[发明专利]优异力学性能的硅橡胶复合绝缘材料制备方法

说明书

本发明公开了一种优异力学性能的硅橡胶复合绝缘材料制备方法，包括如下步骤：1、向无水乙醇的中加入硅烷偶联剂，充分混合后，加入石墨烯纳米片；2、将固体混合物分散于丙酮与去离子水的混合溶剂；3、将改性石墨烯纳米片放入球磨罐中，加入玛瑙球，滴加硅烷偶联剂，进行球磨；4、将110甲基乙烯基硅橡胶加入白炭黑，再加入硫化剂，并加入白云母增加脱模性，再将预处理过的纳米填料添加到硅橡胶中；5、将掺杂好的硅橡胶复合材料进行两次硫化。本发明具有优秀的非线性电导和介电特性。

技术领域

本发明涉及电工技术材料技术领域，具体地指一种优异力学性能的硅橡胶复合绝缘材料制备方法。

背景技术

硅橡胶材料具有优良的化学稳定性，耐高、低温性能，耐大气及臭氧老化性能，但是其分子间的距离大，分子间作用力弱，这就造成硅橡胶本身的机械强度不高，硬度、耐磨、耐漏电起痕和耐电蚀损性能都不高，需要添加补强剂、阻燃剂等各类助剂。通过添加适量气相法白炭黑，可以使抗张强度达到3～6MPa，抗撕裂强度达到5～15kN/m；添加三水合氧化铝做阻燃剂可大幅提高耐漏电起痕和电蚀损性能。

填料添加可有效提高硅橡胶的某些性能，同时还可以降低复合绝缘子的成本，但是填料的添加对硅橡胶本身的性能也会产生影响。如补强剂可以提高硅橡胶的机械强度，但是会降低硅橡胶制品的电阻和工频击穿电压，增大工频相对介电常数和介损；阻燃剂虽然可以提高制品的耐漏电起痕和电蚀损性能，但会减弱硅橡胶材料的憎水性能。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种优异力学性能的硅橡胶复合绝缘材料制备方法，利用上述方法制备的材料具有优秀的非线性电导和介电特性。

为实现此目的，本发明所设计的一种优异力学性能的硅橡胶复合绝缘材料制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：在磁力搅拌下，向无水乙醇的中加入硅烷偶联剂，充分混合后，加入石墨烯纳米片，搅拌后升温至60～80℃，移除乙醇，自然冷却；

步骤2：在超声清洗仪中将步骤1中自然冷却后的固体混合物分散于丙酮与去离子水的混合溶剂，抽滤并清洗，然后真空干燥，得到改性石墨烯纳米片；

步骤3：为提高纳米填料在聚合物基体中的分散性，避免团聚现象的发生，需要对纳米填料在掺杂前进行表面处理，将改性石墨烯纳米片放入球磨罐中，加入玛瑙球(用于研磨)，滴加硅烷偶联剂(用于改善表面附着力)，密闭，放入球磨机中进行球磨，然后放入干燥箱中干燥，得到预处理过的纳米填料；

步骤4：混料，将110甲基乙烯基硅橡胶加入白炭黑，混合后取出冷却，再加入硫化剂在开炼机上充分混合，并加入白云母增加脱模性，再将预处理过的纳米填料添加到硅橡胶中，继续混合，得到掺杂好的硅橡胶复合材料；

步骤5：硫化，硫化机上用定制模具将掺杂好的硅橡胶复合材料进行第一次硫化得到硅橡胶片，然后取出定制模具和硅橡胶片，并冷却至室温；

步骤6：二次硫化，将冷却至室温的硅橡胶片悬挂在烘箱中加热，然后在硫化机中进行硅橡胶片的二次硫化，得到硅橡胶复合绝缘材料，二次硫化的目的主要是去除样品中因硫化反应附带的反应副产物，使硅橡胶复合材料样品的物理性质和化学性质更为稳定。

上述技术方案的步骤1中，硅烷偶联剂与无水乙醇的质量比范围为1～10％，石墨烯纳米片与无水乙醇的质量比范围为0.5～8％。

上述技术方案的步骤1中，加入石墨烯纳米片后，搅拌25～35min，然后升温至60～80℃。

上述技术方案的步骤2中，去离子水与丙酮的质量比例为1:1。

上述技术方案的步骤3中，硅烷偶联剂占球磨罐中改性石墨烯纳米片和玛瑙球的总质量分数范围为1.5～2.5wt％。