高 原, 劉華榮, 海 潔, 張 能, 袁 陽, 趙鵬遠(yuǎn)
(1海軍駐葫蘆島四三一廠軍代表室,遼寧葫蘆島125004; 2哈爾濱化工研究所,黑龍江哈爾濱150020; 3哈爾濱理工大學(xué)電工電子教學(xué)與實(shí)訓(xùn)中心,黑龍江哈爾濱150020)
電纜接線盒密封劑是一類重要的功能性密封劑,可用于維護(hù)電纜外護(hù)套破損處、電纜接頭、電纜終端包封等,起到電纜維護(hù)、絕緣、防水、防塵、防震和固定作用。目前,電纜接線盒出現(xiàn)的海水滲漏、接線盒內(nèi)部潮濕、密封效果不佳等問題,導(dǎo)致接線盒內(nèi)接線端子的絕緣電阻下降,甚至短路,影響了電氣設(shè)備的正常工作。采用接線盒內(nèi)灌注特種密封劑的方式,對接線部位進(jìn)行密封保護(hù),達(dá)到即使接線盒內(nèi)滲亦不影響電氣性能的作用,使接線盒整體密封的效果良好,從而保證使用工藝改進(jìn)研究的接線盒的各個電氣設(shè)備正常工作使用。
羥基封端的線型聚二甲基硅氧烷(粘度:25℃, 5000mm2/s)山東省萊州市金泰硅業(yè)有限公司;羥基封端的線型聚二甲基硅氧烷(粘度:25℃,50mm2/s)山東省萊州市金泰硅業(yè)有限公司;三甲基硅氧基封端的線型聚甲基硅氧烷(工業(yè)級)廈門市中信隆進(jìn)出口公司;低分子液態(tài)環(huán)氧樹脂E-51(分子量500~1000)上海樹脂廠;烯丙基封端的聚醚(≥90%)上海樹脂廠;低分子量改性聚酰胺(工業(yè)級)天津燕?;瘜W(xué)有限公司;阻燃劑H2PtCl6(工業(yè)級)廣州市正通化工有限公司;氣相白炭黑(粒子粒徑5nm)廣州華力森貿(mào)易有限公司;甲基硅油(平均聚合度為40)山東省萊州市金泰硅業(yè)有限公司;碳酸鈣微粉(平均粒徑為0.08μm)廣西賀州市桂寶粉體公司;促進(jìn)劑芐基二甲胺(工業(yè)級)杭州中香化學(xué)有限公司。其余均為市售分析純。
1.2.1 密封劑的配方
電纜密封接線盒密封劑的配方如下表1所示。
表1 電纜密封接線盒密封劑的配方Table 1 The formula ofsealant for cable connection box
A組份與B組份的質(zhì)量比為5:1。
1.2.2 密封劑制備工藝流程圖
電纜密封接線盒密封劑制備工藝流程圖如圖1所示。
圖1 電纜密封接線盒密封劑制備工藝流程圖Fig.1 The preparation process of sealant for cable connection box
密封劑的物理力學(xué)性能按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。采用ZC-46A型高阻抗計測定密封劑膠層的體積電阻率,在100mm×120mm的玻璃鋼片單面涂覆涂料,每種測試采用5組試樣在100V下做平行試驗(yàn)。
基體樹脂是形成密封劑的骨架和增強(qiáng)填料的載體,基體樹脂的正確選擇,不僅決定密封劑的力學(xué)性能和電性能,而且還影響密封劑的耐候性、可維修性能和使用壽命。傳統(tǒng)的高性能密封劑中基體樹脂大致分為三類,聚硫、硅酮、聚氨酯[1]。聚硫樹脂密封劑的應(yīng)用最早,但是固化促進(jìn)劑用的是鉛類氧化物,其缺點(diǎn)是低溫固化速度慢,易老化變硬,且有臭味;硅酮樹脂類密封劑固化快,不起泡,膠層耐熱性良好,但其裝飾性差,膠層內(nèi)物易滲析遷移,玷污周圍飾物,且價格昂貴;聚氨酯樹脂類密封劑固化速度快,但是固化時易釋放出二氧化碳?xì)怏w,使膠層易生氣泡,造成膠層的耐熱性差,對濕氣敏感,易變色,且在應(yīng)用過程中因含有較多的有刺激性氣味的異氰酸酯,對工作人員及環(huán)境有害,不環(huán)保。
有機(jī)硅密封劑是近年來發(fā)展起來的一類新型的高性能密封劑,該類密封劑具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)物料混合后,化學(xué)反應(yīng)的放熱量適宜,流動性好,滲透力好,密封可靠;(2)固化后具有彈性,不脆、不裂、耐磨、耐老化、可隨意彎曲、拉動;(3)具有良好的抗震性能;(4)耐酸、耐堿、耐海水、透濕性低,即具有良好的防水性能;(5)不含溶劑等分散介質(zhì),環(huán)保。但是單一的有機(jī)硅密封劑存在粘接性能差,強(qiáng)度低等缺點(diǎn),因此我們用液體有機(jī)硅橡膠與低分子液態(tài)環(huán)氧樹脂和聚醚共混改性的方法[2],制備了有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂。同時,采用該有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂為密封劑的基體樹脂,并向其中加入固化劑、阻燃劑、促進(jìn)劑、脫模劑及增強(qiáng)填料等制備出可維修電纜密封盒密封劑,該密封劑在固化過程中不放熱也不吸熱,且固化過程中收縮小,固化物具有良好的彈性、電絕緣性、耐高低溫性、耐老化性和耐鹽水性,且防震、防塵,易使用維修[3-4]。
目前,電纜接線盒出現(xiàn)的海水滲漏、接線盒內(nèi)部潮濕、密封效果不佳等問題,導(dǎo)致接線盒內(nèi)接線端子的絕緣電阻下降,甚至短路,影響了電氣設(shè)備的正常工作。為了克服以上弊端,采用接線盒內(nèi)灌注特種密封劑的方式,對接線部位進(jìn)行密封保護(hù),達(dá)到即使接線盒內(nèi)滲亦不影響電氣性能的作用,使接線盒整體密封的效果良好,從而保證各個電氣設(shè)備的正常工作使用。鑒于工藝要求,電纜密封盒密封劑應(yīng)具有良好的電氣絕緣性能,應(yīng)對頻率及溫度變化穩(wěn)定,并具有優(yōu)異的耐電弧及耐電暈性能。
環(huán)氧樹脂、聚氨酯、有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂的電氣性能見表2所示:
表2 幾種材料的電性能比較Table 2 The comparison ofelectric performance ofseveral materials
由上表可見,環(huán)氧樹脂、聚氨酯、有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂的電性能均較好,其中有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂的耐電弧范圍、體積電阻率范圍最寬,可調(diào)節(jié)范圍大,而且有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂的介電常數(shù)最小,電性能較優(yōu)。
電纜接線盒密封劑的耐候性越好,使用壽命越長,密封膠的性能就越好。幾種密封劑膠層的使用壽命見表3所示。
表3 幾種材料的使用壽命比較Table 3 The comparison ofservice life ofseveral materials
由表3可知,有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂密封劑的使用壽命最長,聚氨酯樹脂的使用壽命次之,聚硫密封劑的使用壽命最短。
密封劑膠層的物理性能及環(huán)境適應(yīng)性能見下表4所示。
表4 密封劑膠層的物理性能及環(huán)境適應(yīng)性能Table 4 The physical performance and circumstance adaptability ofthe sealant layer
本文采用液體有機(jī)硅橡膠與低分子液態(tài)環(huán)氧樹脂和聚醚共混改性的方法,制備了有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂。同時,采用該有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂為密封劑的基體樹脂,制備的可維修電纜接線盒密封劑,該密封劑在固化過程中不放熱也不吸熱,固化過程中無收縮,固化物具有良好的彈性、電絕緣性、耐高低溫性、耐老化性和耐鹽水性,且防震、防塵,易使用維修。
[1] 夏磊,陳立班,楊淑英.硅改性密封劑的進(jìn)展[J].廣州化學(xué),2000,(02).
[2]高磊,楊俊華.有機(jī)硅改性聚合物的新進(jìn)展[J].化工新型材料,1999, (04).
[3] 晨光化學(xué)研究院.有機(jī)硅單體及聚合物材料及應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1986,307.
[4] 幸松明,王一璐.有機(jī)硅合成工藝及產(chǎn)品應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001,634.