席克會(huì) 司文凱 楊青箐

(河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山467001)

由于電力設(shè)備，尤其是高壓輸變電設(shè)備，常常暴露于室外，電力行業(yè)對(duì)絕緣材料的耐高低溫、耐氣候、絕緣、憎水等性能要求較高。硅橡膠是以Si-O 鍵為主鏈，側(cè)基為甲基、乙烯基、苯基等有機(jī)基團(tuán)的高分子化合物，由于結(jié)構(gòu)的特殊性，硅橡膠不僅具有耐高低溫、耐臭氧、耐紫外線、耐氣候、絕緣和憎水等優(yōu)點(diǎn)，且質(zhì)輕、耐沖擊而在運(yùn)輸過(guò)程中不易損壞。因此，復(fù)合絕緣子用高溫硫化固體硅橡膠不僅成為高壓電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)材料，又是保障輸配電安全的關(guān)鍵因素。雖然，硅橡膠具有許多優(yōu)異性能，在電力行業(yè)中占據(jù)了非常重要的位置。但是在復(fù)合絕緣子加工成型過(guò)程中，由于硅橡膠分子間作用力較大、分子鏈柔順性差，導(dǎo)致其粘度較大、流動(dòng)性差，使硅橡膠在注射加工成型過(guò)程中，產(chǎn)生各種缺陷，加工性能不理想[1]。因此研究結(jié)構(gòu)控制劑對(duì)高溫硫化固體硅橡膠工藝性能的影響，以提高其加工性能，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量提升，提高生產(chǎn)效率，具有重要意義[2-4]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備：捏合機(jī)（ZH-5L），開(kāi)煉機(jī)（TY-160），平板硫化機(jī)（25t），硫化儀（MDR-100E），門尼粘度計(jì)（MN-2000），硬度計(jì)（XY1），拉力機(jī)（GT-AI-3000），擊穿電壓測(cè)試儀（GCSTD-C），沖片機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)切片刀具等。

1.2 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)硅橡膠配方：生膠：100 份；補(bǔ)強(qiáng)劑：20-60 份；結(jié)構(gòu)控制劑：2-10 份；阻燃劑：80-150 份；硫化劑：0.2-1.0 份；紫外線吸收劑：0.2-0.7 份；增塑劑：1-10 份。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同配方的工藝時(shí)間確認(rèn)

1～4 號(hào)配方分別使用助劑A、B、C、D 進(jìn)行配置，四組配方中分別加入2 份、4 份、6 份、8 份、10 份對(duì)應(yīng)助劑，配方中其余組分含量保持不變，對(duì)得到的20 個(gè)配方分別采用平板硫化機(jī)進(jìn)行硫化，硫化溫度采用150℃、硫化時(shí)間由硫化儀測(cè)定的正硫化時(shí)間（T90）確定。根據(jù)對(duì)各組配方的測(cè)試結(jié)果，在硫化劑種類、添加份數(shù)及配方中其他成分不變的情況下，不同結(jié)構(gòu)控制劑的添加，對(duì)高溫硫化固體硅橡膠的正硫化時(shí)間影響不大。不同配方中的硫化工藝均按照150℃×15min 進(jìn)行。

2.2 硅橡膠性能測(cè)試

我們對(duì)1～4 號(hào)各組配方的硅橡膠的門尼粘度、物理性能、電性能等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試并對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

從表1 和表2 中可以看出，在配方中加入結(jié)構(gòu)控制劑后，硅橡膠的門尼粘度有了非常大的改善。硅橡膠的拉伸強(qiáng)度均隨著羥基硅油用量的增加，先增大后減小，這說(shuō)明當(dāng)羥基硅油的添加量過(guò)少時(shí)，由于橡膠的結(jié)構(gòu)化使膠料變硬，拉伸強(qiáng)度降低。當(dāng)羥基硅油的含量過(guò)多時(shí)，橡膠的門尼粘度下降，同時(shí)會(huì)使硅橡膠過(guò)于柔軟甚至粘稠而降低其物理拉伸強(qiáng)度。斷裂伸長(zhǎng)率隨羥基硅油用量的增加而逐漸增大，說(shuō)明羥基硅油在硅橡膠中起到了增塑劑的作用。羥基硅油的含量過(guò)多時(shí)容易導(dǎo)致膠料粘度低，硬度低，膠料內(nèi)部易積累氣泡，粘輥現(xiàn)象嚴(yán)重，反而不利用加工成型[6]。綜合分析每組的性能測(cè)試結(jié)果，其中1-3、2-3、3-2、4-2 四組配方綜合性能較優(yōu)。

表1 1～2 號(hào)配方硅橡膠性能測(cè)試

2.3 結(jié)構(gòu)控制劑種類對(duì)硅橡膠結(jié)構(gòu)化程度的影響測(cè)試及數(shù)據(jù)分析

結(jié)構(gòu)化是高溫硫化硅橡膠放置后流動(dòng)性的一個(gè)重要影響因素[5]。結(jié)構(gòu)化現(xiàn)象的發(fā)生與硅橡膠平均摩爾質(zhì)量、白炭黑用量、結(jié)構(gòu)控制劑用量密切相關(guān)。本配方中的結(jié)構(gòu)控制劑為羥基硅油，對(duì)硅橡膠的結(jié)構(gòu)化影響較大。我們對(duì)2.2 中所選出的四組優(yōu)化配方制備出的硅橡膠的結(jié)構(gòu)化程度進(jìn)行研究。對(duì)1-3、2-3、3-2、3-2 四組硅橡膠各分為三分，分別停放15d，30d，60d 后，將硅橡膠置于3mm 輥間距的開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行返煉，以返煉至沒(méi)有毛邊的次數(shù)來(lái)表征結(jié)構(gòu)化的程度，次數(shù)越多，結(jié)構(gòu)化越嚴(yán)重，反之，結(jié)構(gòu)化較輕。依據(jù)測(cè)試結(jié)果，不同的羥基硅油對(duì)硅橡膠結(jié)構(gòu)化的影響不同。配方3-2 和4-2 硅橡膠在停放15d 后，返煉次數(shù)小于等于1 次，在停放30d 后，返煉次數(shù)不超過(guò)2 次，在停放60d 后，返煉次數(shù)小于5 次；配方1-3 和2-3 硅橡膠在停放15d后，返煉次數(shù)達(dá)到4 次，在停放30d 后，返煉次數(shù)超過(guò)10 次，在停放60d 后，返煉次數(shù)大于10 次。配方總體來(lái)看，配方3-2 和4-2 羥基硅油對(duì)硅橡膠具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)化控制作用。配方1-3和2-3 的硅橡膠在存放60d 后，返煉次數(shù)達(dá)到10 次以上，已不能滿足使用要求。而3-2 和4-2 配方的硅橡膠在存放60d 后，仍然具有較低的結(jié)構(gòu)化程度，但是可以滿足使用要求。

3 結(jié)論

1 號(hào)配方、2 號(hào)配方、3 號(hào)配方、4 號(hào)配方，在硫化劑種類、添加份數(shù)及其他成分不變的情況下，不同結(jié)構(gòu)控制劑的添加，對(duì)高溫硫化固體硅橡膠的正硫化時(shí)間影響不大。確定不同配方中的硫化工藝均按照150℃×15min 執(zhí)行。

不同配方硅橡膠的門尼粘度、物理性能、電性能等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，得出1 號(hào)配方添加6 份助劑A(1-3)、2號(hào)配方添加6 份助劑B（2-3）、3 號(hào)配方添加4 份助劑C(3-2)、4號(hào)配方添加4 份助劑D(4-2)四組配方綜合性能較優(yōu)，有對(duì)較優(yōu)的四組配方進(jìn)行結(jié)構(gòu)化測(cè)試，3-2 和4-2 配方硅橡膠在存放60d 后仍然具有較低的結(jié)構(gòu)化程度。

表2 3～4 號(hào)配方硅橡膠性能測(cè)試

[1]王偉良.熱硫化硅橡膠的合成和加工(六)[J].有機(jī)硅材料,2012(2):64-65.

[2]吳文明,焦保雷,甄恩龍等.添加劑對(duì)硅橡膠耐高溫性的影響[J].有機(jī)硅材料,2019,33(01):24-29.

[3]梁偉杰,葛建芳,程少輝等.新型結(jié)構(gòu)控制劑對(duì)熱硫化硅橡膠性能的影響[J].仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院學(xué)報(bào),2015,028(3):26-30.

[4]趙光賢.新型橡膠加工助劑[J].世界橡膠工業(yè),2008,35(1):45.

[5]君軒.硅橡膠的結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)控制劑[J].世界橡膠工業(yè),2009,36(12):44.

[6]吳文娟.對(duì)高溫硫化硅橡膠粘輥影響因素的研究[J].廣東化工,2019(14):42-43.