酸钠、三聚磷酸钠、甲基硅油、空心玻璃微珠、水性丙烯酸树脂、乙二胺亚甲基磷酸、硅藻土、二氧化硅、聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚烯烃热塑性弹性体、热塑性聚酯弹性体、聚碳酸酯、导热填料、交联剂、甲基乙烯基硅橡胶生胶、乙烯
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甲基丙烯酸甲酯共聚物、抗氧剂、润滑剂和助剂。
5.所述硅橡胶玻璃纤维套管的组成材料的配比为：按重量份计，硅橡胶：100
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120份、纳米硅球：10
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20份、乙烯基硅烷偶联剂：2
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3份、硫化剂：1
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2份、气相胶：25
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30份、阻燃剂：5
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8份、白炭黑：12
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15份、含氢硅油：5
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8份、十二烷基苯磺酸钠：3
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9份、三聚磷酸钠：1.8
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3.3份、甲基硅油：4
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10份、空心玻璃微珠：3.5
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5.6份、水性丙烯酸树脂：20
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35份、乙二胺亚甲基磷酸：8
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15份、硅藻土：12
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18份、二氧化硅：5
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11份、聚烯烃：50
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60份、聚对苯二甲酸乙二醇酯：50
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80份、聚烯烃热塑性弹性体：5
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10份、热塑性聚酯弹性体：10
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30份、聚碳酸酯：0.5
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2份、导热填料：10
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30份、交联剂：10
‑
20份、甲基乙烯基硅橡胶生胶：50
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60份、乙烯
‑
甲基丙烯酸甲酯共聚物：10
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15份、抗氧剂：0.1
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0.5份、润滑剂：0.5
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2份和助剂：1
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3份。
6.一种硅橡胶玻璃纤维套管的加工工艺，所述加工步骤如下：
7.s1、以无碱玻璃纤维为原材料编织成无碱玻璃纤维坯管，然后将其通过通坯机进行整圆塑形，形成无碱玻璃纤维软管，并在其表面涂覆一层亚克力饱和剂，减少玻璃纤维的松脱量。
8.s2、按配方将硅橡胶、纳米硅球和乙烯基硅烷偶联剂置入密炼机内进行混炼，然后加入配方量的气相胶和阻燃剂，加热到80℃，混炼30min，然后加入配方量的层状无机颗粒、
硫化剂和助剂，继续进行30min混炼后加入配方量的白炭黑和含氢硅油，同时将温度升高到180℃，混炼3h后在0.04mpa的压力下抽真空4min，得到硅橡胶混炼胶，然后将得到的硅橡胶混炼胶在160
‑
170℃的条件下使用硫化剂进行硫化处理，硫化处理的时长为5
‑
20min，然后冷却至常温，得到硅橡胶复合材料。
9.s3、将s2中制得的硅橡胶复合材料进行稀释后，均匀的涂覆在s1中得到的玻璃纤维软管表面，进行高温烘焙，制成硅橡胶玻璃纤维套管，然后对其进行冷却，冷却的同时按配方将十二烷基苯磺酸钠、三聚磷酸钠、甲基硅油、空心玻璃微珠、水性丙烯酸树脂、乙二胺亚甲基磷酸、硅藻土和二氧化硅进行30min均混，得到阻热材料，等待硅橡胶玻璃纤维套管冷却完成之后将阻热材料均匀的涂覆在其表面，得到阻热硅橡胶玻璃纤维套管。
10.s4、按配方取聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚烯烃热塑性弹性体、热塑性聚酯弹性体、聚碳酸酯、导热填料、交联剂、甲基乙烯基硅橡胶生胶、乙烯
‑
甲基丙烯酸甲酯共聚物、抗氧剂、润滑剂和助剂等材料，并按质量份数进行均匀混合配制，混合均匀后进行干燥除湿，然后通过挤塑机挤压成型，获得硅树脂管半成品，最后将硅树脂管半成品牵引进入定型套并置于恒温加热箱中，加热半小时左右，然后径向扩张，并套接在s3中得到的阻热硅橡胶玻璃纤维套管表面，冷却定型，然后烘干修边即制成硅橡胶玻璃纤维套管成品，然后对其进行检测、缠绕、包装和入库即可。
11.作为本发明的进一步方案：所述硅橡胶复合材料的稀释方法为：将需要使用的硅橡胶复合材料与同等重量份的稀释剂进行均匀的混合，所述稀释剂为二甲苯。
12.作为本发明的进一步方案：所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶，所述甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的摩尔含量为0.03
‑
0.39％，所述甲基乙烯基硅橡胶为甲基封端的甲基乙烯基硅橡胶和/或乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶。
13.作为本发明的进一步方案：所述层状无机颗粒选自层状磷酸盐、蒙脱土、高岭土、六方氮化硼、片状氢氧化镁、蛭石、云母或层状复合金属氢氧化物中的一种或至少两种的组合，所述层状无机颗粒的粒径为100nm
‑
5μm，所述纳米硅球的d50粒径为30
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200nm，所述纳米硅球的球形度大于99％。
14.作为本发明的进一步方案：所述抗氧剂为n
‑
苯基
‑
α
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萘胺，所述润滑剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌，所述助剂为耐温助剂或流平剂，所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯，所述导热填料为硅微粉。
15.作为本发明的进一步方案：所述硅树脂管半成品的厚度为1
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1.5mm，所述阻热材料的厚度为0.5
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1mm，所述硅橡胶复合材料的厚度为0.9
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1.3mm，所述无碱玻璃纤维坯管的厚度为0.7mm
‑
0.85mm。
16.作为本发明的进一步方案：所述s4中挤塑机挤压成型的温度条件为220
‑
250℃，所述s4中恒温加热箱的恒定温度为150℃。
17.本发明的有益效果在于：
18.1、本发明通过使用聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚烯烃热塑性弹性体、热塑性聚酯弹性体、聚碳酸酯、导热填料、交联剂、甲基乙烯基硅橡胶生胶、乙烯
‑
甲基丙烯酸甲酯共聚物、抗氧剂、润滑剂和助剂等材料制备硅树脂管半成品，最后将硅树脂管半成品牵引进入定型套并置于恒温加热箱中，加热半小时左右，然后径向扩张，并套接在阻热硅橡胶玻璃纤维套管表面，冷却定型，从而可以得到具有良好的热稳定性、硬度低、韧性强、表面光洁度
高、低温收缩且导热性能强的热缩硅橡胶玻璃纤维套管，大大改进了原有的硅橡胶玻璃纤维套管，使得当工作人员再对硅橡胶玻璃纤维套管进行安装时候，可以通过低温对硅橡胶玻璃纤维套管进行热缩处理，使其可以紧密的贴合在管线表面，保障了硅橡胶玻璃纤维套管的防火性能，使得使用效果较为理想；
19.2、本发明通过将十二烷基苯磺酸钠、三聚磷酸钠、甲基硅油、空心玻璃微珠、水性丙烯酸树脂、乙二胺亚甲基磷酸、硅藻土和二氧化硅进行30min均混，得到阻热材料，等待硅橡胶玻璃纤维套管冷却完成之后将阻热材料均匀的涂覆在其表面，形成阻热层，使得当硅橡胶玻璃纤维套管在使用的过程中，即使对外层进行热缩处理，阻热层也可以对热缩时产生的热量进行隔绝，避免了热量对其内部管线造成损伤的问题；
20.3、本发明通过用层状无机颗粒与纳米硅球的复配协同作用，结合气相胶、阻燃剂、白炭黑和含氢硅油，得到了一种具有高抗击穿性、高耐电弧性、低介电损耗、高阻燃性、高绝缘性且机械性能良好的硅橡胶绝缘复合材料，其击穿强度为32.5
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34kv/mm，耐电弧时间为142
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150s，介电损耗为0.035
‑
0.038，拉伸强度为7.1
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8.1mpa，断裂伸长率为400
‑
430％，撕裂强度为16.2
‑
17.1kn/m，且混炼完成之后采用抽真空的方式把低分子量的微粒和水分与涂覆油分离，提高涂覆油的绝缘性能和粘度，从而更进一步的提高了硅橡胶玻璃纤维套管的使用效果。
具体实施方式
21.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.一种硅橡胶玻璃纤维套管的配方，包括硅橡胶玻璃纤维套管的组成材料，硅橡胶、纳米硅球、乙烯基硅烷偶联剂、硫化剂、气相胶、阻燃剂、白炭黑、含氢硅油、十二烷基苯磺酸钠、三聚磷酸钠、甲基硅油、空心玻璃微珠、水性丙烯酸树脂、乙二胺亚甲基磷酸、硅藻土、二氧化硅、聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚烯烃热塑性弹性体、热塑性聚酯弹性体、聚碳酸酯、导热填料、交联剂、甲基乙烯基硅橡胶生胶、乙烯
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甲基丙烯酸甲酯共聚物、抗氧剂、润滑剂和助剂。
23.硅橡胶玻璃纤维套管的组成材料的配比为：按重量份计，硅橡胶：100
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120份、纳米硅球：10
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20份、乙烯基硅烷偶联剂：2
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3份、硫化剂：1
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2份、气相胶：25
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30份、阻燃剂：5
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8份、白炭黑：12
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15份、含氢硅油：5
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8份、十二烷基苯磺酸钠：3
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9份、三聚磷酸钠：1.8
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3.3份、甲基硅油：4
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10份、空心玻璃微珠：3.5
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5.6份、水性丙烯酸树脂：20
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35份、乙二胺亚甲基磷酸：8
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15份、硅藻土：12
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18份、二氧化硅：5
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11份、聚烯烃：50
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60份、聚对苯二甲酸乙二醇酯：50
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80份、聚烯烃热塑性弹性体：5
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10份、热塑性聚酯弹性体：10
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30份、聚碳酸酯：0.5
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2份、导热填料：10
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30份、交联剂：10
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20份、甲基乙烯基硅橡胶生胶：50
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60份、乙烯
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甲基丙烯酸甲酯共聚物：10
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15份、抗氧剂：0.1
‑
0.5份、润滑剂：0.5
‑
2份和助剂：1
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3份。
24.一种硅橡胶玻璃纤维套管的加工工艺，加工步骤如下：
25.s1、以无碱玻璃纤维为原材料编织成无碱玻璃纤维坯管，然后将其通过通坯机进行整圆塑形，形成无碱玻璃纤维软管，并在其表面涂覆一层亚克力饱和剂，减少玻璃纤维的
松脱量，通过在无碱玻璃纤维软管表面涂覆一层亚克力饱和剂，使得亚克力饱和剂可以对无碱玻璃纤维软管进行定型处理，从而可以在一定程度上降低玻璃纤维端部在编织完成之后的松脱量，也可以在一定程度上降低无碱玻璃纤维软管开线或断线的问题。
26.s2、按配方将硅橡胶、纳米硅球和乙烯基硅烷偶联剂置入密炼机内进行混炼，然后加入配方量的气相胶和阻燃剂，加热到80℃，混炼30min，然后加入配方量的层状无机颗粒、硫化剂和助剂，继续进行30min混炼后加入配方量的白炭黑和含氢硅油，同时将温度升高到180℃，混炼3h后在0.04mpa的压力下抽真空4min，得到硅橡胶混炼胶，然后将得到的硅橡胶混炼胶在160
‑
170℃的条件下使用硫化剂进行硫化处理，硫化处理的时长为5
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20min，然后冷却至常温，得到硅橡胶复合材料，本发明通过用层状无机颗粒与纳米硅球的复配协同作用，结合气相胶、阻燃剂、白炭黑和含氢硅油，得到了一种具有高抗击穿性、高耐电弧性、低介电损耗、高阻燃性、高绝缘性且机械性能良好的硅橡胶绝缘复合材料，其击穿强度为32.5
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34kv/mm，耐电弧时间为142
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150s，介电损耗为0.035
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0.038，拉伸强度为7.1
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8.1mpa，断裂伸长率为400
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430％，撕裂强度为16.2
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17.1kn/m，且混炼完成之后采用抽真空的方式把低分子量的微粒和水分与涂覆油分离，提高涂覆油的绝缘性能和粘度，从而更进一步的提高了硅橡胶玻璃纤维套管的使用效果。
27.s3、将s2中制得的硅橡胶复合材料进行稀释后，均匀的涂覆在s1中得到的玻璃纤维软管表面，进行高温烘焙，制成硅橡胶玻璃纤维套管，然后对其进行冷却，冷却的同时按配方将十二烷基苯磺酸钠、三聚磷酸钠、甲基硅油、空心玻璃微珠、水性丙烯酸树脂、乙二胺亚甲基磷酸、硅藻土和二氧化硅进行30min均混，得到阻热材料，等待硅橡胶玻璃纤维套管冷却完成之后将阻热材料均匀的涂覆在其表面，得到阻热硅橡胶玻璃纤维套管，本发明通过将十二烷基苯磺酸钠、三聚磷酸钠、甲基硅油、空心玻璃微珠、水性丙烯酸树脂、乙二胺亚甲基磷酸、硅藻土和二氧化硅进行30min均混，得到阻热材料，等待硅橡胶玻璃纤维套管冷却完成之后将阻热材料均匀的涂覆在其表面，形成阻热层，使得当硅橡胶玻璃纤维套管在使用的过程中，即使对外层进行热缩处理，阻热层也可以对热缩时产生的热量进行隔绝，避免了热量对其内部管线造成损伤的问题。
28.s4、按配方取聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚烯烃热塑性弹性体、热塑性聚酯弹性体、聚碳酸酯、导热填料、交联剂、甲基乙烯基硅橡胶生胶、乙烯
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甲基丙烯酸甲酯共聚物、抗氧剂、润滑剂和助剂等材料，并按质量份数进行均匀混合配制，混合均匀后进行干燥除湿，然后通过挤塑机挤压成型，获得硅树脂管半成品，最后将硅树脂管半成品牵引进入定型套并置于恒温加热箱中，加热半小时左右，然后径向扩张，并套接在s3中得到的阻热硅橡胶玻璃纤维套管表面，冷却定型，然后烘干修边即制成硅橡胶玻璃纤维套管成品，然后对其进行检测、缠绕、包装和入库即可，本发明通过制备硅树脂管半成品，最后将硅树脂管半成品牵引进入定型套并置于恒温加热箱中，加热半小时左右，然后径向扩张，并套接在阻热硅橡胶玻璃纤维套管表面，冷却定型，从而可以得到具有良好的热稳定性、硬度低、韧性强、表面光洁度高、低温收缩且导热性能强的热缩硅橡胶玻璃纤维套管，使其可以紧密的贴合在管线表面，保障了硅橡胶玻璃纤维套管的防火性能，使得使用效果较为理想。
29.硅橡胶复合材料的稀释方法为：将需要使用的硅橡胶复合材料与同等重量份的稀释剂进行均匀的混合，稀释剂为二甲苯。
30.硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶，甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的摩尔含量为0.03
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0.39％，甲基乙烯基硅橡胶为甲基封端的甲基乙烯基硅橡胶和/或乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶。
31.层状无机颗粒选自层状磷酸盐、蒙脱土、高岭土、六方氮化硼、片状氢氧化镁、蛭石、云母或层状复合金属氢氧化物中的一种或至少两种的组合，层状无机颗粒的粒径为100nm
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5μm，纳米硅球的d50粒径为30
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200nm，纳米硅球的球形度大于99％。
32.抗氧剂为n
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苯基
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α
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萘胺，润滑剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌，助剂为耐温助剂或流平剂，交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯，导热填料为硅微粉。
33.硅树脂管半成品的厚度为1
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1.5mm，阻热材料的厚度为0.5
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1mm，硅橡胶复合材料的厚度为0.9
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1.3mm，无碱玻璃纤维坯管的厚度为0.7mm
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0.85mm。
34.s4中挤塑机挤压成型的温度条件为220
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250℃，s4中恒温加热箱的恒定温度为150℃。
35.最后应说明的几点是：虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明的基础上，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。