加成型液体硅橡胶用耐漏电起痕剂及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了加成型液体硅橡胶用耐漏电起痕剂及其制备方法和应用。耐漏电起痕剂为含烯基和脲基的硅烷化合物，制备时，将羟基的烯基化合物与含脲基硅烷化合物溶于有机溶剂中，加入有机钛酸酯催化剂，在温度为60～80℃条件下搅拌反应2～6h，在真空度为0.01～30kPa条件下继续反应1～4h，最后减压蒸馏除去低沸物得到耐漏电起痕剂。本发明的制备工艺简便，原料价廉易得，易于实现工业化生产；所制备的耐漏电起痕剂添加量小，能显著提高加成型液体硅橡胶的耐漏电起痕性能及力学性能，在电气外绝缘材料等领域有着广泛的应用前景。
【专利说明】加成型液体硅橡胶用耐漏电起痕剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于高压绝缘子、套管以及电力电缆附件的橡胶绝缘材料【技术领域】，更详细的是一种加成型液体硅橡胶用耐漏电起痕剂。本发明还涉及所述耐漏电起痕剂的制备方法及其在加成型液体硅橡胶中的应用。
【背景技术】
[0002]在电网建设中，为了保证电能的安全输送，采用大量的输变电变压器、互感器和绝缘子等电力设备。近年来，随着大气污染加剧，雾霾天气频现，而输变电设备的电压等级却日益提高，使得电力设备外绝缘的运行条件不断恶化，这对用于电力设备外绝缘材料的电气性能以及使用稳定性提出更高的要求。
[0003]早期高压电力设备外绝缘材料几乎都是电工陶瓷，存在耐污闪能力差、易破碎等缺点。随着高分子工业的飞速发展，一些有机材料开始被引入高电压外绝缘领域，脂肪族环氧树脂因在户外耐老化性能不好而未获得广泛应用，聚四氟乙烯、乙丙橡胶等材料虽都得到应用，但效果不尽理想。而硅橡胶材料由于具有突出的电气绝缘性、耐高低温性、耐候和耐污闪等优点，广泛应用于高压超高压输变电设备的外绝缘材料。在各种硅橡胶中，加成型液体硅橡胶具有在硫化过程不会产生副产物、收缩率极小、能深层硫化等优点，而且工艺简便、成本低廉，成为电力工业绝缘材料的首选原料。但是在要求极为严格的高压、超高压输变电设备外绝缘的运行中，也会存在一些问题，如加成型液体硅橡胶在使用过程中会受到灰尘、潮气、盐雾以及其它化学品的污染，在外界强电场的作用下，产生闪络放电，促使材料表面水分蒸发、炭化并形成导电通路，致使材料发生漏电起痕破坏而失效。
[0004]按照JB5892 - 1991《高压线路用有机复合绝缘子技术条件》的要求，户外绝缘材料耐漏电起痕必须达到GB6553所规定的1A4.5级以上，而普通的加成型液体硅橡胶材料不能满足此项要求。为了解决上 述问题，国内外对如何提高加成型液体硅橡胶耐漏电起痕性能进行了一些研究。目前，改善加成型液体硅橡胶耐漏电起痕性能的方法主要是添加耐漏电起痕剂。美国专利US5942571公开了一种用氧化锌、硼酸锌或氢氧化镁与氢氧化铝复配作为耐漏电起痕剂，有效的提高加成型液体硅橡胶耐漏电起痕性能，但存在添加量过大、加工性能差等缺点。美国专利US5973030报道了一种采用硅烷偶联剂、硅氮烷或硅氧烷低聚物表面处理的碳酸锌、氢氧化铝作为填料，并添加少量苯并三氮唑，所制得的加成型液体硅橡胶具有良好的耐漏电起痕性能和阻燃性能，但同样存在添加量过大、工艺复杂等缺点。中国专利CN1730561A也报道了一种以聚二有机基硅氧烷和补强填料为液体硅橡胶材料的主要成份，加上硅树脂以及其他填料，所制备的液体硅橡胶材料具有拉伸强度大、伸长率高和撕裂强度大等优点，但是耐漏电起痕大部分只能达到1A3.5级。另外，美国专利US5994461报道了一种采用高乙烯基含量的硅树脂部分取代乙烯基硅油，所制得的加成型液体硅橡胶不用添加任何耐漏电起痕剂就具有良好的耐漏电起痕性能，但是由于体系交联密度高，使得材料硬度过高且断裂伸长率低。
[0005]目前，虽然对提高加成型液体硅橡胶耐漏电起痕性能取得了一些进展，但由于加成型液体硅橡胶有一个很大的弱点，即如与含1?、3等元素的有机物、含311、？13、取、81、八8等重金属的离子化合物或含炔基的不饱和有机物接触时，所用的钼催化剂易中毒而使硅橡胶不能硫化(有机硅工业中的钼催化剂研究进展.宇航材料工艺，1999(3): 19)，这大大限制了加成型液体硅橡胶用耐漏电起痕剂的发展。而现有的耐漏电起痕剂存在添加量大(一般大于40wt%)，且与硅橡胶相容性差等缺点，严重恶化了加成型液体硅橡胶的加工性能和力学性能。因此，发展加成型液体硅橡胶用新型高效耐漏电起痕剂，具有重要的意义。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能显著提高加成型液体硅橡胶的耐漏电起痕性能及力学性能的高效加成型液体硅橡胶用耐漏电起痕剂。
[0007]本发明的另一目的在于提供所述的加成型液体硅橡胶用耐漏电起痕剂的制备方法。
[0008]本发明的目的还在于提供所述耐漏电起痕剂在加成型液体硅橡胶中的应用。
[0009]本发明的目的通过如下技术方案实现:
[0010]加成型液体硅橡胶用耐漏电起痕剂，为含烯基和脲基的硅烷化合物，其分子通式为:
[0011]
【权利要求】
1.加成型液体娃橡I父用耐漏电起痕剂，其特征在于:耐漏电起痕剂为含烯基和服基的硅烷化合物，其分子通式为:
2.权利要求1所述的加成型液体硅橡胶用耐漏电起痕剂的制备方法，其特征在于:将羟基的烯基化合物与含脲基硅烷化合物溶于有机溶剂中，加入有机钛酸酯催化剂，在温度为60~80°C条件下搅拌反应2~6h，在真空度为0.01~30kPa条件下继续反应I~4h，最后减压蒸馏除去低沸物得到耐漏电起痕剂； 所述有机钛酸酯催化剂为钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯、钛酸四叔丁酯和二(乙酰丙酮)钛酸二异丙酯中的一种或多种； 所述含羟基的烯基化合物为丙烯醇、2 -丁烯醇和异戊烯醇中的一种或多种； 所述脲基硅烷化合物为下述结构式的一种或多种:
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:所述有机钛酸酯催化剂用量为反应物总质量的0.5~4%。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:所述含羟基的烯基化合物与脲基硅烷化合物的摩尔比为1:1~3.5:1。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:所述有机溶剂用量为含脲基硅烷化合物质量的0.5~2.5倍。
6.权利要求1所述的加成型液体硅橡胶用耐漏电起痕剂的应用，其特征在于:将100质量份乙烯基硅油、30~50质量份气相法白炭黑和3~15质量份六甲基二硅氮烷在真空捏合机中混合，在室温下搅拌2h，加热至物料温度170°C继续混炼2h，再抽真空混炼lh，冷却后研磨，得到液体硅橡胶基础胶料；然后再加入含氢硅油、0.004~0.03质量份1-乙炔基-1 -环己醇、0.8~6质量份的耐漏电起痕剂、氯钼酸的二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物，在室温下混合均匀，在100~150°C下固化0.1~5h成型；所述含氢硅油中硅氢键与乙烯基硅油和耐漏电起痕剂中碳碳双键总和的摩尔比为1:1~1.6:1 ;所述钼金属原子含量占总物料质量的2~40ppm。
7.根据权利要求6所述加成型液体硅橡胶用耐漏电起痕剂的应用，其特征在于:所述气相法白炭黑的比表面积为260m2/g。
8.根据权利要求6所述加成型液体硅橡胶用耐漏电起痕剂的应用，其特征在于:所述氯钼酸的二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物的钼含量为3000ppm。
【文档编号】C08L83/07GK103694709SQ201310660225
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】曾幸荣, 方伟镇, 赖学军, 李红强, 陈宛涓, 张利萍, 杨思广 申请人:华南理工大学