电气用硅橡胶的功能改性

发布时间：2020-10-20 01:57

　　 近年来,随着我国经济的迅猛发展,硅橡胶在工业生产中的用量极大增加。硅橡胶因具有优异的耐热性、柔韧性、耐候性、绝缘性,被作为通用橡胶而大量应用于汽车机械工业、医疗及电气绝缘等多个领域。尤其在电气绝缘领域,硅橡胶被用于新型电缆材料、绝缘套管、绝缘子伞裙等各类绝缘器件。其中,因硅橡胶的使用温度范围广、耐热性高、高温尺寸稳定、材质柔软等一系列优异性能,普遍被用来制备绝缘套管。但因绝缘套管是由半导电内芯、阻燃绝缘层和半导电外蒙皮三层不同性能的硅橡胶所组成,如果对硅橡胶进行一系列功能改性—阻燃改性、透明导电改性及彩色响应性,可实现硅橡胶的阻燃性、可视性以及功能响应性,这使新型绝缘套管的研制具有现实性的意义。硅橡胶因阻燃性不足,无法满足绝缘套管的高耐温等级要求。因此提高硅橡胶阻燃性能极为重要。本文采用改性氢氧化铝(m-ATH)/微胶囊红磷(MRP)无卤复合阻燃剂以共混法对硅橡胶进行阻燃改性,并与目前使用相对成熟的含溴复合阻燃剂(m-ATH/十溴二苯乙烷(DBDPE)复合阻燃剂)改性的阻燃硅橡胶进行对比。m-ATH/MRP无卤复合阻燃剂不仅能显著提高硅橡胶的阻燃性能,且几乎不影响力学性能。为解决市场中因套管不透明所导致的一系列事故问题,本文利用马兰戈尼界面自组装法制备一维CNT混合二维G的透明导电薄膜,并涂覆于硅橡胶表面,从而实现硅橡胶的透明导电。这为研制透明套管提供了可能性。我们发现这种透明导电硅橡胶(TCSR)同时具有良好的透光性和稳定的导电性。此外,由于硅橡胶表面透明硅胶油墨的存在,CNT+G薄膜与硅橡胶间具有良好的机械附着力。氧化石墨烯(GO)水分散液因具有液晶性,能够自组装成彩色薄膜。这种彩色薄膜还能根据周围环境变化而发生色彩响应。本文为了制备这种具有色彩响应性的彩色硅橡胶,利用由真空抽滤法制备的致密GO彩色薄膜转移到硅橡胶表面。这种彩色硅橡胶对一些溶剂有色彩响应性。此外,当彩色硅橡胶被高温还原后,GO彩色薄膜会产生些许微裂纹,影响还原彩色硅橡胶的导电性。为了避免微裂纹的产生,拉伸率为10%的硅橡胶被用来转印GO彩色薄膜。当拉伸力释放时,硅橡胶表面会形成褶皱的GO彩色薄膜,这为GO片层在高温下的失重收缩提供了收缩余量,避免了GO彩色薄膜在高温还原过程中微裂纹的出现。因此,这种方式制备的彩色硅橡胶在经高温还原后还具备一定的导电性能。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ333.93
【部分图文】：

第一章 绪论等人研究了在印度西尼西亚生存的天牛。这种天牛的鞘翅一般呈金黄色，度的变化，其颜色会逐渐蓝移变成绿色。当在其鞘翅表面滴些许水时，该变成红色，等到水分蒸发后，鞘翅颜色恢复至原始色彩[83]。这表明自然界色会在外界条件变化的情况下也发生色彩的可逆变化。这种色彩的可逆变式，一种是自然界中大多数的生物通过色素的调节改变颜色，另一种是自的生物通过改变微观结构来变化颜色。

硅橡胶的制备过程如图 2.1 所示。首先将开炼机的温度调制在 40℃左右，将 100 份硅橡胶生胶放置在开炼机上薄通6次。将薄通后的硅橡胶再加入白炭黑混合均匀并包辊。之后，开炼机的棍距被调整至 1mm 作用，再向包辊的硅橡胶中加入二甲基硅油等填料，等到硅橡胶混炼均匀后再向其中加入阻燃剂混合。最后，将硫化剂加入硅橡胶中，以打三角包的方式重复混合 5 次后，将混炼好的硅橡胶在室温下停放 8h。将放置一定时间的硅橡胶再在开炼机上以打三角包和打卷的方式分别返炼 5 次和 3 次。将上述混炼完成的硅橡胶取一定质量铺入平板模具中，在把热硫化机的温度调制170℃左右，压力设置在 1.5MPa 左右，硫化 15 分钟后制成 4mm 厚的试片。此外，对于极限氧指数的测试实验的样品应采用（120±1）mm×（10±0.5）mm 的样品条；用于拉伸强度及断裂伸长率测试的试样，用长度为 115mm 的Ⅱ型哑铃型试件进行制备；对于进行介电常数及介电损耗系数测试的样品应裁制成直径为（50±1）mm 圆片；用于体积、表面电阻率测试实验的样品大小为（100±1）mm×（100±1）mm。

图 2.2 阻燃硅橡胶的极限氧指数性RP 无卤复合阻燃剂相比于 m-ATH/DBDPE 含溴复合无卤复合阻燃剂可以在添加量越少的情况下，使改性硅橡胶 可知，无论硅橡胶中加入的是无卤还是含溴复合阻燃剂，改面电阻率）都比硅橡胶本身的体积电阻率（表面电阻率）要到 1014欧姆。因此改性硅橡胶的绝缘性能均优于硅橡胶本身TH 能够均匀的分散在橡胶体系中，从而更好的发挥硅橡胶于 m-ATH/DBDPE 含溴复合阻燃剂制备的改性硅橡胶， DBDPE 的含溴复合阻燃剂时，改性硅橡胶的电绝缘 无卤复合阻燃剂制备的改性硅橡胶，在加入 80 份 m-ATH/1
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本文编号：2848037