[发明专利]一种复合硅橡胶绝缘材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及绝缘材料技术领域，具体地说，是复合硅橡胶绝缘材料及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展，人们对电力能源的需求急剧增大，为了使输电电路具有更大的输电量，世界各国普遍采用了越来越高的输电电压等级。然而，虽然超高压或者特高压输电电压的使用使得输电线路的输送容量大大增加了，但是输电导线的直径也会随之增大，这就意味着对绝缘子的电性能耐候性以及机械强度提出了越来越高的要求。传统的陶瓷绝缘子因其质量重易碎、生产复杂、耐污性不佳、运行维护工作量大等缺点已不再能够满足实际需求，这也意味着急需更高性能的绝缘材料来替代它们，以避免绝缘子的破坏而危害电力系统。

在申请号为CN201310301528.8的发明专利中，介绍了一种室外用高耐候性的环氧树脂绝缘子，其在环氧树脂绝缘子的表面覆有聚四氟乙烯涂层，提高了环氧树脂的耐候性、憎水性以及防污闪能力，但是环氧树脂仍然不可避免的具有较差的导热性、耐低温性和降解性，不适于室外运用。在CN201210535036.0申请号的专利申请中，介绍了一种高导热硅橡胶纳米复合绝缘材料的制备方法，其将纳米BN颗粒作为填充剂加入到硅橡胶中，提高了硅橡胶的导热性能、耐侵蚀能力，然而该类绝缘子憎水性差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种复合硅橡胶绝缘材料及其制备方法，以解决现有技术的不足，制备电绝缘性能优异、击穿场强高、导热性好、憎水性好且力学性能优异的绝缘材料，从而有助于促进电力系统的稳定。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种复合硅橡胶绝缘材料以重量份计由下列组分组成：80～100份硅橡胶、2～10份功能填料以及0.5～2份硫化剂，其中，所述功能填料为聚合物包覆纳米氧化铝微粒，所述功能填料的聚合物表面高分子层为二乙烯基苯与1-乙烯基咪唑的共聚物。

根据本发明的一实施例，所述硅橡胶选自甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶和甲基三氟丙基硅橡胶中的一种或多种。

根据本发明的一实施例，所述硫化剂选自2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰中的一种或多种。

一种复合硅橡胶绝缘材料的制备方法，其包括步骤：

(A)将相应质量份的硅橡胶、功能填料和硫化剂分别加入混炼机中，在50～200r/min的转速下混炼10～60min，取出混料；

(B)将所述混料放入金属模具中，用压片机在150～180℃、10～20MPa的条件下压1～20min进行一段硫化；以及

(C)将步骤(B)中压好的样品置于鼓风烘箱中进行二段硫化，硫化温度为150～250℃，硫化时间4～8h，制得所述复合硅橡胶绝缘材料。

根据本发明的一实施例，所述功能填料的制备方法，包括步骤：

(a)将纳米氧化铝、去离子水混合配制成质量分数为6～10％的水悬浮液后加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮，在1500～2000r/min条件下搅拌分散10～60min；

(b)将悬浊液在450～750r/min条件下搅拌加热升温至60～85℃后稳定5～20min后加入引发剂；

(c)向步骤(b)所得的悬浮液中滴加二乙烯基苯，反应0.5～1h后滴加1-乙烯基咪唑，继续反应3～5h，停止反应，其中，二乙烯基苯和1-乙烯基咪唑的质量比为1～3：1，1-乙烯基咪唑的加入量占氧化铝质量的50～80％；以及

(d)将步骤(c)所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于50～80℃条件下干燥6～24h，制得所述功能填料。

根据本发明的一实施例，所述引发剂为过硫酸铵和/或过硫酸钾，其加入量占二乙烯基苯与1-乙烯基咪唑总质量的0.8～1.5％。

根据本发明的一实施例，所述分散剂聚乙烯吡咯烷酮的加入量占二乙烯基苯与1-乙烯基咪唑总质量的0.5～1％。

进一步地，制备所述功能填料的反应在氮气气氛下进行。

本发明同现有技术相比，主要具有以下优点和有益效果：

1、本发明的功能填料原料中的纳米氧化铝在悬浮液中均匀分散，引发剂在热作用下分解生成自由基，溶在水中的单体分子(二乙烯基苯和1-乙烯基咪唑)被引发聚合形成一端带有亲水基团的自由基活性链。纳米粒子表面带正电，易与带负电的自由基活性链结合，从而使其表面疏水性增强，有利于剩余单体在纳米氧化铝表面聚合包覆从而形成纳米氧化铝共聚物复合微粒；