專利名稱：一種用于電應(yīng)力控制的液體導(dǎo)電硅橡膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電應(yīng)力控制的液體導(dǎo)電硅橡膠及其制備方法，尤其是
一種用于10 110KV預(yù)制式/冷縮式硅橡膠電纜附件的應(yīng)力控制(應(yīng)力錐)的
液體導(dǎo)電硅橡膠及其制備方法，應(yīng)用于電力行業(yè)。
背景技術(shù)：
電力是關(guān)系到國計民生的重要行業(yè)，電能已經(jīng)成為人們工作和生活中不可 缺少的一種重要能源，而電能的傳輸也被提上了一個新的議程。電力電纜附件 是連接電纜本體、使電纜與架空輸電線及各變電站內(nèi)設(shè)備相連接，實現(xiàn)電能傳 輸?shù)谋匦柩b置。在電纜中間頭的屏蔽切斷處及電纜末端的絕緣切斷處，電場分 布發(fā)生嚴(yán)重畸變，呈極不均勻的分布狀態(tài)，這種電場畸變是電纜附件安全運行 的最大障礙。電應(yīng)力控制是中高壓電纜附件設(shè)計中的極為重要的部分。其^f電 纜附件內(nèi)部的電場分布和電場強度實行控制，也就是釆取適當(dāng)?shù)拇胧沟秒?場分布和電場強度處于最佳狀態(tài)，從而提高電纜附件運行的可靠性和使用壽 命。要使電纜可靠運行，電纜頭制作中應(yīng)用于電力工業(yè)的電應(yīng)力控制新型材料 是非常重要的，該材料是在不破壞主絕緣層的基礎(chǔ)上，才能達(dá)到分散電應(yīng)力的 效果。近年來，隨著電力工業(yè)的發(fā)展及電力電纜的普及，電纜附件的用量大幅 上升，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量和適用性不斷提高。在現(xiàn)階段，由于技術(shù)水 平所限，國內(nèi)還未有合適的該類型產(chǎn)品滿足預(yù)制式電纜附件行業(yè)的要求，故國 內(nèi)電纜附件企業(yè)普遍采用進(jìn)口原料模壓或擠出成型來開發(fā)生產(chǎn)電纜附件，這限 制了電纜附件企業(yè)的發(fā)展。隨著國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，預(yù)制式電力電纜 附件材料的自主開發(fā)，將大大提高電纜附件行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效率。
目前國內(nèi)對這方面的研究已經(jīng)取得不少成果，但都是僅限于理論研究或?qū)?驗?zāi)M，還沒有成熟的產(chǎn)品出現(xiàn)在國內(nèi)市場，并在電網(wǎng)上運行穩(wěn)定。相關(guān)的專
利大致有以下幾種
中國專禾U(CN1255515A)報道了一種用于制備電纜或型材的聚硅氧烷橡膠 組合物。其方法是用過氧化物交聯(lián)或縮合的聚硅氧烷組合物，以及至少具有一個不飽和基的金屬化合物。
中國專禾l」(CN1273994C)涉及了導(dǎo)電性有機(jī)硅及制造方法。其方法是用常用 的用金屬基為導(dǎo)電填料與低粘度的硅氧垸用于電子器件高導(dǎo)電的硅橡膠組合 物。
中國專利(CN1276028C)報道了一種導(dǎo)電硅橡膠組合物。其方法是用金屬基 為導(dǎo)電填料與球形硅橡膠顆粒為表面活性劑的的硅橡膠組合物。
以上所舉的現(xiàn)有專利在所用的反應(yīng)單體、化學(xué)反應(yīng)機(jī)理以及物理機(jī)械性能 等許多方面都存在缺點和不足之處。如過氧化物型的交聯(lián)產(chǎn)生的副產(chǎn)物對環(huán)境 造成污染、用金屬氧化物來提高電性能會使貯存穩(wěn)定性、親和力差、成本高、 物理機(jī)械性能下降等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服己有技術(shù)的不足，目的在于提供一種具 有優(yōu)異的電性能、耐候性和機(jī)械性能的用于電應(yīng)力控制的液體導(dǎo)電硅橡膠。
本發(fā)明另一個目的是提供一種上述液體導(dǎo)電硅橡膠的制備方法，所述方法 生產(chǎn)效率高，勞動強度低。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的
一種用于電應(yīng)力控制的液體導(dǎo)電硅橡膠，由組分A與組分B按重量比1: l制成；所述組分A與組分B均含有有機(jī)聚硅氧烷35 80重量份，乙炔炭黑 與氣相法二氧化硅共混物40 60份；氟硅多元聚合物0.5 2.0份；其中組分 A還含有常規(guī)用量的催化劑；組分B還含有有機(jī)氫化聚硅氧垸3.0 5.0重量份 和常規(guī)用量的抑制劑。
所述有機(jī)聚硅氧烷的單元結(jié)構(gòu)通式為RaSiO(4—a)/2，其中，R為己取代或 未取代的單價的烴基或鹵代烴基；a=l 3， a=2為優(yōu)選方案，本發(fā)明優(yōu)選含 0.001 6.000重量％的鏈烯基，25。C下的粘度為100.0 80,000mPa.s的， 一個 分子中至少平均含有兩個烯烴基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧垸(乙烯基硅油)。
所述有機(jī)氫化聚硅氧垸單元結(jié)構(gòu)通式為R'bHDSiO(1—b_e)/2，其中，R、是 取代的單價烴類基，b=l 2 ， c=0.002 1.0， b=2; C002為優(yōu)選方案。D 為1或2;本發(fā)明優(yōu)選方案為一個分子中至少含有三個氫原子的有機(jī)氫化聚硅 氧垸，所述有機(jī)氫化聚硅氧烷中的SiH基團(tuán)在分子鏈的一端或中間，或兩個位 置都有；所述與Si-H基團(tuán)中的Si結(jié)合的鏈烯基總量的摩爾比Si-H: Si-Vi (Vi為乙烯基)至少為1.8: 1。
所述乙炔炭黑與氣相法二氧化硅的共混物優(yōu)選使用有機(jī)硅化合物進(jìn)行疏
水化處理的氣相法二氧化硅與乙炔炭黑的共混物，優(yōu)選方案的共混物BET法 比表面積為100 350m2/g，堆積密度80 200kg/m3，由卡爾-費歇爾水份測定 法測定的水份含量為0.25重量％;所述的乙炔炭黑BET法比表面積為100 220m2/g， DBP吸油值250 320ml/100g， CDBP吸油值200 280ml/100g，灌 注密度80 170kg/m3，含水量0.2 0.5%，灰份0. 05 0.12%，揮發(fā)物含量0. 3 0.8%，硫含量O. 05 0.08%， PH值9 12，體積電阻率100 800Q'cm;所述 有機(jī)硅化合物選自有機(jī)硅氮垸、有機(jī)硅氯硅烷和有機(jī)硅氧垸，如六甲基二硅氮 烷、甲基三硅氮烷、四甲基二乙烯基二硅氮垸、三甲基氯硅烷、三甲基二氯硅 烷、甲基三氯硅烷或聚二甲基硅氧烷。
所述氟硅多元聚合物是含氟、硅的有機(jī)高分子多元聚合物，其單體在自由 基型引發(fā)劑的誘導(dǎo)作用下，聚合形成多元嵌段共聚物，包含雙鍵的有機(jī)氟烯烴 單體、雙鍵的有機(jī)硅單體/或有機(jī)硅氧硼烷縮聚物；所述氟硅多元聚合物的結(jié) 構(gòu)可用式I表示為
<formula>formula see original document page 6</formula>式I中RF =—CH2—CH2—CnF2n+1， n=l 12; R產(chǎn)H或低碳數(shù)(C廣C3)烷 烴基；RfH或C廣ds的烷撐基；R4、 R5為
① d d6烷氧基，如甲氧基、乙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、 叔丁氧基等，較優(yōu)先選擇甲氧基與乙氧基；或
② 聚合度為10-200的聚硅氧烷；或
③ 樹脂型倍半有機(jī)硅氧烷和/或有機(jī)硅氧硼垸縮聚物； R4、 R5可以相同或不同，也可以是其它有機(jī)硅氧垸單體。 所述催化劑選自鉑類催化劑、鈀類催化劑或銠類催化劑中的一種或幾種混
用；優(yōu)待的加入量為0.3 100ppm;所述鉑類催化劑包括鉑黑、四氯化鉑、氯 鉑酸、氯鉑酸與羥基醇的反應(yīng)產(chǎn)物、氯鉑酸與烯烴的絡(luò)合物或二乙酰醋酸鉑。所述抑制劑本技術(shù)領(lǐng)域中的常規(guī)抑制劑，優(yōu)選丁炔醇類抑制劑。 本發(fā)明還提供上述液體導(dǎo)電硅橡膠的制備方法，包括如下步驟
將將組分A與組分B分別在溫度8(TC 13(TC下混合6 8h，然后加熱到 15(TC 175。C下抽真空1 3小時，攪拌冷卻過三輥研磨機(jī)后將組份A和組分B 混合均勻、排泡，制成液體導(dǎo)電硅橡膠。
所述混合優(yōu)選用適合于高度粘滯材料的混合器，如捏合機(jī)、溶解器或行星 式攪拌器。
本發(fā)明的方法所述的溫度、時間等工藝條件均為優(yōu)選范圍，但本發(fā)明的保 護(hù)范圍不限于此。
所述制備方法在制備過程中發(fā)生的共聚反應(yīng)用下式表示
"^H2C二 F^+^wvRa—SiO(4-a)/2 + "^R'bHDSiOd-b-c^M^
R4.1_RF
CH3 H3 CH3
$j-o--O-^ivv^"
CH2—CR， H2 H2
i CH2 CH2
R4."4;—RFH3C——CH3 H3C— i—CH3
CH3
I f 甲
H3C—|i—CH3 5
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
本發(fā)明提供的用于預(yù)擴(kuò)張(預(yù)制式/冷縮式)硅橡膠電纜附件的應(yīng)力控制(應(yīng) 力錐)的液體導(dǎo)電硅橡膠具有較好的流動性，機(jī)械性能好；電性能優(yōu)異，體積 電阻率為100-200acm;其制備方法操作方便，生產(chǎn)周期短，在硫化過程中無 污染物放出，安全、環(huán)保。本發(fā)明提供的液體導(dǎo)電硅橡膠能用于制備10 110KV 電纜附件以及制作各種半導(dǎo)體附件、護(hù)套等一系列的硅膠制品，應(yīng)用前景廣泛。
具體實施方式
以下通過具體的實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，實施例的份數(shù)中如 未特別說明的均為重量份數(shù)。 實施例1
組分A含有機(jī)聚硅氧垸80重量份，乙炔炭黑與氣相法二氧化硅共混物60 份，氟硅多元聚合物1.0份,3000ppm的鉑金催化劑0.2份;組分B含有機(jī)聚硅氧 烷80重量份，乙炔炭黑與氣相法二氧化硅共混物60份，氟硅多元聚合物1.0 份,丁炔醇抑制劑0.2份，有機(jī)氫化聚硅氧垸4.0重量份；分別在溫度8(TC下混 合8h，然后加熱到175'C下抽真空2小時，攪拌冷卻過三輥研磨機(jī)后A、 B組 份按質(zhì)量比l: l混合均勻、排泡,制成本發(fā)明的產(chǎn)品。經(jīng)165"C/10min壓片測 試綜合物理性能硬度，邵爾A: 38;拉伸強度，Mpa: 5.7;撕裂強度，KN/m:
29;斷裂伸長率，％: 560;體積電阻率，Qxm: 182;介電常數(shù)2.8。
實施例2
組分A含有機(jī)聚硅氧垸60重量份，乙炔炭黑與氣相法二氧化硅共混物50 份，氟硅多元聚合物0.5份，3000ppm的鉑金催化劑0.2份;組分B含有機(jī)聚硅氧 烷60重量份，乙炔炭黑與氣相法二氧化硅共混物50份，氟硅多元聚合物2.0 份,丁炔醇抑制劑0.2份，有機(jī)氫化聚硅氧垸3.0重量份；分別在溫度ll(TC下混 合7h，然后加熱到160。C下抽真空2小時，攪拌冷卻過三輥研磨機(jī)后A、 B組 份按質(zhì)量比l: l混合均勻、排泡,制成本發(fā)明的產(chǎn)品。經(jīng)165。C/10min壓片測 試綜合物理性能硬度，邵爾A: 35;拉伸強度，Mpa: 5.6;撕裂強度，KN/m:
28;斷裂伸長率，％: 570;體積電阻率，Q'cm: 190;介電常數(shù)2.9。
實施例3
組分A含有機(jī)聚硅氧垸35重量份，乙炔炭黑與氣相法二氧化硅共混物40 份，氟硅多元聚合物2.0份,3000ppm的鉑金催化劑0.2份；組分B含有機(jī)聚硅 氧烷35重量份，乙炔炭黑與氣相法二氧化硅共混物40份，氟硅多元聚合物0.5 份,丁炔醇抑制劑0.2份，有機(jī)氫化聚硅氧烷5.0重量份；分別在溫度13(TC下混 合8h，然后加熱到150。C下抽真空3小時，攪拌冷卻過三輥研磨機(jī)后A、 B組 份按質(zhì)量比l: l混合均勻、排泡,制成本發(fā)明的產(chǎn)品。經(jīng)165t:/10min壓片測 試綜合物理性能硬度，邵爾A: 33;拉伸強度，Mpa: 5.5;撕裂強度，KN/m:
30;斷裂伸長率，％: 578;體積電阻率，Qxm: 195;介電常數(shù)3.0。
權(quán)利要求
1.一種用于電應(yīng)力控制的液體導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于由組分A與組分B按重量比1∶1制成；所述組分A與組分B均含有有機(jī)聚硅氧烷35～80重量份，乙炔炭黑與氣相法二氧化硅共混物40～60份；氟硅多元聚合物0.5～2.0份；其中組分A還含有常規(guī)用量的催化劑；組分B還含有有機(jī)氫化聚硅氧烷3.0～5.0重量份和常規(guī)用量的抑制劑。
2. 如權(quán)利要求1所述的液體導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述有機(jī)聚硅氧烷 的單元結(jié)構(gòu)通式為RaSiO(4-a)/2，其中，R為己取代或未取代的單價的烴基或 鹵代烴基；a=l 3。
3. 如權(quán)利要求2所述的液體導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述有機(jī)聚硅氧烷 是含0.001 6.000重量％的鏈烯基，25。C下的粘度為100.0 80,000mPa's的， 一個分子中至少平均含有兩個烯烴基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧烷。
4. 如權(quán)利要求1所述的液體導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述有機(jī)氫化聚硅 氧烷單元結(jié)構(gòu)通式為R'bHDSiO(1—b—e)/2，其中，R'b是取代的單價烴類基， b=0.1 0.8， c=0.002 0.02， D為l或2。
5. 如權(quán)利要求4所述的液體導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述有機(jī)氫化聚硅 氧烷為一個分子中至少含有三個氫原子的有機(jī)氫化聚硅氧烷，所述有機(jī)氫化聚 硅氧烷中的SiH基團(tuán)在分子鏈的一端或中間，或兩個位置都有；所述與SiH基 團(tuán)中的Si結(jié)合的鏈烯基總量的摩爾比Si-H:Si-Vi至少為1.8: 1。
6. 如權(quán)利要求1所述的液體導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述乙炔炭黑與氣 相法二氧化硅共混物是使用有機(jī)硅化合物進(jìn)行疏水化處理的乙炔炭黑與氣相 法二氧化硅共混物；所述有機(jī)硅化合物選自有機(jī)硅氮烷、有機(jī)硅氯硅垸或有機(jī) 硅氧烷。
7. 如權(quán)利要求1所述的液體導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述氟硅多元聚合 物的結(jié)構(gòu)如式I :<formula>formula see original document page 2</formula>式I中RF =—CH2 — CH2—CnF2n+1， n=l 12; R=H或低碳數(shù)(C廣C3)烷 烴基；R產(chǎn)H或C廣ds的烷撐基；R4、 R5為(1) Q d6烷氧基，如甲氧基、.乙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基或叔丁氧基；或(2) 聚合度為10-200的聚硅氧烷；或(3) 樹脂型倍半有機(jī)硅氧烷和/或有機(jī)硅氧硼烷縮聚物；所述R4、 Rs相同或不同，或者是其它有機(jī)硅氧烷單體。
8. 如權(quán)利要求1所述的液體導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述催化劑選自鉑 類催化劑、鈀類催化劑或銠類催化劑中的一種或幾種的混合物。
9. 如權(quán)利要求8所述的液體導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述鉑類催化劑選 自鉑黑、四氯化鉑、氯鉑酸、氯鉑酸與羥基醇的反應(yīng)產(chǎn)物、氯鉑酸與烯烴的絡(luò) 合物或二乙酰醋酸鉑。
10. —種權(quán)利要求l所述液體導(dǎo)電硅橡膠的制備方法，其特征是將組分A 與組分B分別在溫度80。C 130。C下混合6 8h,然后加熱到150。C 175。C下 抽真空1 3小時，攪拌冷卻過三輥研磨機(jī)后將組份A和組分B混合均勻、排 泡，制成液體導(dǎo)電硅橡膠。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于電應(yīng)力控制的液體導(dǎo)電硅橡膠，由組分A與組分B按重量比1∶1制成；所述組分A與組分B均含有有機(jī)聚硅氧烷35～80重量份，乙炔炭黑與氣相法二氧化硅共混物40～60份；氟硅多元聚合物0.5～2.0份；其中組分A還含有常規(guī)用量的催化劑；組分B還含有有機(jī)氫化聚硅氧烷3.0～5.0重量份和常規(guī)用量的抑制劑。本發(fā)明還提供了上述液體導(dǎo)電硅橡膠的制備方法，是將組分A與組分B分別在溫度80℃～130℃下混合6～8h，然后加熱到150℃～175℃下抽真空1～3小時，攪拌冷卻過三輥研磨機(jī)后將組份A和組分B混合均勻、排泡，制成液體導(dǎo)電硅橡膠。本發(fā)明提供的液體導(dǎo)電硅橡膠具有較好的流動性，機(jī)械性能好，應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號H01B1/24GK101575454SQ200910140609
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者王衛(wèi)國, 王海鵬, 黃振宏 申請人:廣東標(biāo)美硅氟精細(xì)化工研究所有限公司