无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法与流程

本发明涉及橡胶材料，具体是无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法。

背景技术：

1、在电力变压器设备中，橡胶密封制品的作用非常关键，行业内对电力变压器密封橡胶的质量和性能要求越来越高，主要体现在：第一、因为变压器内部充满了变压器油，橡胶材料要与变压器油直接接触，所以，一方面，要求橡胶材料具有优良的耐变压器油性能，以防止其被变压器油浸泡后，硬度和体积变化小，导致密封性能下降；另一方面，要求橡胶材料应与变压器油相容性好，防止橡胶材料内部大量的小分子物质析出到变压器油中，导致油的介电损耗因数、击穿电压值和界面张力值发生明显变化以及变压器油的绝缘性能下降，从而危害到电力变压器的安全可靠运行。第二、变压器设备中的部分橡胶密封制品直接暴露在户外露天环境中，需要具备较好的耐高温、耐低温和抗臭氧老化性能。第三、橡胶材料需要具备较好的抗压缩永久变形性能，以保证橡胶密封制品具有长久密封效果。第四、变压器长期工作时产生的热量以及运行过程中发生的故障或意外，都有可能引发火灾，随着近几年火灾事故频发，电力变压器设备制造厂家也陆续对橡胶密封制品的阻燃性能提出了要求。

2、目前，电力变压器设备所使用的橡胶密封制品的材料包括丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和氟橡胶，这三种材料各有优缺点，其中：丁腈橡胶耐变压器油性能和耐低温性能优良，但是，其耐高温性能、抗臭氧老化性能、抗压缩永久变形性能和阻燃性差；丙烯酸酯橡胶耐变压器油性能、耐高温性能和抗臭氧老化性能优良，但耐低温性能、抗压缩永久变形性能和阻燃性能差；氟橡胶耐变压器油性能、耐高温性能、抗臭氧老化性能、抗压缩永久变形性能和阻燃性能优良，但耐低温性能差。因此，亟需一种兼具优良的耐变压器油、耐高温、耐低温、抗臭氧老化、抗压缩永久变形和阻燃性能的橡胶材料，以满足电力变压器设备对橡胶密封制品性能的要求。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法，制备出了兼具优良的耐低温、耐高温、耐变压器油、抗臭氧老化和阻燃性的氢化丁腈橡胶复合物，与变压器油具有良好的相容性。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤1、以重量份计，称取氢化丁腈橡胶100份、补强剂50～60份、聚丙烯腈预氧化纤维20～40份、环氧胶液3～10份、无卤阻燃剂20～60份、增塑剂10～15份、防老剂1～3份和硫化剂4～10份；

5、所述无卤阻燃剂是由改性氧化铝和阻燃剂按照质量比1：1混合而成；

6、步骤2、将步骤1称取的氢化丁腈橡胶、补强剂、聚丙烯腈预氧化纤维、环氧胶液、无卤阻燃剂、增塑剂和防老剂依次加入密炼机进行密炼，得到混炼胶；

7、步骤3、先将混炼胶放入开炼机，再加入步骤1称取的硫化剂，待硫化剂完全混入混炼胶，薄通，得到混炼均匀的半成品胶料；

8、步骤4、先将半成品胶料置于模具中，通过模压硫化机，在压强为8～12mpa和温度为170～185℃的条件下，硫化400～1000s，再置于干燥箱，在140～160℃下，烘烤2～6h，得到无卤阻燃的氢化丁腈橡胶复合物。

9、进一步地，所述步骤1的氢化丁腈橡胶中丙烯腈占32％～36％，且其氢化度≤2％。

10、进一步地，所述步骤1的补强剂为n550炭黑、n660炭黑、n774炭黑中的任意一种或多种。

11、进一步地，所述步骤1的增塑剂为tp-95、rs-700、totm中的任意一种或多种。

12、进一步地，所述步骤1的防老剂为防老剂445、防老剂rd或防老剂mb中的任意一种或多种。

13、进一步地，所述硫化剂由以重量份计的2，5-二甲基-2，5双(叔丁基过氧基)己烷3～8份和n，n’-间苯撑双马来酰亚胺1～2份混合而成。

14、进一步地，所述步骤1的改性氧化铝由如下方法制得：

15、步骤1.1、按照质量比为70：1，取氧化铝粉末和聚乙二醇，加入蒸馏水，得到氧化铝分散液；

16、步骤1.2、按照质量比为1：14取椰子油酸和正丁醇混合，得到正丁醇溶液；

17、步骤1.3、先按照质量比为1：5将氧化铝分散液和正丁醇溶液混合，在搅拌条件下，共沸蒸馏，再将滤饼进行洗涤，然后放入无水乙醇，超声波分散至无水乙醇完全挥发，依次干燥和研磨，得到改性氧化铝。

18、进一步地，所述步骤1的阻燃剂为克火龙np-100。

19、进一步地，所述步骤2的密炼时间为15～25min。

20、进一步地，所述步骤3的薄通时间为5～10min。

21、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

22、本发明考虑到氢化丁腈橡胶属于易燃橡胶，而聚丙烯腈预氧化纤维具有柔韧性好、耐腐蚀、耐高温、阻燃性能优异等特点，但其具有表面活性低、与橡胶基体相容性差的缺点，在一定程度上限制了其在橡胶中的大量应用，通过加入环氧胶液，可以改善聚丙烯腈预氧化纤维与橡胶基体的相容性；加之，改性氧化铝在橡胶基体中具有较好的分散性和相容性，其通过占据橡胶基体分子链原有的空间，使得橡胶分子链段在某种程度上被固定化，聚合物界面区域内的分子链运动受到限制，橡胶分子链段不能与油料充分接触，从而使橡胶复合物的耐油性大大提升；此外，增塑剂改善了橡胶基体的加工特性，防老剂提高赋予橡胶复合物良好的耐老化性能。综上，本发明制备的无卤阻燃的氢化丁腈橡胶复合物不仅与变压器油具有良好的相容性，而且兼具优良的耐低温性能、耐高温性能、耐变压器油性能、抗臭氧老化性能和阻燃性能，完全可以取代现有的丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和氟橡胶，用于制作电力变压器设备中的橡胶密封制品，且具有更加优异的密封性能，由于制备工艺简单，因此，可以使用橡胶行业的通用加工设备进行工业化批量生产，具有更广阔的应用前景。

23、本发明以炭黑为补强剂，使橡胶材料的硬度、机械强度大幅增加，且通过控制聚丙烯腈预氧化纤维、改性氧化铝和阻燃剂克火龙np-100的添加量，进一步增强了氢化丁腈橡胶复合物的阻燃性和力学性能；采用过氧化物交联剂为硫化剂，能够使橡胶大分子链间发生化学反应，生成三维网络结构，使氢化丁腈橡胶复合物具有优异的硬度、机械强度和弹性。

24、采用共沸蒸馏法，用椰子油酸对氧化铝粉末进行表面改性处理，使氧化铝表面由亲水性变为疏水性，有效提高了氧化铝在橡胶基体中的分散性和相容性。

技术特征：

1.无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1的氢化丁腈橡胶中丙烯腈占32％～36％，且其氢化度≤2％。

3.根据权利要求1所述的无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1的补强剂为n550炭黑、n660炭黑、n774炭黑中的任意一种或多种。

4.根据权利要求1所述的无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1的增塑剂为tp-95、rs-700、totm中的任意一种或多种。

5.根据权利要求1所述的无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1的防老剂为防老剂445、防老剂rd或防老剂mb中的任意一种或多种。

6.根据权利要求1所述的无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法，其特征在于，所述硫化剂由以重量份计的2，5-二甲基-2，5双(叔丁基过氧基)己烷3～8份和n，n’-间苯撑双马来酰亚胺1～2份混合而成。

7.根据权利要求1所述的无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1的改性氧化铝由如下方法制得：

8.根据权利要求1所述的无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1的阻燃剂为克火龙np-100。

9.根据权利要求1所述的无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法，其特征在于，所述步骤2的密炼时间为15～25min。

10.根据权利要求1所述的无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法，其特征在于，所述步骤3的薄通时间为5～10min。

技术总结
本发明公开了无卤阻燃且耐变压器油的氢化丁腈橡胶复合物的制备方法，包括步骤：1、称取氢化丁腈橡胶、补强剂、聚丙烯腈预氧化纤维、环氧胶液、无卤阻燃剂、增塑剂和防老剂依次加入密炼机进行密炼，得到混炼胶；2、先将混炼胶放入开炼机，再加入硫化剂，待硫化剂完全混入混炼胶，薄通，得到混炼均匀的半成品胶料；3、先将半成品胶料置于模具中，通过模压硫化机，在压强为8～12MPa和温度为170～185℃的条件下，硫化400～1000s，再置于干燥箱，在140～160℃下，烘烤2～6h，得到无卤阻燃的氢化丁腈橡胶复合物，兼具优良的耐低温、耐高温、耐变压器油、抗臭氧老化和阻燃性，与变压器油具有良好的相容性。

技术研发人员：冀建波,叶长青,韦志敏,冯婧,侯亚楠,安静,盛国辉,娄楼
受保护的技术使用者：西安向阳航天材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21