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1、技术讲座 嘴 * t -因此， 对硅橡胶的性能要求是具有电绝缘性、耐漏电起 痕、耐电弧、耐候、阻燃、 耐低温及实用的物理 机械性能。其中，耐漏电起痕性和电蚀损性是最 重要的性能指标，通常都是按 I E C一5 8 7和 A S T M D 2 3 0 3 测定，我国相应的标准为 G B / T 6 5 5 3 -1 9 8 6 .漏电起痕是绝缘材料表面在有电位 差的部位形成炭化导电通路而使材料受到破坏的 一种现象。材料耐漏电起痕性的优劣主要取决于 材料的结构与添加剂的种类。硅橡胶的分子主链 由 S id键 构 成，S i-O 键 的键 能 高 达 4 5 0 叮/ m o l ; 因 而耐热性
2、好，即 使在高温下也只 产生不导电的S iq 残渣， 难以形成导电通路， 所以具有很好的耐漏电起痕性。与其它耐漏电起 痕材料一样， 添加氢氧化铝粉末可使硅橡胶的升 压法耐漏电起痕等级 ( S M A X )达到最高级 6 0 k V “ 一 4 0 。 例如: 在捏合机 ( B a n b u r y 搅拌)中， 加入 4 0 份粘度( 2 5 ， 下同) ( 2 0 - - 3 0 ) x 1 0 6 m P a - s 的 甲 基乙烯基硅橡胶生胶 ( C H 3 ) 2 S i0链节摩尔分 数9 9 . 7 7 %、 ( C H 3 ) ( C H 2 =C H ) S i0链节摩尔分 数
3、0 . 2 3 % ， 6 0 份粘度( 3 0 一1 2 0 ) x 1 0 6 m P a - s 的 甲 基乙烯基硅橡胶生胶 ( C H 3 ) 2 S i0链节摩尔分 数9 9 . 0 2 %, ( C H 3 ) ( C H 2 =C H ) S i 0键节摩尔分 数0 . 0 8 % ， 2 份粘度3 0 m P a “ s 的a ， 。一 二经 基聚二甲基硅氧烷，0 . 5 份乙烯基三乙氧基硅烷 ( V T E S ) , 3 5 份经二甲基环硅氧烷处理、比表面 积2 0 0 时电的气相法白 炭黑， 1 2 0 份平均粒径 1 JA M的氢氧化铝 ( A T H )及3 5份平均
4、粒径 1 0 JA M 的 粉碎石英粉， 室温下混炼均一; 再加入 0 . 3 份硬脂酸铝 ( 随意成分) 、0 . 8 8 份炭黑质量 分数为5 0 %的硅橡胶生胶黑色母胶、 1 . 2 5 份2 , 5 一 二甲 基一 2 , 5 一 二( 叔丁基过氧)乙烷 ( 简称双 二五) ， 在双辊炼胶机上混合均一， 在1 7 7 x 1 5 m i n 条件下热压成形。测其性能为: 邵尔A 硬度7 0 度， 拉伸强度5 . 9 M P a ， 伸长率1 8 8 ， 撕裂强度 B 1 4 . 9 k N / m，相对密度 1 . 5 6 ，电气 强度 2 1 MV / m，耐漏电起痕性 ( A S
5、T M一D 2 3 0 3 ) 3 0 0 m i n ，耐漏电起痕性 ( I E C一5 8 7 ) 4 . 5 k V ， 疏水恢复性2 4 h 。疏水恢复性是根据 硫化的硅橡胶试片 ( 1 5 2 . 4 m m x 1 5 2 . 4 m m x 1 . 9 m r n )的 表面经电晕处理前后水的接触角的 变化确定的。即经3 8 1 r c m间隙电晕放电4 0 次 后， 硅橡胶试片疏水性恢复的时间。 配方中V T E S 及A T H的添加量对硫化硅橡 胶的耐漏电起痕性及其它物理性能的影响见表 2 8 ， 其它成分及工艺条件不变。 收稿11 期:2 0 0 5 一1 0 一l l
6、o 第 5 期黄文润.混炼硅橡胶的配合技术 ( 五) 表2 8 V T E S 及A T H的用量对硅橡胶性能的影响 渡一757372717472 V T E S 用量 珊 i ll p 尔 A硬度拉伸强度 / N II a 电气强度 / MV. m- I 耐漏电起痕性 / mi n 门连nU 0自内0乙U 内J门J八 A T H用量 盼 1 0 0 1 0 0 6 . 8 6. 3 6. 7 1 9. 1 1 8 . 3 1 7. 2 由表2 8 可见，V T E S 及A T H的用量增加， 硅橡胶的耐漏电起痕性相应增加。硅烷偶联剂除 采用乙烯基三乙氧基硅烷外， 还可以用乙烯基三 甲氧基硅
7、烷、甲基丙烯酞氧丙基三甲氧基硅烷。 A T H的粒径应在1 0 u m以 下; 用量过多会影响 绝缘子部件的加工性， 适宜的 用量为1 0 0 份甲 基 乙烯基硅橡胶生胶中加5 0 - - 2 0 0 份。气相法白炭 黑为补强剂，适宜的用量为 1 0 0份硅橡胶中加 2 0 - - 8 0 份。配方中的石英粉为促进气相法白炭 黑与A T H在生胶中充分混合、分散及赋予硅橡 胶导热性的成分，混炼硅橡胶的着色剂可以根据 实际需要选择炭黑、红色氧化铁、黄色氧化铁、 黑色氧化铁及白色氧化钦。混炼硅橡胶的塑性值 应控制在2 5 0 一3 5 0 ，以便于成形加工。 采取2 种不同平均粒径且经硅烷处理的氢
8、氧 化铝组合使用，可以显著改善绝缘子的耐电晕 性、耐电弧性和耐漏电起痕性。即平均粒径为 0 . 5 -1 . 5 u m的 硅烷处理氢氧化铝与平均粒径为 8 -1 5 u m的硅烷处理氢氧化铝按质量比6 0 : 4 0 - 4 0 : 6 0 混合， 1 0 0 份甲基乙烯基硅橡胶生胶中的 总添加量为 1 0 0 -3 0 0 份。氢氧化铝的表面处理 剂可使用乙烯基三烷氧基硅烷、四甲 基二乙烯基 二硅氮烷、六甲 基二乙烯基三硅氮烷等含乙烯基 的 硅烷偶联剂; 1 g 处理后的氢氧化铝中含1 . 0 x 1 0 - 5 -1 . 0 x 1 0 - $ m o l 的乙 烯 基。 例如: 1 0
9、 0份 甲基 乙烯基硅橡胶 生胶 I ( C H 3 ) 2 ( C H 2 =C H ) S i ; 二 链节 摩尔分数0 . 0 2 5 %、 ( C H 3 ) ( C H 2 =C I-I ) S iO链节摩尔分数0 . 1 5 %、 ( C H 3 ) 2 S iO链节摩尔分数9 9 . 8 2 5 、 平均聚合度 约8 0 0 0 中， 加人5 份平均聚合度1 0 的a ,。一 二轻基 聚二 甲基 硅 氧烷，1 0份 比表 面积 2 0 0 m 2 奄的气相法白炭黑，1 1 0份平均粒径 8 xm 、 经乙烯基硅烷表面处理的氢氧化铝 ( ， 、 了夕于了卜 H 3 2 S T V
10、，日 本昭和电工公司) ， 7 0 份 平均粒径1 p m 、 表面经乙烯基硅烷处理的氢 氧化铝 ( ， 、 了夕于了卜 H 4 2 S T V ，日 本昭和电 工公司) ， 在加压密炼机中混炼，配成胶料 t o 胶料1 配方中， 将平均粒径8 JA M的 硅烷处理氢 氧化铝改为9 0 份， 平均粒径1 K m的 硅烷处理氢 氧化铝改为9 0 份， 其它条件不变， 配成胶料2 ; 胶料1 配方中， 将平均粒径8 j c m的 硅烷处理氢 氧化铝改为7 0 份， 平均粒径知m的 硅烷处理氢 氧化铝改为 1 1 0份，其它条件不变，配成胶料 3 ;为比较， 胶料1 配方中，将硅烷处理氢氧化 铝改为
11、未处理的氢氧化铝 ( 型号分别为H3 2 M 和H 4 2 M) ， 其它条件不变， 配成胶料4 ; 胶料 1 配方中， 仅使用1 8 0 份平均粒径8 t m的 硅烷 处理氢氧化铝， 其它成分不变，1 5 0热处理 3 h ， 配成胶料5 ; 胶料1 配方中， 仅使用1 8 0 份 平均料径1 p m的硅烷处理氢氧化铝， 5 份甲基 三甲基硅烷， 其它成分不变，1 5 0处理3 h , 配成胶料6 0 在胶料1 一6 中， 分别加人 1 . 0 份双二五质 量分数为4 0 %的双二五/ 甲基乙烯基硅橡胶生胶 / 气相法白 炭黑膏状物， 在双辊炼胶机上分散均 匀; 在1 6 5 x 1 .0
12、m in 条件下热压硫化成厚度为 2 m m及1 m m的试片，按下列方法评价性能， 结果列于表2 9 0 浸水后的质量变化:将尺寸为8 0 m m x 8 0 m m X 2 m m 的试片称其初期质量后， 在2 5 的去离子水中浸 1 0 0 h ; 取出后称其质量， 求其 质量变化。 浸水后的电性能变化:将 1 m m厚的试片在 测试电 性能后， 在2 5 的去离子水中浸 1 0 0 h ; 魂 ， 色 “ 才 料 第 2 0 卷 取出后测电 性能， 求其电性能变化。 浸酸后的物性变化:将同样试片放人2 5 的1 m o l / L 硝酸水溶液中浸泡 % h 后，再放人 去离子水中浸2
13、4 h ;取出后测其质量变化及物性 变化。 由表2 9 可见，不同粒径的氢氧化铝以适当 比 例混合能显著改善硅橡胶的耐湿性。 表2 9 氢氧化铝粒径对混炼硅橡胶耐湿性能的影响 胶料编号 初期性能 召 R 尔A硬度/ 度 拉伸强度/ M P a 伸长率/ % 体积电阻 率/ S 2 “ c m 电 气强度/ M V “ m 一 I 介电常 数 ( 6 0 H / ) 介质损耗因 数 ( 60H-z) 浸水后的性能 质量变化率/ % 体积电阻率/ S 1 - c m 电 气 强度 / MV-， 介电常数 ( 60Hz) 介质损耗因 数 ( 6 0 H z ) 浸硝酸后的性能 质量变化率/ % 召
14、R 尔A硬度/ 度 拉伸强度/ MP a 伸长率/ % 8 . 5 x 1 0 4 7 2 4 . 0 2 5 0 3 . 2 x1 0 4 3 2 3 . 6 0 . 0 3 7 2 7 0 3 . 8 2 9 0 3 . 8 x 1 0 1 4 2 9 3. 8 0. 0 4 3 5 6 5 3. 0 3 6 0 3 . 2 x 1 0 1 4 2 9 4. 2 0. 0 4 1 0 5 . 1 x 1 0 1 4 3 3 0. 0 3 8 00. 0 3 8 1 7 3 3. 3 2 0 0 5 . 1 x1 0 0 3 0 3 . 7 0 . 0 3 7 9 ，目n ，产.、 八jZ
15、0刀泪 介阴.、 尸八J门j +0 . 2 8 8 . 3 x 1 0 1 4 2 9 0. 0 5 6 2 +0 . 3 0 5 . 2 x 1 0 1 4 3 0 3 . 8 0 . 0 4 0 2 +0 . 2 5 4 . 2 x 1 0 10 2 9 3. 7 0 . 0 4 3 0 +0. 8 8 2 . 1 x 1 0 $ 1 5 9 . 8 0. 0 9 5 +0. 9 1 7 . 2 x 1 0 6 1 1 8. 5 0. 0 8 9 +0. 2 5 3 . 5 x 1 0 4 2 8 3. 7 0. 0 4 9 8 On !弓0口nIJ 7L8泛1( 1102 -9.180.
16、7190 一4 . 5一5 1 4 9 5 0 1 . 8 1 . 7 3 8 0 2 0 0 一8. 6 )门了nU nU户口” 叮八。n” Zj叹 内j -6.511.8230 大量添加氢氧化铝粉末可以提高硅橡胶的电 性能， 满足高电压电绝缘体的要求;但混炼硅橡 胶的加工性能会变差，硫化后的物理机械性能 低。配方中添加适量的偏硼酸或原硼酸， 使其在 混炼过程中与结构化控制剂反应，可促进混炼硅 橡胶的各组分混炼均匀， 使胶料的加工性能得到 改善， 硫化硅橡胶的机械强度提高; 其添加量为 1 0 0 份硅橡胶生胶中加0 . 0 1 一1 . 0 份。在配制胶 料过程中， 应在8 0 -2 0 0 下加热混炼，以促进 胶料的各组分均匀分散。 例如:1 0 0份 甲基 乙烯基硅橡胶生胶 【 ( C H 3 ) 2 ( C H 2 =C H ) S iQ二 链 节封端， ( C H 3 ) 2 S iC 节摩尔分数9 9 . 8 7 %、( C 眺) ( C H 2 =C
