一种聚氨酯改性的橡胶复合材料、制备方法及其在避雷器复合外套中的应用技术

本发明专利技术提供一种聚氨酯改性的橡胶复合材料、制备方法及其在避雷器复合外套中的应用。所述聚氨酯改性的橡胶复合材料，包括A组份：甲基乙烯基硅橡胶100份、低密度聚乙烯15～30份、乙烯

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯改性的橡胶复合材料、制备方法及其在避雷器复合外套中的应用


[0001]本专利技术涉及一种聚氨酯改性的橡胶复合材料、制备方法及其在避雷器复合外套中的应用，属于硅橡胶制备


技术介绍

[0002]复合外套避雷器是由硅橡胶复合外套、环氧管、电阻片、内腔填充物和连接金具等组件构成的综合体。复合外套避雷器与瓷外套避雷器相比，具有体积小、重量轻、密封及耐污性能强、以及良好的防爆性能和耐候性等优点，因此复合外套避雷器已广泛应用于电力系统。
[0003]现在避雷器的复合外套材料往往因运行年久而出现硬化、脆化，甚至开裂等问题，严重影响复合外套避雷器绝缘性能和力学性能。目前对硅橡胶绝缘子改性的研究很多，主要的是通过硅橡胶共混物改性和添加补强填料改性这两种。共混物改性配合补强填料来改性硅橡胶对性能有很大的改善，如常用硅橡胶和低密度聚乙烯共混来提高了硅橡胶的电性能和力学性能，但此共混需要添加相容剂，相容剂的添加降低了硅橡胶的耐热性。因此，如何得到耐热性、电性能和力学性能良好的复合外套材料，是现阶段的主要研究方向。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种聚氨酯改性的橡胶复合材料、制备方法及其在避雷器复合外套中的应用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种聚氨酯改性的橡胶复合材料，包括A组份和B组份，所述A组份与B组份以重量份为300:0.5～14的比例进行混合；
[0007]所述A组份包括如下重量份的原料：甲基乙烯基硅橡胶100份、低密度聚乙烯15～30份、乙烯
‑
醋酸乙烯酯共聚物7～13份、白炭黑45～50份、聚二甲基硅氧烷8～12份、2,5
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二甲基
‑
2,5
‑
二(叔丁基过氧基)己烷2～3份、氢氧化铝100～120份、氧化锌3～4份、硬脂酸4～6份、硅烷偶联剂3～4份；
[0008]所述B组份为聚氨酯预聚体，包括如下重量份的原料：异佛尔酮二异氰酸酯39～40份、聚醚多元醇35～37份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.02份、甲基丙烯酸
‑2‑
羟乙酯23～24份、偶氮二异丁腈0.04～0.06份。
[0009]所述白炭黑为气相法白炭黑。
[0010]所述甲基乙烯基硅橡胶的分子量为500000～700000；乙烯基的摩尔分数含量为0.08％。
[0011]所述低密度聚乙烯的分子量为100000～500000；密度为0.925g/cm3。
[0012]所述聚二甲基硅氧烷是羟基封端的聚二甲基硅氧烷，粘度为40cst。
[0013]所述聚醚多元醇为聚乙二醇、聚四氢呋喃或聚氧化丙烯二醇，分子量为1000～
10000。
[0014]所述的聚氨酯改性的橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0015](1)按原料组成称取各原料，备用；
[0016](2)先将甲基乙烯基硅橡胶加入开炼机，然后将白炭黑、聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸混合均匀后加入到开炼机；混炼温度为125～130℃，混炼时间为8～10min，待塑化均匀后加入低密度聚乙烯、乙烯
‑
醋酸乙烯酯共聚物，继续混炼5～7min，出片，得混炼胶，备用；
[0017](3)在55～58℃下，将混炼胶与聚氨酯预聚体加入开炼机混炼5～7min，然后加入2,5
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二甲基
‑
2,5
‑
二(叔丁基过氧基)己烷和氢氧化铝继续混炼8～10min，出片，备用；
[0018](4)在平板硫化机上进行一段硫化，压力为9～10MPa、时间为8～10min、温度为170～175℃；一段硫化结束后继续在平板硫化机上进行二段硫化，硫化温度为180～185℃，时间为45～50min，即得聚氨酯改性的橡胶复合材料。
[0019]所述聚氨酯预聚体的制备方法包括如下步骤：
[0020](1)按原料组成称取各原料，备用；
[0021](2)将异佛尔酮二异氰酸酯与聚醚多元醇加入到烧瓶中，将烧瓶放入50～55℃的水浴中并搅拌，待聚醚多元醇溶解后，再加入二月桂酸二丁基锡，搅拌5～30min，得到浑浊的混合液C，备用；
[0022](3)将偶氮二异丁腈加入到甲基丙烯酸
‑2‑
羟乙酯中配置成溶液D，备用；
[0023](4)搅拌混合液C，使其维持在浑浊状态，再加入溶液D，继续搅拌20～60min，得聚氨酯预聚体。
[0024]所述的聚氨酯改性的橡胶复合材料在避雷器复合外套中的应用。
[0025]本专利技术有益效果：
[0026]本专利技术聚氨酯改性的橡胶复合材料是在硅橡胶与低密度聚乙烯共混的基础上加入少量的自制聚氨酯预聚体得到，使聚氨酯预聚体和硅橡胶形成互穿网络结构。与硅橡胶/低密度聚乙烯共混胶相比，添加了聚氨酯预聚体的共混胶，其相容性增加，耐热性和力学性能增大。
[0027]本专利技术以甲基乙烯基硅橡胶作为基胶；加入低密度聚乙烯与硅橡胶共混来提高复合外套避雷器的聚氨酯改性材料的力学性能；氢氧化铝作为阻燃剂；乙烯
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醋酸乙烯酯共聚物作为低密度聚乙烯与硅橡胶共混的相容剂，提高相容性；加入白炭黑提高复合外套避雷器的聚氨酯改性材料的耐热性能、韧性、拉伸强度；羟基封端的聚二甲基硅氧烷作为结构控制剂，控制混炼胶与白炭黑之间的结构化作用，改善硅橡胶加工性能，延长胶料的存放时间；2,5
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二甲基
‑
2,5
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二(叔丁基过氧基)己烷作为硫化剂，起交联作用；氧化锌作为补强剂；硬脂酸作为硫化促进剂；偶联剂作为表面改性剂，提高加工性能。
[0028]本专利技术原料组成中B组份以异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚多元醇、甲基丙烯酸
‑2‑
羟乙酯作为反应物；二月桂酸二丁基锡作为催化剂，起催化作用；偶氮二异丁腈作为引发剂，引发聚合。B组份中的原料合成的为聚氨酯预聚体，将合成的聚氨酯预聚体与A组份的硅橡胶共混，使硅橡胶与聚氨酯预聚体形成互穿网络结构，以改善复合外套避雷器材料的耐热性能及力学性能。
[0029]本专利技术的聚氨酯改性的橡胶复合材料，在体积电阻率、外延起始分解温度、拉伸强
度和断裂伸长率数据中表现出了较好的绝缘性、耐候性和力学性能，适合用于避雷器的复合外套。
具体实施方式
[0030]以下结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。如无特别说明，实施例中所涉及的仪器设备均为常规仪器设备；涉及试剂均为市售常规试剂；涉及试验方法为常规方法。
[0031]本实施例部分原料的性能如下：
[0032]甲基乙烯基硅橡胶C2H3[Si(CH3)2O]n
[Si(CH3)(C2H3)O]m
C2H3：分子量为500000～700000；乙烯基的摩尔分数含量0.08％。
[0033]低密度聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯改性的橡胶复合材料，其特征在于，包括A组份和B组份，所述A组份与B组份以重量份为300:0.5～14的比例进行混合；所述A组份包括如下重量份的原料：甲基乙烯基硅橡胶100份、低密度聚乙烯15～30份、乙烯
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醋酸乙烯酯共聚物7～13份、白炭黑45～50份、聚二甲基硅氧烷8～12份、2,5
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二甲基
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2,5
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二(叔丁基过氧基)己烷2～3份、氢氧化铝100～120份、氧化锌3～4份、硬脂酸4～6份、硅烷偶联剂3～4份；所述B组份为聚氨酯预聚体，包括如下重量份的原料：异佛尔酮二异氰酸酯39～40份、聚醚多元醇35～37份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.02份、甲基丙烯酸
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羟乙酯23～24份、偶氮二异丁腈0.04～0.06份。2.如权利要求1所述的聚氨酯改性的橡胶复合材料，其特征在于，所述白炭黑为气相法白炭黑。3.如权利要求1所述的聚氨酯改性的橡胶复合材料，其特征在于，所述甲基乙烯基硅橡胶的分子量为500000～700000；乙烯基的摩尔分数含量为0.08％。4.如权利要求1所述的聚氨酯改性的橡胶复合材料，其特征在于，所述低密度聚乙烯的分子量为100000～500000；密度为0.925g/cm3。5.如权利要求1所述的聚氨酯改性的橡胶复合材料，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷是羟基封端的聚二甲基硅氧烷，粘度为40cst。6.如权利要求1所述的聚氨酯改性的橡胶复合材料，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚乙二醇、聚四氢呋喃或聚氧化丙烯二醇，分子量为1000～10000。7.如权利要求1所述的聚氨酯改性的橡胶复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：周立明，方少明，高丽君，李莹，黄海，靳国青，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：