一种杀藻抑菌的硅橡胶绝缘材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种杀藻抑菌的硅橡胶绝缘材料，包括硫化硅橡胶，所述硫化硅橡胶中含有担载了抗微生物剂金属/金属离子的复合气凝胶。一种制备所述硅橡胶绝缘材料的方法，包括将担载了抗微生物剂金属/金属离子的复合气凝胶添加到制备硫化硅橡胶的原料中，经过混炼和硫化成型而获得所述硅橡胶绝缘材料。该绝缘材料能有效预防硅橡胶表面微生物的生长，避免生物膜的形成，使复合绝缘材料免受微生物腐蚀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电绝缘材料，特别是涉及一种杀藻抑菌的硅橡胶绝缘材料及制备方法。
技术介绍
硅橡胶材料(主要指高温硫化复合材料和室温硫化复合材料)在高电压外绝缘领域被广泛地应用。但是随着硅橡胶材料在全国、全世界范围内得到更加广泛的应用,它也在不同环境中暴露出多样化的问题。在我国四川、云南、广西、广东等地都发现了不同程度的外绝缘设备表面生长藻类及真菌的现象。由于藻类、真菌、细菌本身属于微生物，当环境适宜时，其繁殖速度为指数级，甚至形成共生体生物膜。当寄生物大量繁殖时，硅橡胶材料的憎水性能、电气性能、机械性能、物化性能都会受到挑战，提高闪络风险，危及到外绝缘设备的绝缘可靠性。目前有提出阻燃剂硼酸锌、二氯辛基异噻唑啉酮能抑制寄生物在硅橡胶复合绝缘子表面的生长，也有提出其他杀藻抑菌添加剂，通过掺杂制备防青苔型防污闪涂料，但添加抗微生物剂后，硅橡胶的体积电导率明显增大。虽然尝试通过在复合绝缘材料中添加少量抗微生物剂来抑制寄生物的生长，但尚未研制出抗寄生物生长性能和绝缘性能等都能达标、且满足长期运行条件的新型复合绝缘材料。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种杀藻抑菌的硅橡胶绝缘材料及制备方法，该绝缘材料能有效预防硅橡胶表面微生物的生长，避免生物膜的形成，使复合绝缘材料免受微生物腐蚀。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种杀藻抑菌的硅橡胶绝缘材料，包括硫化硅橡胶，所述硫化硅橡胶中含有担载了抗微生物剂金属/金属离子的复合气凝胶。进一步地：所述复合气凝胶是由含金属离子前驱体或纳米金属颗粒的抗微生物剂溶液进入二氧化硅气凝胶介孔中，除去溶剂后得到的填充有抗微生物剂的复合气凝胶。所述抗微生物剂包括噻唑类化合物，作为所述抗微生物剂的载体的复合气凝胶包括具有中空介孔囊泡结构的氧化硅或具有球状颗粒形貌和外壳具有多孔结构的氧化硅。所述抗微生物剂包括十四烷基二甲基苄基氯化铵和/或4,5-二氯-N-辛基-3-异噻唑啉酮，所述十四烷基二甲基苄基氯化铵占所述硫化硅橡胶总质量分数的比例为0.015％wt；所述4,5-二氯-N-辛基-3-异噻唑啉酮占所述硫化硅橡胶总质量分数的比例为0.03％wt。所述硫化硅橡胶由包括基胶、填料、交联剂和所述复合气凝胶的原料经过交联反应形成，所述基胶为聚二甲基硅氧烷，所述填料包括白炭黑填料和Al2O3·3H2O填料。所述硫化硅橡胶的原料还包括硅油、阻燃剂、偶联剂、脱模剂、结构控制剂中的一种或多种。一种制备所述硅橡胶绝缘材料的方法，包括将担载了抗微生物剂金属/金属离子的复合气凝胶添加到制备硫化硅橡胶的原料中，经过混炼和硫化成型而获得所述硅橡胶绝缘材料。还包括制备所述复合气凝胶的过程，其包括以下步骤：1)二氧化硅溶胶的制备：先在烧杯中分别加入适量TEOS、EtOH、DMF混合，然后将适量用盐酸酸化的去离子水加入上述溶液中，优选地，在50℃恒温加热搅拌后，再将所需量的氨水与适量乙醇加入到上述溶胶体系中，搅拌均匀；2)将上述溶胶静置得到醇凝胶；3)使醇凝胶老化，优选地，通过溶剂替换将醇凝胶中少量的水及催化剂替换出来，更优选地，在醇凝胶中加入适量的无水乙醇浸泡24h进行溶剂替换，共3次；4)干燥二氧化硅凝胶，优选地，采用分段恒温干燥，更优选地，将老化过的凝胶分别在30℃、40℃、50℃、60℃、80℃下恒温干燥24小时，将溶剂去除；5)将二氧化硅气凝胶放入含有抗微生物剂金属/金属离子颗粒的溶液中，通过扩散效应，含有抗微生物剂金属/金属离子颗粒的溶液进入气凝胶介孔中，除去溶剂，得到填充有抗微生物剂的复合气凝胶。所述混炼包括捏合、密炼、研磨，在捏合工序中，将白炭黑粒子和复合气凝胶放置在基胶上，添加防结构化羟基硅油后，进行机械捏合；在密炼工序中，将捏合的胶料放入密炼机内进行搅拌，再将填料放置在胶料上，然后施加机械压力强行填入内有补强剂的胶料内；在研磨工序中，对密炼好的料进行研磨和分散；所述硫化包括对料添加交联剂和硅烷偶联剂，使料进行交联反应，优选地，恒温加热8～15h，温度70～80℃。一种电力绝缘设备，所述电力绝缘设备具有所述的硅橡胶绝缘材料，优选地，所述电力绝缘设备为复合绝缘子。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种可抑制寄生物在其表面生长的新型复合绝缘材料(如涂层材料)，其是一种硅橡胶绝缘材料，硅橡胶绝缘材料中含有担载了抗微生物剂金属/金属离子的复合气凝胶，该硅橡胶材料具有强效杀藻抑菌能力，可减少不低于60％的寄生物覆盖量，防寄生物生长有效期至少3年,同时，该材料具有与传统RTV类似的绝缘性能、机械性能、憎水性能和物化性能，自身运行寿命至少5年。本专利技术制备方法制备的复合硅橡胶材料能够保持良好的外绝缘性能，实现与传统RTV和HTV类似的绝缘性能、机械性能、憎水性能和物化性能，且能达到长效防治微生物生长的效果；该制备工艺简单可行，可以以多孔二氧化硅为载体，添加药物制剂。该绝缘材料适用于批量生产，仅通过一次制备即可达到防治效果。优选的长效杀藻抗菌剂，其副产物及化合物本身对硅橡胶材料的基胶和填料无任何副反应，新型绝缘材料稳定性好。附图说明图1为本专利技术一种实施例的氧化硅气凝胶的制备流程图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。参阅图1，在一种实施例中，一种杀藻抑菌的硅橡胶绝缘材料，包括硫化硅橡胶，所述硫化硅橡胶中含有担载了抗微生物剂金属/金属离子的复合气凝胶。在优选的实施例中，所述复合气凝胶是由含金属离子前驱体或纳米金属颗粒的抗微生物剂溶液进入二氧化硅气凝胶介孔中，除去溶剂后得到的填充有抗微生物剂的复合气凝胶。在优选的实施例中，所述抗微生物剂包括噻唑类化合物，作为所述抗微生物剂的载体的复合气凝胶包括具有中空介孔囊泡结构的氧化硅或具有球状颗粒形貌和外壳具有多孔结构的氧化硅。针对防生物污染采用的噻唑类化合物等抗寄生物剂的释放性能调制问题，采用氧化硅载体材料对这些抗寄生物离子进行封装，并进行释控调节。主要是根据载体材料的释放孔道大小、封堵的调节、孔道走向进行优化。优选采用孔道可控的两种载体材料，包括具有中空介孔囊泡结构的氧化硅和具有球状颗粒形貌和外壳具有多孔结构的氧化硅，这些载体能够对离子及化合物担载量、活度和扩散动力学进行较好的控制，克服无机抗寄生物剂的释控关键难题，为室温硫化硅橡胶涂层或高温硫化硅橡胶提供长效杀藻抗菌功能。在优选的实施例中，所述抗微生物剂包括十四烷基二甲基苄基氯化铵和/或4,5-二氯-N-辛基-3-异噻唑啉酮，所述十四烷基二甲基苄基氯化铵占所述硫化硅橡胶总质量分数的比例为0.015％wt；所述4,5-二氯-N-辛基-3-异噻唑啉酮占所述硫化硅橡胶总质量分数的比例为0.03％wt。在优选的实施例中，所述硫化硅橡胶由包括基胶、填料、交联剂和所述复合气凝胶的原料经过交联反应形成，所述基胶为聚二甲基硅氧烷，所述填料包括白炭黑填料和Al2O3·3H2O填料。在优选的实施例中，所述硫化硅橡胶的原料还包括硅油、阻燃剂、偶联剂、脱模剂、结构控制剂中的一种或多种。以及结合附图进一步描述本专利技术的制备方法具体实施例。1.多孔二氧化硅制备多孔材料是指是指具有一定尺寸和数量的孔隙结构的材料，孔隙结构作为有用的结构存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种杀藻抑菌的硅橡胶绝缘材料，其特征在于,包括硫化硅橡胶，所述硫化硅橡胶中含有担载了抗微生物剂金属/金属离子的复合气凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种杀藻抑菌的硅橡胶绝缘材料，其特征在于,包括硫化硅橡胶，所述硫化硅橡胶中含有担载了抗微生物剂金属/金属离子的复合气凝胶。2.如权利要求1所述的硅橡胶绝缘材料，其特征在于,所述复合气凝胶是由含金属离子前驱体或纳米金属颗粒的抗微生物剂溶液进入二氧化硅气凝胶介孔中，除去溶剂后得到的填充有抗微生物剂的复合气凝胶。3.如权利要求1所述的硅橡胶绝缘材料，其特征在于,所述抗微生物剂包括噻唑类化合物，作为所述抗微生物剂的载体的复合气凝胶包括具有中空介孔囊泡结构的氧化硅或具有球状颗粒形貌和外壳具有多孔结构的氧化硅。4.如权利要求1所述的硅橡胶绝缘材料，其特征在于,所述抗微生物剂包括十四烷基二甲基苄基氯化铵和/或4,5-二氯-N-辛基-3-异噻唑啉酮，所述十四烷基二甲基苄基氯化铵占所述硫化硅橡胶总质量分数的比例为0.015％wt；所述4,5-二氯-N-辛基-3-异噻唑啉酮占所述硫化硅橡胶总质量分数的比例为0.03％wt。5.如权利要求1至4任一项所述的硅橡胶绝缘材料，其特征在于,所述硫化硅橡胶由包括基胶、填料、交联剂和所述复合气凝胶的原料经过交联反应形成，所述基胶为聚二甲基硅氧烷，所述填料包括白炭黑填料和Al2O3·3H2O填料。6.如权利要求5所述的硅橡胶绝缘材料，其特征在于,所述硫化硅橡胶的原料还包括硅油、阻燃剂、偶联剂、脱模剂、结构控制剂中的一种或多种。7.一种制备如权利要求1至6任一项所述的硅橡胶绝缘材料的方法，其特征在于,包括将担载了抗微生物剂金属/金属离子的复合气凝胶添加到制备硫化硅橡胶的原料中，经过混炼和硫化成型而获得所述硅橡胶绝缘材料。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世芳，贾志东，欧阳小刚，刘芮彤，范维，杨滢璇，杨璐羽，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：广东;44