一种负载型硅橡胶耐漏电起痕剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种负载型硅橡胶耐漏电起痕剂及其制备方法和应用，该方法首先制备硅烷偶联剂改性白炭黑，再加入铂化合物，最后经洗涤、真空干燥后得负载型硅橡胶耐漏电起痕剂；其中，通过铂与含氮硅烷偶联剂络合并负载于白炭黑上，可有效提升铂与含氮硅烷的协同催化活性，使得其在硅橡胶中均匀稳定分散，铂与含氮硅烷偶联剂络合提高了其协同催化效应，且白炭黑作为硅橡胶常用的补强填料，其表面通过氢键作用吸附硅橡胶分子链，不但改善了硅橡胶的力学性能，还有利于铂与含氮硅烷偶联剂在电弧放电作用下催化硅橡胶分子链的交联反应，形成致密的保护层，避免电弧的侵蚀，本发明专利技术可显著提高硅橡胶的耐漏电起痕性能，原料廉价，制备简单，可工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种负载型硅橡胶耐漏电起痕剂及制备方法和应用
本专利技术涉及硅橡胶改性添加剂和硅橡胶电绝缘领域，特别涉及硅橡胶耐漏电起痕剂的改性，具体涉及一种负载型硅橡胶耐漏电起痕剂及其制备方法与应用。
技术介绍
电力系统的发展推动着绝缘材料不断更新换代。当前，硅橡胶因其优良的电气绝缘性能、耐候性、阻燃性能、疏水及疏水恢复性等成为高电压绝缘领域最具发展潜力和应用前景的绝缘材料之一。然而，硅橡胶绝缘材料在使用过程中，其表面会被环境中灰尘、潮露、雾气、雨水等污染，在不均匀强电场的作用下，产生泄漏电流、形成间隔的干带，进一步产生干带电弧放电，导致绝缘材料的起痕和蚀损(即漏电起痕)，致使材料绝缘失效。近年来，日益加重的空气污染、频频出现的恶劣天气以及电力系统不断提高的运行电压等级，使得绝缘材料的工作环境更为严苛，其漏电起痕破坏引起的电力系统故障愈加常见。因此，如何有效提高硅橡胶的耐漏电起痕性能是硅橡胶高电压绝缘材料在发展过程中亟需解决的重要问题。目前，主要通过添加耐漏电起痕助剂来提高硅橡胶的耐漏电起痕性能。常见的耐漏电起痕剂有三水合铝、氢氧化镁、氮化硼等无机填料或三聚氰胺氰脲酸盐、含氮硅烷偶联剂等有机添加剂(CN104130580A、US7851525B2、CN104974530A)。然而，无机填料通常添加量大(40wt％以上)，会大大损害硅橡胶的力学性能及其它性质。有机添加剂与硅橡胶的相容性不好，存在分散不佳的问题且小分子添加剂易迁移，均影响着硅橡胶在长时间服役过程中的性能稳定，存在一定的安全隐患。所以，研究一种高效的硅橡胶耐漏电起痕剂，用于制备兼具优良耐漏电起痕性能、力学性能和长效的稳定性的硅橡胶绝缘材料，具有重要的意义。
技术实现思路
为克服以上现有技术中的不足或缺陷，本专利技术针对现有硅橡胶耐漏电起痕剂高填充量的缺点，提供一种高效的负载型硅橡胶耐漏电起痕剂及其制备方法，能够实现对硅橡胶耐漏电起痕性能的高效改性，少量添加即可大大提升硅橡胶的耐漏电起痕性能，可使硅橡胶通过1A4.5级；同时，本专利技术还提供了所述负载型硅橡胶耐漏电起痕剂在硅橡胶及其并用胶中的应用。本专利技术所采取的技术方案是：一种负载型硅橡胶耐漏电起痕剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将硅烷偶联剂滴加至白炭黑溶液中，形成固含量2％～85％的混合液，在30～120℃下搅拌反应2～12小时；(2)向步骤(1)所得反应产物中加入铂化合物，在氮气保护反应0.5～6小时，反应温度为30～100℃；(3)将步骤(2)所得产物用溶剂洗涤抽滤、旋蒸、真空干燥，即得负载型硅橡胶耐漏电起痕剂。一种负载型硅橡胶耐漏电起痕剂的制备方法，包括以下步骤：(1)在硅烷偶联剂的溶液中加入铂化合物，在氮气保护反应0.5～6小时，反应温度为30～100℃；(2)向步骤(1)所得产物中加入白炭黑溶液，形成固含量2％～85％的混合液，在氮气保护及30～120℃下搅拌反应2～12小时；(3)将步骤(2)所得产物用溶剂洗涤抽滤、旋蒸、真空干燥，即得负载型硅橡胶耐漏电起痕剂。作为上述方案的进一步改进，所述白炭黑为气相法白炭黑或沉淀法白炭黑。作为上述方案的进一步改进，所述硅烷偶联剂的结构式为下述中的至少一种：其中R1、R2为-H、-(CH2)nCH3、-Ph或-(CH2)nNHCmH2m+1，n、m为0～8的整数；R3、R4为-CH3或-CH2CH3；i为0～2；R5为-NHCONR1R2或-NHC(＝NH)NR1R2。作为上述方案的进一步改进，所述硅烷偶联剂的质量为白炭黑的0.05～1.20倍。作为上述方案的进一步改进，所述铂化合物为氯铂酸的烯烃硅氧烷络合物、氯铂酸的四甲基二硅氧烷络合物、氯铂酸的异丙醇溶液或氯铂酸的四氢呋喃溶液中的一种，且铂化合物中铂的浓度为1500～4000ppm。作为上述方案的进一步改进，所述铂化合物的添加量为硅烷偶联剂质量的0.05～0.30倍。作为上述方案的进一步改进，所述溶剂为水、乙醇、甲醇、异丙醇、甲苯、丙酮、丁酮、乙醚、正己烷或醋酸乙酯中的至少一种。一种由上述制备方法制得的负载型硅橡胶耐漏电起痕剂。所述负载型硅橡胶耐漏电起痕剂在硅橡胶及其并用胶中的应用，包括如下：1)将甲基乙烯基硅橡胶、羟基硅油、气相法白炭黑、含氢硅油于捏合机中室温下混炼均匀，在150℃～180℃下捏合1～4h，再抽真空捏合1h，冷却到室温，得到硅橡胶基础胶料；2)再开炼机上将上述基础胶料、负载型硅橡胶耐漏电起痕剂以及2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷混炼均匀；再于160～170℃硫化0.1～0.5h成型，170～210℃二段硫化1～5h，得到耐漏电起痕硅橡胶。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术公开了一种负载型硅橡胶耐漏电起痕剂的制备方法，其中，铂与含氮硅烷偶联剂络合并负载于白炭黑上，可有效提升铂与含氮硅烷的协同催化活性，并使得其在硅橡胶中均匀稳定分散，铂与含氮硅烷偶联剂络合不仅提高了其协同催化效应，同时，白炭黑作为硅橡胶常用的补强填料，其表面通过氢键作用吸附硅橡胶分子链，不但改善了硅橡胶的力学性能，还有利于铂与含氮硅烷偶联剂在电弧放电作用下催化硅橡胶分子链的交联反应，形成致密的保护层，从而避免电弧的侵蚀，使得本专利技术制备的负载型硅橡胶耐漏电起痕剂对改善硅橡胶耐漏电起痕性能具有显著的效果。(2)本专利技术还公开了通过上述制备方法制得的负载型硅橡胶耐漏电起痕剂及其在硅橡胶和其并用胶中的应用，既克服了常用硅橡胶无机耐漏电起痕剂高填充量的缺点，能够实现对硅橡胶耐漏电起痕性能的高效改性，少量添加即可大大提升硅橡胶的耐漏电起痕性能，可使硅橡胶通过1A4.5级，同时负载型耐漏电起痕剂还起到硅橡胶补强的作用，有利于力学性能的提高；同时，本专利技术还克服了常用硅橡胶有机耐漏电起痕剂相容性差、易迁移失效的缺点，可保证硅橡胶在长期服役过程中的性能稳定，改性效果明显。本专利技术的原料廉价易得，制备工艺简便，易于实现大规模生产，具有很好的应用前景。附图说明图1a为实施例1中硅橡胶试样耐漏电起痕试验后的数码照片；图1b为对比例2中硅橡胶试样耐漏电起痕试验后的数码照片；图1c为实施例1中硅橡胶试样经70℃×48小时热水抽提再进行耐漏电起痕试验后的数码照片；图1d为对比例2中硅橡胶试样经70℃×48小时热水抽提再进行耐漏电起痕试验后的数码照片。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行具体描述，以便于所属
的人员对本专利技术的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本专利技术做进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述
技术实现思路
对本专利技术作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本专利技术的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。实施例1将20g气相法白炭黑(比表面积300m3/g)分散于300g蒸馏水中，加入4g的γ-氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷，于70℃下搅拌8小时。然后冷却、抽滤、乙醇洗涤和真空干燥8小时，得到改性气相法白炭黑。将改性气相法白炭黑和0.5g氯铂酸的异丙醇溶液(铂含量3000ppm)分散至100g无水乙醇中，于氮气保护和70℃下搅拌反应6小时。再冷却、抽滤、洗涤、真空干燥8小时，得到负载型硅橡胶耐漏电起痕剂。90质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载型硅橡胶耐漏电起痕剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硅烷偶联剂滴加至白炭黑溶液中，形成固含量2％～85％的混合液，在30～120℃下搅拌反应2～12小时；(2)向步骤(1)所得反应产物中加入铂化合物，在氮气保护反应0.5～6小时，反应温度为30～100℃；(3)将步骤(2)所得产物用溶剂洗涤抽滤、旋蒸、真空干燥，即得负载型硅橡胶耐漏电起痕剂。

【技术特征摘要】
1.一种负载型硅橡胶耐漏电起痕剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硅烷偶联剂滴加至白炭黑溶液中，形成固含量2％～85％的混合液，在30～120℃下搅拌反应2～12小时；(2)向步骤(1)所得反应产物中加入铂化合物，在氮气保护反应0.5～6小时，反应温度为30～100℃；(3)将步骤(2)所得产物用溶剂洗涤抽滤、旋蒸、真空干燥，即得负载型硅橡胶耐漏电起痕剂。2.一种负载型硅橡胶耐漏电起痕剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在硅烷偶联剂的溶液中加入铂化合物，在氮气保护反应0.5～6小时，反应温度为30～100℃；(2)向步骤(1)所得产物中加入白炭黑溶液，形成固含量2％～85％的混合液，在氮气保护及30～120℃下搅拌反应2～12小时；(3)将步骤(2)所得产物用溶剂洗涤抽滤、旋蒸、真空干燥，即得负载型硅橡胶耐漏电起痕剂。3.根据权利要求1或2所述的一种负载型硅橡胶耐漏电起痕剂的制备方法，其特征在于：所述白炭黑为气相法白炭黑或沉淀法白炭黑。4.根据权利要求1或2所述的一种负载型硅橡胶耐漏电起痕剂的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂的结构式为下述中的至少一种：R5CH2CH2CH2Si(OR3)3-i(R4)i其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宛涓，曾幸荣，潘志杰，赖学军，李红强，曹诗林，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44