加成型液體硅橡膠用耐漏電起痕劑及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了加成型液體硅橡膠用耐漏電起痕劑及其制備方法和應用。耐漏電起痕劑為含烯基和脲基的硅烷化合物，制備時，將羥基的烯基化合物與含脲基硅烷化合物溶于有機溶劑中，加入有機鈦酸酯催化劑，在溫度為60～80℃條件下攪拌反應2～6h，在真空度為0.01～30kPa條件下繼續反應1～4h，最后減壓蒸餾除去低沸物得到耐漏電起痕劑。本發明的制備工藝簡便，原料價廉易得，易于實現工業化生產；所制備的耐漏電起痕劑添加量小，能顯著提高加成型液體硅橡膠的耐漏電起痕性能及力學性能，在電氣外絕緣材料等領域有著廣泛的應用前景。
【專利說明】加成型液體硅橡膠用耐漏電起痕劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于高壓絕緣子、套管以及電力電纜附件的橡膠絕緣材料【技術領域】，更詳細的是一種加成型液體硅橡膠用耐漏電起痕劑。本發明還涉及所述耐漏電起痕劑的制備方法及其在加成型液體硅橡膠中的應用。
【背景技術】
[0002]在電網建設中，為了保證電能的安全輸送，采用大量的輸變電變壓器、互感器和絕緣子等電力設備。近年來，隨著大氣污染加劇，霧霾天氣頻現，而輸變電設備的電壓等級卻日益提高，使得電力設備外絕緣的運行條件不斷惡化，這對用于電力設備外絕緣材料的電氣性能以及使用穩定性提出更高的要求。
[0003]早期高壓電力設備外絕緣材料幾乎都是電工陶瓷，存在耐污閃能力差、易破碎等缺點。隨著高分子工業的飛速發展，一些有機材料開始被引入高電壓外絕緣領域，脂肪族環氧樹脂因在戶外耐老化性能不好而未獲得廣泛應用，聚四氟乙烯、乙丙橡膠等材料雖都得到應用，但效果不盡理想。而硅橡膠材料由于具有突出的電氣絕緣性、耐高低溫性、耐候和耐污閃等優點，廣泛應用于高壓超高壓輸變電設備的外絕緣材料。在各種硅橡膠中，加成型液體硅橡膠具有在硫化過程不會產生副產物、收縮率極小、能深層硫化等優點，而且工藝簡便、成本低廉，成為電力工業絕緣材料的首選原料。但是在要求極為嚴格的高壓、超高壓輸變電設備外絕緣的運行中，也會存在一些問題，如加成型液體硅橡膠在使用過程中會受到灰塵、潮氣、鹽霧以及其它化學品的污染，在外界強電場的作用下，產生閃絡放電，促使材料表面水分蒸發、炭化并形成導電通路，致使材料發生漏電起痕破壞而失效。
[0004]按照JB5892 - 1991《高壓線路用有機復合絕緣子技術條件》的要求，戶外絕緣材料耐漏電起痕必須達到GB6553所規定的1A4.5級以上，而普通的加成型液體硅橡膠材料不能滿足此項要求。為了解決上 述問題，國內外對如何提高加成型液體硅橡膠耐漏電起痕性能進行了一些研究。目前，改善加成型液體硅橡膠耐漏電起痕性能的方法主要是添加耐漏電起痕劑。美國專利US5942571公開了一種用氧化鋅、硼酸鋅或氫氧化鎂與氫氧化鋁復配作為耐漏電起痕劑，有效的提高加成型液體硅橡膠耐漏電起痕性能，但存在添加量過大、加工性能差等缺點。美國專利US5973030報道了一種采用硅烷偶聯劑、硅氮烷或硅氧烷低聚物表面處理的碳酸鋅、氫氧化鋁作為填料，并添加少量苯并三氮唑，所制得的加成型液體硅橡膠具有良好的耐漏電起痕性能和阻燃性能，但同樣存在添加量過大、工藝復雜等缺點。中國專利CN1730561A也報道了一種以聚二有機基硅氧烷和補強填料為液體硅橡膠材料的主要成份，加上硅樹脂以及其他填料，所制備的液體硅橡膠材料具有拉伸強度大、伸長率高和撕裂強度大等優點，但是耐漏電起痕大部分只能達到1A3.5級。另外，美國專利US5994461報道了一種采用高乙烯基含量的硅樹脂部分取代乙烯基硅油，所制得的加成型液體硅橡膠不用添加任何耐漏電起痕劑就具有良好的耐漏電起痕性能，但是由于體系交聯密度高，使得材料硬度過高且斷裂伸長率低。
[0005]目前，雖然對提高加成型液體硅橡膠耐漏電起痕性能取得了一些進展，但由于加成型液體硅橡膠有一個很大的弱點，即如與含1?、3等元素的有機物、含311、？13、取、81、八8等重金屬的離子化合物或含炔基的不飽和有機物接觸時，所用的鉬催化劑易中毒而使硅橡膠不能硫化(有機硅工業中的鉬催化劑研究進展.宇航材料工藝，1999(3): 19)，這大大限制了加成型液體硅橡膠用耐漏電起痕劑的發展。而現有的耐漏電起痕劑存在添加量大(一般大于40wt%)，且與硅橡膠相容性差等缺點，嚴重惡化了加成型液體硅橡膠的加工性能和力學性能。因此，發展加成型液體硅橡膠用新型高效耐漏電起痕劑，具有重要的意義。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種能顯著提高加成型液體硅橡膠的耐漏電起痕性能及力學性能的高效加成型液體硅橡膠用耐漏電起痕劑。
[0007]本發明的另一目的在于提供所述的加成型液體硅橡膠用耐漏電起痕劑的制備方法。
[0008]本發明的目的還在于提供所述耐漏電起痕劑在加成型液體硅橡膠中的應用。
[0009]本發明的目的通過如下技術方案實現:
[0010]加成型液體硅橡膠用耐漏電起痕劑，為含烯基和脲基的硅烷化合物，其分子通式為:
[0011]
【權利要求】
1.加成型液體娃橡I父用耐漏電起痕劑，其特征在于:耐漏電起痕劑為含烯基和服基的硅烷化合物，其分子通式為:
2.權利要求1所述的加成型液體硅橡膠用耐漏電起痕劑的制備方法，其特征在于:將羥基的烯基化合物與含脲基硅烷化合物溶于有機溶劑中，加入有機鈦酸酯催化劑，在溫度為60~80°C條件下攪拌反應2~6h，在真空度為0.01~30kPa條件下繼續反應I~4h，最后減壓蒸餾除去低沸物得到耐漏電起痕劑； 所述有機鈦酸酯催化劑為鈦酸四乙酯、鈦酸四異丙酯、鈦酸四丁酯、鈦酸四叔丁酯和二(乙酰丙酮)鈦酸二異丙酯中的一種或多種； 所述含羥基的烯基化合物為丙烯醇、2 -丁烯醇和異戊烯醇中的一種或多種； 所述脲基硅烷化合物為下述結構式的一種或多種:
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述有機鈦酸酯催化劑用量為反應物總質量的0.5~4%。
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述含羥基的烯基化合物與脲基硅烷化合物的摩爾比為1:1~3.5:1。
5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述有機溶劑用量為含脲基硅烷化合物質量的0.5~2.5倍。
6.權利要求1所述的加成型液體硅橡膠用耐漏電起痕劑的應用，其特征在于:將100質量份乙烯基硅油、30~50質量份氣相法白炭黑和3~15質量份六甲基二硅氮烷在真空捏合機中混合，在室溫下攪拌2h，加熱至物料溫度170°C繼續混煉2h，再抽真空混煉lh，冷卻后研磨，得到液體硅橡膠基礎膠料；然后再加入含氫硅油、0.004~0.03質量份1-乙炔基-1 -環己醇、0.8~6質量份的耐漏電起痕劑、氯鉬酸的二乙烯基四甲基二硅氧烷絡合物，在室溫下混合均勻，在100~150°C下固化0.1~5h成型；所述含氫硅油中硅氫鍵與乙烯基硅油和耐漏電起痕劑中碳碳雙鍵總和的摩爾比為1:1~1.6:1 ;所述鉬金屬原子含量占總物料質量的2~40ppm。
7.根據權利要求6所述加成型液體硅橡膠用耐漏電起痕劑的應用，其特征在于:所述氣相法白炭黑的比表面積為260m2/g。
8.根據權利要求6所述加成型液體硅橡膠用耐漏電起痕劑的應用，其特征在于:所述氯鉬酸的二乙烯基四甲基二硅氧烷絡合物的鉬含量為3000ppm。
【文檔編號】C08L83/07GK103694709SQ201310660225
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】曾幸榮, 方偉鎮, 賴學軍, 李紅強, 陳宛涓, 張利萍, 楊思廣 申請人:華南理工大學