本发明涉及一种用于制作复合绝缘子外绝缘伞套且能够提高外绝缘伞套与芯棒界面粘接度的环氧基改性硅橡胶及其制备配方。
背景技术：
复合绝缘子随着时间的运行，仍有些部分产品因内绝缘质量问题造成电网安全事故，如界面击穿事故。界面击穿事故主要由于护套和芯棒界面粘接不好，而界面粘接主要靠人工在芯棒表面涂的偶联剂起桥梁作用。
常规的复合绝缘子外绝缘伞套采用硅橡胶混炼胶为基胶，配以补强剂、填料以及各种添加剂（未加偶联剂），在外绝缘伞套注射成型时需要人为在芯棒表面涂偶联剂，但是由于操作工熟练度、涂刷方式等诸多因素，造成芯棒漏涂、涂刷不均，无法保证产品的界面粘接质量，产品长期运行存在严重的安全隐患，鉴于以上问题，需要一种新的技术方案来解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种能够提高外绝缘伞套与芯棒界面粘接度的环氧基改性硅橡胶配方。
本发明采用的技术方案是：
一种环氧基改性硅橡胶，以八甲基环四硅氧烷（D4）为原料合成的甲基乙烯基硅橡胶为胶料，优选为，分子量为60-70万、乙烯基含量为0.07-0.24mol%的甲基乙烯基硅橡胶。采用环氧基硅烷偶联剂对甲基乙烯基硅橡胶进行改性制得环氧基改性硅橡胶。改性过程中，硅烷中的基团发生水解，水解后的羟基与甲基乙烯基硅橡胶中无机填料的表面发生脱水反应进行化学键连接，即得到改性硅橡胶。在复合绝缘子外绝缘伞套制作过程中，在胶料注射时，改性硅橡胶中的环氧基团与芯棒中的环氧树脂发生复杂的化学反应，使得注射成型的硅橡胶外绝缘伞套与芯棒间紧密的粘结在一起。其机理为：环氧基硅烷偶联剂的结构式为：Y-R-Si-X3,其中，X为结合在硅原子上的水解性基团，Y为有机官能团，R是具有饱和或不饱和键的碳链。
环氧基改性硅橡胶的各组分为：以甲基乙烯基硅橡胶为基准重量，还包括与甲基乙烯基硅橡胶的重量比为30-60%的白炭黑、1-8%的羟基硅油、2-10%的含氢硅油、100-300%的活性氢氧化铝、2-10%的氧化锌、0.5-2%的色母料和0.5-2%的双二五硫化剂，所述环氧基硅烷偶联剂与甲基乙烯基硅橡胶的重量比为2-5%。
优选为，比表面积为150-300m3/g的气相白炭黑。
优选为，中位粒径为5㎛的活性氢氧化铝。
优选为，氢含量为≥1.58%的含氢硅油。
优选为，羟基含量为3.6-4.5%的羟基硅油。
硫化剂优选为过氧化物双二五硫化剂。
优选为，环氧基硅烷偶联剂的纯度≥97%。
具体的制备方法：以八甲基环四硅氧烷为原料合成的甲基乙烯基硅橡胶为胶料，在捏炼时直接将环氧基硅烷偶联剂加入到甲基乙烯基硅橡胶中并混合均匀，经过高温热处理后加双二五硫化剂和色母料制得环氧基改性硅橡胶。
在捏合之前先将配比好的甲基乙烯基硅橡胶、白炭黑、羟基硅油、含氢硅油、活性氢氧化铝和氧化锌物料在密炼机中混炼成团，然后在捏合机中进行捏炼，捏炼时将配比好的环氧基硅烷偶联剂加入并混合均匀，捏炼的温度为140-175℃，捏炼真空度为0.04-0.08MPa，捏炼时间为1-3h，捏炼后降温至40℃薄通停放48h,然后加入配比好的环氧基硅烷偶联剂和色母料经薄通滤胶后得到环氧基改性硅橡胶。
将环氧基改性硅橡胶作为复合绝缘子外绝缘伞套的制作材料，在无需人工涂刷偶联剂的情况下，能够明显提高复合绝缘子外绝缘伞套与芯棒（环氧树脂玻璃纤维棒）接触界面间的粘结度，在生产复合绝缘子时，可省去偶联剂涂刷环节，使得外绝缘伞套注射时与芯棒制成紧密粘结在一起的整体结构，不仅提高了生产效率，而且产品的质量得到了保障。
本发明的优点是：采用环氧基硅烷偶联剂对甲基乙烯基封端的硅橡胶进行改性，并配以一定量的白炭黑、羟基硅油、含氢硅油、活性氢氧化铝和氧化锌等物料制得用于生产复合绝缘子外绝缘伞套的新型材料，该材料不仅具有同类混炼胶的物理性能，而且还具有同类混炼胶不具有的性能，即硅橡胶与环氧树脂玻璃纤维棒间发生复杂的化学反应并生产新的化学键进行连接，以使得硅橡胶与环氧树脂玻璃纤维棒紧密粘结为一体式结构，具有提高接触界面粘结度的特性。
具体实施方式
实施例1
以八甲基环四硅氧烷（D4）为原料合成的甲基乙烯基硅橡胶为胶料，选取在分子量为60-65万、乙烯基含量为0.07-0.15mol%的甲基乙烯基硅橡胶为例。
将甲基乙烯基硅橡胶100g、30g比表面积为150-300m３/g的气相白炭黑、1g羟基含量为3.6-4.5%的羟基硅油、2g氢含量为≥1.58%的含氢硅油、100g中位粒径为5㎛的活性氢氧化铝和2g纳米活性氧化锌(细度以320目湿筛残余物，细度≤0.2%）在密炼机中混炼成团，然后在捏合机中进行捏炼，捏炼时将2g纯度≥97%的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入并混合均匀，捏炼的温度为140℃，捏炼真空度为0.08MPa，捏炼时间为3h，捏炼后降温至40℃薄通停放48h,然后加入0.5g的环氧基硅烷偶联剂和0.5g色母料经薄通滤胶后得到环氧基改性硅橡胶。将该环氧基改性硅橡胶作为原材料生产复合绝缘子，然后对外绝缘伞套和芯棒间的粘结度进行测试，得到500N/根的抽出力（参照，GB/T14450-2008试验方法）。
实施例2
以八甲基环四硅氧烷（D4）为原料合成的甲基乙烯基硅橡胶为胶料，选取在分子量为66-70万、乙烯基含量为0.16-0.24mol%的甲基乙烯基硅橡胶为例。
将甲基乙烯基硅橡胶100g、60g比表面积为150-300m３/g的气相白炭黑、8g羟基含量为3.6-4.5%的羟基硅油、10g氢含量为≥1.58%的含氢硅油、300g中位粒径为5㎛的活性氢氧化铝和10g纳米活性氧化锌(细度以320目湿筛残余物，细度≤0.2%）在密炼机中混炼成团，然后在捏合机中进行捏炼，捏炼时将5g纯度≥97%的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入并混合均匀，捏炼的温度为175℃，捏炼真空度为0.04MPa，捏炼时间为1h，捏炼后降温至40℃薄通停放48h,然后加入2g环氧基硅烷偶联剂和2g色母料经薄通滤胶后得到环氧基改性硅橡胶。将该环氧基改性硅橡胶作为原材料在与实施例1同等环境和条件下生产规格相同的复合绝缘子，然后对外绝缘伞套和芯棒间的粘结度进行测试，得到510N/根的抽出力（参照，GB/T14450-2008试验方法）。
实施例3
以八甲基环四硅氧烷（D4）为原料合成的甲基乙烯基硅橡胶为胶料，选取在分子量为60-70万、乙烯基含量为0.07-0.12mol%的甲基乙烯基硅橡胶为例。
将甲基乙烯基硅橡胶100g、40g比表面积为150-300m３/g的气相白炭黑、4g羟基含量为3.6-4.5%的羟基硅油、5g氢含量为≥1.58%的含氢硅油、200g中位粒径为5㎛的活性氢氧化铝和5g纳米活性氧化锌(细度以320目湿筛残余物，细度≤0.2%）在密炼机中混炼成团，然后在捏合机中进行捏炼，捏炼时将3g纯度≥97%的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入并混合均匀，捏炼的温度为150℃，捏炼真空度为0.06MPa，捏炼时间为2h，捏炼后降温至40℃薄通停放48h,然后加入1g环氧基硅烷偶联剂和1g色母料经薄通滤胶后得到环氧基改性硅橡胶。将该环氧基改性硅橡胶作为原材料在与实施例1同等环境和条件下生产规格相同的复合绝缘子，然后对外绝缘伞套和芯棒间的粘结度进行测试，得到498N/根的抽出力（参照，GB/T14450-2008试验方法）。
对比例1
以八甲基环四硅氧烷（D4）为原料合成的甲基乙烯基硅橡胶为胶料，选取在分子量为60-65万、乙烯基含量为0.07-0.15mol%的甲基乙烯基硅橡胶为例。
将甲基乙烯基硅橡胶100g、30g比表面积为150-300m３/g的气相白炭黑、1g羟基含量为3.6-4.5%的羟基硅油、2g氢含量为≥1.58%的含氢硅油、100g中位粒径为5㎛的活性氢氧化铝和2g纳米活性氧化锌(细度以320目湿筛残余物，细度≤0.2%）在密炼机中混炼成团，然后在捏合机中进行捏炼，捏炼的温度为140℃，捏炼真空度为0.08MPa，捏炼时间为3h，捏炼后降温至40℃薄通停放48h,然后加入0.5g环氧基硅烷偶联剂和0.5g色母料经薄通滤胶后得到环氧基改性硅橡胶。将该环氧基改性硅橡胶作为原材料在与实施例1同等环境和条件下生产规格相同的复合绝缘子，并生产之前，在芯棒的表面人工涂刷2g环氧基硅烷偶联剂，然后对外绝缘伞套和芯棒间的粘结度进行测试，得到350N/根的抽出力（参照，GB/T14450-2008试验方法）。
对比例2
以八甲基环四硅氧烷（D4）为原料合成的甲基乙烯基硅橡胶为胶料，选取在分子量为66-70万、乙烯基含量为0.16-0.24mol%的甲基乙烯基硅橡胶为例。
将甲基乙烯基硅橡胶100g、60g比表面积为150-300m３/g的气相白炭黑、8g羟基含量为3.6-4.5%的羟基硅油、10g氢含量为≥1.58%的含氢硅油、300g中位粒径为5㎛的活性氢氧化铝和10g纳米活性氧化锌(细度以320目湿筛残余物，细度≤0.2%）在密炼机中混炼成团，然后在捏合机中进行捏炼，捏炼的温度为175℃，捏炼真空度为0.04MPa，捏炼时间为1h，捏炼后降温至40℃薄通停放48h,然后加入2g环氧基硅烷偶联剂和2g色母料经薄通滤胶后得到环氧基改性硅橡胶。将该环氧基改性硅橡胶作为原材料在与实施例1同等环境和条件下生产相同规格复合绝缘子，并生产之前，在芯棒的表面人工涂刷5g环氧基硅烷偶联剂，然后对外绝缘伞套和芯棒间的粘结度进行测试，得到340N/根的抽出力（参照，GB/T14450-2008试验方法）。
对比例3
以八甲基环四硅氧烷（D4）为原料合成的甲基乙烯基硅橡胶为胶料，选取在分子量为60-70万、乙烯基含量为0.07-0.12mol%的甲基乙烯基硅橡胶为例。
将甲基乙烯基硅橡胶100g、40g比表面积为150-300m３/g的气相白炭黑、4g羟基含量为3.6-4.5%的羟基硅油、5g氢含量为≥1.58%的含氢硅油、200g中位粒径为5㎛的活性氢氧化铝和5g纳米活性氧化锌(细度以320目湿筛残余物，细度≤0.2%）在密炼机中混炼成团，然后在捏合机中进行捏炼，捏炼的温度为150℃，捏炼真空度为0.06MPa，捏炼时间为2h，捏炼后降温至40℃薄通停放48h,然后加入1g环氧基硅烷偶联剂和1g色母料经薄通滤胶后得到环氧基改性硅橡胶。将该环氧基改性硅橡胶作为原材料在与实施例1同等环境和条件下生产规格相同的复合绝缘子，并生产之前，在芯棒的表面人工涂刷3g环氧基硅烷偶联剂，然后对外绝缘伞套和芯棒间的粘结度进行测试，得到345N/根的抽出力（参照，GB/T14450-2008试验方法）。
数据对比：通过以上实施例和对比例的数据对比，可以得出，本发明的技术方案能够明显提高硅橡胶外绝缘伞套与芯棒间的粘结度。