[发明专利]一种复合绝缘材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种用于电力工业的复合绝缘材料。

背景技术

随着电力工业的发展，对电网的安全性和可靠性的要求越来越高，所以越来越需要一种可以代替传统的电瓷绝缘的材料。虽然电瓷绝缘技术相对比较成熟，但是受限于资源，不可能实现可持续性发展，且高压电瓷绝缘产品的工艺复杂度极高，成品率较低，成本相对高昂。而随着目前电网电压水平的不断提升，对于高压绝缘产品的需求越来越多，电瓷产品已然不能更好地满足电网发展的需求。

近几年，越来越多的电气厂家开始使用复合材料代替传统的电瓷来加工制造绝缘产品，从最早的EPDM（三元乙丙橡胶）到目前使用最广泛的PDMSO（聚二甲硅氧烷，俗称硅橡胶）材料，复合绝缘材料经过十几年的发展，已建立起从模具加工到注射成型的一整套的产品开发工艺及生产制造流程，且相对较成熟。但对于复合材料本身的研究还仅限于对于单类的基础聚合物的研究，仅仅是利用基础聚合物本身的根本特性，所以在产品的实际使用中仍存在很多问题。

对于早期使用广泛的EPDM，其优点是分子量极大，故其机械强度极高，邵氏硬度大，抗撕裂；耐电蚀损、起痕能力强；但其存在的缺点是憎水性差，材料表面易成片附着积水和污秽，导致表面电阻率下降，降低绝缘性能；同时其耐老化性能相对较差，易受紫外线影响加速老化。

而目前使用较广的PDMSO，其先天具有极强的憎水性能及表面迁移性，即其表面不易形成大面积的水渍，避免了大面积的水渍形成导电通路致使绝缘强度降低的情况发生；其分子自身所具有的迁移性，使得即使表面粘附污秽，由于分子的迁移，会重新在污秽表面形成保护，恢复表面憎水性；同时由于聚二甲硅氧烷的主键为Si-O，地表的紫外线能量几乎无法破坏其主分子链，故其抗紫外线老化能力较强。 

但PDMSO存在的缺点是由于分子量较低，故而其机械强度低，邵氏硬度小，易受外力作用而撕裂；虽然其Si-O主链不易受紫外线照射断裂，但易受酸或酸性物质腐蚀而断裂。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合绝缘材料，既具有EPDM机械强度高、邵氏硬度大、抗撕裂、耐电蚀起痕能力强的优点，也具有PDMSO绝缘强度高、抗紫外线老化能力较强的优点，而且能够克服EPDM耐紫外线老化性能及憎水性较差，以及PDMSO材质机械强度较差，易受酸性物质腐蚀的缺点。

本发明的技术解决方案是：一种复合绝缘材料，按质量百分比含有聚二甲硅氧烷3%～7%、三元乙丙橡胶35%～40%、氢氧化铝50%～55%、偶联剂1%、硫化剂1%、其他添加剂2%。所述偶联剂可以为乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、γ- 氨丙基三乙氧基硅烷等，可以提高复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能。所述偶联剂可以为硫化剂可以为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰等，能使高分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，弹性强度增加。所述其他添加剂可以是抗氧化剂、着色剂、硫化促进剂、防老化剂等。

作为本发明进一步改进的复合绝缘材料，所述偶联剂为γ- 氨丙基三乙氧基硅烷。

作为本发明进一步改进的复合绝缘材料，所述硫化剂为过氧化二异丙苯。

作为本发明进一步改进的复合绝缘材料，所述其他添加剂包括抗氧化剂，且所述抗氧化剂在所述复合绝缘材料中所占质量百分比为1%。抗氧化剂是化学材料领域常用的添加剂，具体如N-苯基-α-萘胺、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)等均可应用于本发明。

作为本发明进一步改进的复合绝缘材料，所述其他添加剂包括着色剂，且所述着色剂在所述复合绝缘材料中所占质量百分比为1%。氧化铁类、铅颜料类、群青蓝、氧化铬类等无机颜料以及永久红2B、联苯胺黄、酞菁蓝等有机颜料均可应用于本发明。

本发明所提供的复合绝缘材料，制备方法包括如下步骤：

（a）按质量份数比称取三元乙丙橡胶35～40份、聚二甲硅氧烷3～7份、氢氧化铝50～55份、偶联剂1份、硫化剂1份、其他添加剂2份；

（b）按以下顺序将步骤（a）称取的各组分混合：1/2量的氢氧化铝，所有的偶联剂、硫化剂、其他添加剂，所有的三元乙丙橡胶和聚二甲硅氧烷；

（c）静置1分钟后，加入剩余的1/2量的氢氧化铝，混合均匀；

（d）等待开炼机的辊温达到120℃～140℃时，将混合物倒入开炼机混炼；

（e）挤压混炼胶通过60目的筛网，注入模具，压紧成型。