一种防污型硅橡胶绝缘子及其制备方法与流程

1.本发明涉及电力设施领域，具体为一种防污型硅橡胶绝缘子及其制备方法。


背景技术：

2.绝缘子作为一种特殊的绝缘控件，安装在不同电位的导体或导体与接地构件之间，且能够耐受电压和机械应力作用。绝缘子可以增加爬电距离，实现电气绝缘和机械固定，在架空输电线路中起到重要作用。
3.绝缘子种类繁多，形状各异。其中，橡胶绝缘子具有质量轻、机械强度高、不测零值、制造成本低和维护方便等优点，在我国橡胶绝缘子被广泛使用。
4.但是，由于橡胶绝缘子在户外运行常常会被雨水、灰尘、鸟类粪便等污染，导致橡胶绝缘子性能劣化、使用寿命缩短。所以，需要经常对绝缘子进行检修和清洗，这无疑增加了电力设备的运行成本。


技术实现要素：

5.发明目的：针对上述技术问题，本发明提出了一种防污型硅橡胶绝缘子及其制备方法。
6.所采用的技术方案如下：
7.一种防污型硅橡胶绝缘子，包括芯棒、伞裙护套和连接金具，以重量份数计，所述伞裙护套包括以下组成成分：
8.甲基乙烯基硅橡胶100-120份、三元乙丙橡胶30-50份、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷20-30份、poss改性稀土配合物10-20份、乙烯基白炭黑50-60份、金属氧化物填料5-10份、玻璃纤维粉10-20份、硬脂酸1-3份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.3-0.8份、促进剂dptt 0.05-0.1份、乙炔基环己醇0.5-0.8份。
9.进一步地，以重量份数计，所述伞裙护套包括以下组成成分：
10.甲基乙烯基硅橡胶110份、三元乙丙橡胶32份、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷25份、poss改性稀土配合物18份、乙烯基白炭黑50份、金属氧化物填料8份、玻璃纤维粉10份、硬脂酸2份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.6份、促进剂dptt 0.05份、乙炔基环己醇0.75份。
11.进一步地，所述甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基摩尔含量为0.1-0.3％，分子量为50万-75万。
12.进一步地，所述poss改性稀土配合物的制备方法如下：
13.将氨基poss溶于thf中得到a溶液，将对醛基苯甲酸溶于甲醇中得到b溶液，将b溶液加入a溶液中，升温至回流反应20-28h后减压蒸馏除去溶剂，所得固体纯化后得到中间体，将中间体溶于thf中得到c溶液，分别将氢氧化钠和稀土盐溶于乙醇中得到d溶液和e溶液，依次将d溶液和e溶液加入c溶液中，升温至回流反应10-15h后减压蒸馏除去溶剂，所得固体用乙醇打浆后过滤，干燥至恒重即可。
14.进一步地，所述氨基poss为八对氨基苯基poss。
15.进一步地，所述稀土盐为稀土元素镧、铈、镨、钕、钷、钐和铕的硝酸盐或氯盐。
16.进一步地，所述乙烯基白炭黑的制备方法如下：
17.用mac表面活性剂对白炭黑进行浸渍处理后，再进行臭氧处理，将臭氧处理后的白炭黑放入苯乙烯乳液，在75-85℃搅拌下接枝聚合一定时间，将接枝聚合后的白炭黑用乙醇和水反复清洗后，置于索氏抽提器中用丙酮回流抽提4-6h除去非接枝的自聚物，干燥至恒重即可。
18.进一步地，所述金属氧化物填料为氧化锌、氧化镁、氧化铝中的任意一种或多种。
19.本发明还提供了一种防污型硅橡胶绝缘子的制备方法：
20.将甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶加入到密炼机中，分批次加入乙烯基白炭黑、金属氧化物填料、玻璃纤维粉、硬脂酸，搅拌均匀后，减压至-0.07mpa以下，升温至150-180℃，继续搅拌30-60min，得到的混合胶料加入双辊开炼机中，包辊后依次加入将氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷、poss改性稀土配合物、乙炔基环己醇，混炼均匀后薄通3-5次，再加入过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂dptt薄通3-5次，下片，将混炼胶在室温下静置24-48h后硫化即可。
21.进一步地，硫化时先进行一段硫化，一段硫化温度为140-150℃，时间为200-250s，压力为10-15mpa，一段硫化后恢复常压和常温，再进行二段硫化，二段硫化时温度由常温升至200-220℃，升温时间为3-5h，并在此温度下保温15-20h。
22.本发明的有益效果：
23.本发明提供了一种防污型硅橡胶绝缘子，甲基乙烯基硅橡胶作为一种兼具有机和无机性质的高分子材料，具有优异的耐高低温、耐候、耐老化性能以及低压缩永久变形和优良的电绝缘性能，是制备橡胶绝缘子的优选材料，与三元乙丙橡胶共混可显著提高橡胶材料的耐热性、耐寒性和力学强度，氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷的加入可以改善加工性能以及甲基乙烯基硅橡胶和三元乙丙橡胶的共混相容性，同时由于氟原子的引入提高了绝缘子的疏水性，进一步提高其抗污防污性能，poss改性稀土配合物的加入提高了绝缘子的耐热性、耐候性和力学性能，乙烯基白炭黑与基体橡胶的相容性好，接枝的聚烯烃在白炭黑和基体橡胶间形成了过渡层，可以从物理和化学两方面协同补强橡胶绝缘子，进而达到提高橡胶绝缘子力学性能的目的，本发明所制备防污型硅橡胶绝缘子的绝缘性能良好，伞裙护套具有极佳的力学强度，而且静态接触角≥130
°
，具有一定的自清洁防污功能。
附图说明
24.图1为本发明实施例1所制备伞裙护套的sem图；
25.图2为本发明对比例2所制备伞裙护套的sem图；
26.由图1和图2对比可知，氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷的加入有助于改善伞裙护套的致密度，使结构更致密均一。
具体实施方式
27.实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
28.实施例1：
29.一种防污型硅橡胶绝缘子，包括芯棒、伞裙护套和连接金具，以重量份数计，伞裙
护套包括以下组成成分：
30.甲基乙烯基硅橡胶110份、三元乙丙橡胶32份、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷25份、poss改性稀土配合物18份、乙烯基白炭黑50份、氧化锌8份、玻璃纤维粉10份、硬脂酸2份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.6份、促进剂dptt 0.05份、乙炔基环己醇0.75份。
31.其中，甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基摩尔含量为0.23％，分子量为63万，购自深圳市慕为科技有限公司。
32.氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷购自安徽艾约塔硅油有限公司，型号iota23350。
33.poss改性稀土配合物的制备方法如下：
34.将25.2g八对氨基苯基poss(cas号518359-82-5)溶于250ml thf中得到a溶液，将2.62g对醛基苯甲酸溶于25ml甲醇中得到b溶液，将b溶液加入a溶液中，升温至回流反应25h后减压蒸馏除去溶剂，所得固体用二氯甲烷溶解后减压浓缩除了绝大多数二氯甲烷后再加入甲醇使纯化后的产品析出，得到中间体，将中间体70℃干燥后取10g溶于100ml thf中得到c溶液，将1.6g氢氧化钠溶于160ml乙醇中得到d溶液，4.34g硝酸铈溶于133ml乙醇中得到d溶液和e溶液，依次将d溶液和e溶液加入c溶液中，升温至回流反应15h后减压蒸馏除去溶剂，所得固体用乙醇打浆后过滤，70℃干燥至恒重即可。
35.乙烯基白炭黑的制备方法如下：
36.用mac表面活性剂对白炭黑进行浸渍处理30min后，再进行臭氧处理，臭氧处理时，先将白炭黑先放入设备腔室中，抽真空再通入臭氧4h再抽真空后通入臭氧反复三次后，将臭氧处理后的白炭黑放入苯乙烯乳液，在80℃搅拌下接枝聚合5h，将接枝聚合后的白炭黑用乙醇和水反复清洗后，置于索氏抽提器中用丙酮回流抽提5h除去非接枝的自聚物，70℃干燥至恒重即可。
37.防污型硅橡胶绝缘子的制备方法如下：
38.将甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶加入到密炼机中，分批次加入乙烯基白炭黑、氧化锌、玻璃纤维粉、硬脂酸，搅拌均匀后，减压至-0.07mpa以下，升温至160℃，继续搅拌50min，得到的混合胶料加入双辊开炼机中，包辊后依次加入将氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷、poss改性稀土配合物、乙炔基环己醇，混炼均匀后薄通4次，再加入过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂dptt薄通5次，下片，将混炼胶在室温下静置24h后硫化，硫化时先进行一段硫化，一段硫化温度为150℃，时间为250s，压力为15mpa，一段硫化后恢复常压和常温，再进行二段硫化，二段硫化时温度由常温升至210℃，升温时间为5h，并在此温度下保温18h。
39.实施例2：
40.一种防污型硅橡胶绝缘子，包括芯棒、伞裙护套和连接金具，以重量份数计，伞裙护套包括以下组成成分：
41.甲基乙烯基硅橡胶120份、三元乙丙橡胶50份、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷30份、poss改性稀土配合物20份、乙烯基白炭黑60份、氧化锌10份、玻璃纤维粉20份、硬脂酸3份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.8份、促进剂dptt 0.1份、乙炔基环己醇0.8份。
42.其中，甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基摩尔含量为0.23％，分子量为63万，购自深圳市慕为科技有限公司。
43.氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷购自安徽艾约塔硅油有限公司，型号iota23350。
44.poss改性稀土配合物的制备方法同实施例1。
45.乙烯基白炭黑的制备方法同实施例1。
46.防污型硅橡胶绝缘子的制备方法如下：
47.将甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶加入到密炼机中，分批次加入乙烯基白炭黑、氧化锌、玻璃纤维粉、硬脂酸，搅拌均匀后，减压至-0.07mpa以下，升温至180℃，继续搅拌60min，得到的混合胶料加入双辊开炼机中，包辊后依次加入将氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷、poss改性稀土配合物、乙炔基环己醇，混炼均匀后薄通5次，再加入过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂dptt薄通5次，下片，将混炼胶在室温下静置48h后硫化，硫化时先进行一段硫化，一段硫化温度为150℃，时间为250s，压力为15mpa，一段硫化后恢复常压和常温，再进行二段硫化，二段硫化时温度由常温升至220℃，升温时间为5h，并在此温度下保温20h。
48.实施例3：
49.一种防污型硅橡胶绝缘子，包括芯棒、伞裙护套和连接金具，以重量份数计，伞裙护套包括以下组成成分：
50.甲基乙烯基硅橡胶100份、三元乙丙橡胶30份、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷20份、poss改性稀土配合物10份、乙烯基白炭黑50份、氧化锌5份、玻璃纤维粉10份、硬脂酸1份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.3份、促进剂dptt 0.05份、乙炔基环己醇0.5份。
51.其中，甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基摩尔含量为0.23％，分子量为63万，购自深圳市慕为科技有限公司。
52.氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷购自安徽艾约塔硅油有限公司，型号iota23350。
53.poss改性稀土配合物的制备方法同实施例1。
54.乙烯基白炭黑的制备方法同实施例1。
55.防污型硅橡胶绝缘子的制备方法如下：
56.将甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶加入到密炼机中，分批次加入乙烯基白炭黑、氧化锌、玻璃纤维粉、硬脂酸，搅拌均匀后，减压至-0.07mpa以下，升温至150℃，继续搅拌30min，得到的混合胶料加入双辊开炼机中，包辊后依次加入将氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷、poss改性稀土配合物、乙炔基环己醇，混炼均匀后薄通3次，再加入过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂dptt薄通3次，下片，将混炼胶在室温下静置24h后硫化，硫化时先进行一段硫化，一段硫化温度为140℃，时间为200s，压力为10mpa，一段硫化后恢复常压和常温，再进行二段硫化，二段硫化时温度由常温升至200℃，升温时间为3h，并在此温度下保温15h。
57.实施例4：
58.一种防污型硅橡胶绝缘子，包括芯棒、伞裙护套和连接金具，以重量份数计，伞裙护套包括以下组成成分：
59.甲基乙烯基硅橡胶120份、三元乙丙橡胶30份、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷30份、poss改性稀土配合物10份、乙烯基白炭黑60份、氧化锌5份、玻璃纤维粉20份、硬脂酸1份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.8份、促进剂dptt 0.05份、乙炔基环己醇0.8份。
60.其中，甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基摩尔含量为0.23％，分子量为63万，购自深圳市慕为科技有限公司。
61.氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷购自安徽艾约塔硅油有限公司，型号iota23350。
62.poss改性稀土配合物的制备方法同实施例1。
63.乙烯基白炭黑的制备方法同实施例1。
64.防污型硅橡胶绝缘子的制备方法如下：
65.将甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶加入到密炼机中，分批次加入乙烯基白炭黑、氧化锌、玻璃纤维粉、硬脂酸，搅拌均匀后，减压至-0.07mpa以下，升温至150℃，继续搅拌60min，得到的混合胶料加入双辊开炼机中，包辊后依次加入将氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷、poss改性稀土配合物、乙炔基环己醇，混炼均匀后薄通3次，再加入过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂dptt薄通5次，下片，将混炼胶在室温下静置24h后硫化，硫化时先进行一段硫化，一段硫化温度为150℃，时间为200s，压力为15mpa，一段硫化后恢复常压和常温，再进行二段硫化，二段硫化时温度由常温升至200℃，升温时间为5h，并在此温度下保温15h。
66.实施例5：
67.一种防污型硅橡胶绝缘子，包括芯棒、伞裙护套和连接金具，以重量份数计，伞裙护套包括以下组成成分：
68.甲基乙烯基硅橡胶100份、三元乙丙橡胶50份、氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷20份、poss改性稀土配合物20份、乙烯基白炭黑50份、氧化锌10份、玻璃纤维粉10份、硬脂酸3份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.3份、促进剂dptt 0.1份、乙炔基环己醇0.5份。
69.其中，甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基摩尔含量为0.23％，分子量为63万，购自深圳市慕为科技有限公司。
70.氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷购自安徽艾约塔硅油有限公司，型号iota23350。
71.poss改性稀土配合物的制备方法同实施例1。
72.乙烯基白炭黑的制备方法同实施例1。
73.防污型硅橡胶绝缘子的制备方法如下：
74.将甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶加入到密炼机中，分批次加入乙烯基白炭黑、氧化锌、玻璃纤维粉、硬脂酸，搅拌均匀后，减压至-0.07mpa以下，升温至180℃，继续搅拌30min，得到的混合胶料加入双辊开炼机中，包辊后依次加入将氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷、poss改性稀土配合物、乙炔基环己醇，混炼均匀后薄通5次，再加入过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂dptt薄通3次，下片，将混炼胶在室温下静置48h后硫化，硫化时先进行一段硫化，一段硫化温度为140℃，时间为250s，压力为10mpa，一段硫化后恢复常压和常温，再进行二段硫化，二段硫化时温度由常温升至220℃，升温时间为3h，并在此温度下保温20h。
75.对比例1：
76.与实施例1基本相同，区别在于，不加入三元乙丙橡胶。
77.对比例2：
78.与实施例1基本相同，区别在于，不加入氟基烷基聚醚改性聚硅氧烷。
79.对比例3：
80.与实施例1基本相同，区别在于，不加入poss改性稀土配合物。
81.对比例4：
82.与实施例1基本相同，区别在于，用八对氨基苯基poss代替poss改性稀土配合物。
83.对比例5：
84.与实施例1基本相同，区别在于，用白炭黑代替乙烯基白炭黑。
85.性能测试：
86.将本发明实施例1-5及对比例1-5中所制备伞裙护套作为试样进行性能测试；
87.选用岛津国际贸易(上海)有限公司的ag-ic20kn型电子拉力机，依据gb/t528-2009，拉伸速度为500mm/min，夹具间距离80mm，标距25mm，在(23
±
2)℃和(50
±
10)％rh的标准环境下进行拉伸性能试验，依据gb/t529-2008，撕裂速度为500mm/min，夹具间距离为50mm，在(23
±
2)℃和(50
±
10)％rh的标准环境下进行撕裂性能试验。
88.选用日置电机株式会社的sm7110高阻计，依据gb/t 1692-2008，施加电压为500v，对试样进行体积电阻率测量。
89.选用上海爱义电子设备有限公司的高频q表，依据gb/t1409-2006，测量试样在1mhz下介质损耗因数。
90.采用视频接触角测定仪jy-82测定试样表面的静态接触角：将8ul蒸馏水滴缓慢滴在试样表面，调整最清晰图像拍照，然后采用量角法测试水滴的静态接触角，选取每个试样表面的3个均匀位置测试，最后计算出平均值。
91.测试结果如下表1所示：
92.表1：
[0093][0094][0095]
由上表1可知，本发明所制备防污型硅橡胶绝缘子的绝缘性能良好，伞裙护套具有极佳的力学强度，而且静态接触角≥130
°
，具有一定的自清洁防污功能。
[0096]
以上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精神和范围。