[發明專利]一種高性能耐漏電起痕硅橡膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201510420301.4
• 申請日: 2015-07-16
• 公開（公告）號: CN104974530B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 曾幸榮;陳宛涓;賴學軍;李紅強;方偉鎮;張亞軍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/06;C08L83/05;C08K13/02;C08K3/36;C08K5/544;C08K5/14;C08K5/541
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及聚合物絕緣材料領域，特別是涉及硅橡膠絕緣材料領域，具體涉及一種高性能耐漏電起痕硅橡膠及其制備方法。

技術背景

工業和社會的發展推動著絕緣材料不斷更新換代。早期，高電壓環境下使用的絕緣材料，幾乎都是陶瓷、玻璃等無機材料。陶瓷、玻璃絕緣材料雖然具有較好的電氣性能以及長期的運行經驗，但存在易破碎、不耐污、生產成本高、工藝復雜等缺點。有機高分子絕緣材料的出現很好的解決了上述問題。與陶瓷、玻璃相比，高分子材料獨特的性能特點，如質量小、成本低、疏水防污以及較好的力學性能等，使其能夠更好地滿足絕緣材料的性能要求。其中，硅橡膠還具有優良的耐老化性能、阻燃性能、耐高壓絕緣性、廣泛的溫度適應性、憎水及憎水遷移性等，在高壓絕緣領域具有廣泛的應用。然而，不可避免的是，硅橡膠絕緣材料在長期使用過程中會受到污穢、潮氣、鹽露以及其它化學品的污染，在外界強電場的作用下，產生沿面泄漏電流及電弧反復放電，促使材料表面水分蒸發、炭化并形成導電通路(即漏電起痕破壞)，致使硅橡膠絕緣材料失效甚至燃燒。近年來，隨著環境問題(如霧霾、酸雨、沙塵暴等)的日益惡化，以及電力系統中電壓等級的逐步提高，硅橡膠絕緣材料面臨著嚴酷工作環境和高電壓等級的雙重考驗，因其漏電起痕破壞導致電力電氣設備損壞、高壓超高壓輸變電網大面積停電等事故頻繁發生，造成了惡劣的社會影響和巨額的財產損失。因此，硅橡膠的耐漏電起痕性能和耐電蝕損性能亟待進一步提高。

目前，主要通過加入耐漏電起痕助劑的方法來改善硅橡膠的耐漏電起痕性能。常用的耐漏電起痕助劑主要有氫氧化鋁、氧化鋁、二氧化鈦、鈦酸鋇、碳酸鋅和堿式碳酸鋅等。中國發明專利申請CN104130580A采用氫氧化鋁、硼酸鋅以及三氧化二鋁等多種無機填料復配填充，制備了一種耐漏電起痕的硅橡膠，但由于填料的添加量大、相容性差，劣化了加工性能和力學性能。Lars E.Schmidt報道三聚氰胺氰尿酸鹽和白炭黑復配填充也可以顯著提高硅橡膠耐漏電起痕性能和阻燃性能，但同樣存在相容性差、力學性能惡化的問題(Tracking and erosion resistance of high temperature vulcanizing ATH-free silicone rubber,IEEE Transactions on Dielectric and Electrical Insulation,2010,17(2):533-540)。中國發明專利申請CN103642247A采用聚金屬有機硅氧烷、硅烷處理過的氫氧化鋁、納米二氧化錫等提高硅橡膠體系相容性和耐漏電起痕性能，制備了一種耐高溫絕緣硅橡膠，但存在填料添加量大、工藝復雜等缺點。

綜上所述，當前關于耐漏電起痕硅橡膠取得了一些進展，但現有的制備方法還存在不足：耐漏電起痕助劑往往需要較大的添加量(>50wt％)才能達到滿意的耐漏電起痕效果，嚴重損害了硅橡膠的加工性能和力學性能。這不僅大大限制了硅橡膠絕緣材料的應用范圍，還影響硅橡膠制品在長期運行中的防護性能，存在一定的安全隱患。因此，研究高效耐漏電起痕添加劑，制備具有良好耐漏電起痕性能和力學性能的硅橡膠，具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有耐漏電起痕硅橡膠的缺點，提供一種耐漏電起痕性能和力學性能優良的硅橡膠。

本發明的另一目的在于提供所述高性能耐漏電起痕硅橡膠的制備方法。

本發明目的通過如下技術方案實現：

一種高性能耐漏電起痕硅橡膠，以質量份計，該耐漏電起痕硅橡膠原料組成為：

所述含氮硅烷的結構式為下述中一種：

R₅CH₂CH₂CH₂Si(OR₃)_3-i(OR₄)_i