冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途:專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,技

《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》是廣東標美矽氟精細化工研究所有限公司於2008年3月25日申請的專利，該專利的申請號為2008100269775，公布號為CN101544834，授權公布日為2009年9月30日，發明人是陳子達、王衛國、黃振宏。

《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》涉及一種冷縮式電力電纜附屬檔案用矽橡膠套管制備。該產品包括混膠、開煉、連續擠出硫化等步驟，主要是原材料在鉑絡合物（Pt－Cat.）的催化作用下，含氫矽油Si－H鍵與基礎膠料（甲基乙烯基矽橡膠）中的乙烯基基團Si－CH＝CH₂發生氫矽加成反應，通過矽烷偶聯劑以共價鍵形式將有機矽氧烷預聚體與側基為氟的氟表面活性劑形成三維網路結構的彈性體。用該發明的方法製備的產品特別適合套用在電纜線路中各種電纜的終端連線，與電纜一起構成電力輸送網路，保證電纜終端的連線。

2016年12月7日，《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》獲得第十八屆中國專利優秀獎。

基本介紹

中文名：冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途
公布號：CN101544834
授權日：2009年9月30日
申請號：2008100269775
申請日：2008年3月25日
申請人：廣東標美矽氟精細化工研究所有限公司
地址：廣東省廣州市廣園東路2191號時代新世界中心南塔1703室
發明人：陳子達、王衛國、黃振宏
Int.Cl.：C08L83/07(2006.01)I、C08K9/06(2006.01)I、C08K3/36(2006.01)I、B29B7/28(2006.01)I、B29C47/92(2006.01)I等
類別：發明專利

專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

電力是關係到國計民生的重要行業，電能已經成為人們工作和生活中不可缺少的一種重要能源，而電能的傳輸也被提上了一個新的議程。不言而喻電力電纜附屬檔案是連線電纜本體、使電纜與架空輸電線及各變電站內設備相連線，實現電能傳輸的必需裝置。近年來，隨著電力工業的發展及電力電纜的普及，電纜附屬檔案的用量大幅上升，新產品不斷湧現，產品質量和適用性不斷提高。在現階段，由於技術水平所限，中國國內還未有合適的該類型產品滿足冷縮式電纜附屬檔案行業的要求，故中國國內電纜附屬檔案企業普遍採用進口原料模壓成型或直接進口冷縮式電力矽橡膠套管來開發生產電纜附屬檔案。模壓工藝複雜，廢品率高，生產效率低，尺寸精度和外觀質量較差，同時進口產品的價格相對過高，這必將限制電纜附屬檔案企業的發展。隨著中國國內生產技術水平的提高，冷縮式電力電纜附屬檔案的自主開發，相應要求冷縮式電力矽橡膠套管從模壓工藝轉向擠出工藝，且製品的外觀要光滑無缺陷、尺寸精度高和容易擴張，並對生產規模和提高生產效率有更大的需求。

《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》的目的是提供一種以矽橡膠為主體原材料的冷縮式電力矽橡膠套管，該產品具有顯著的優點：（1）優異的介電性能，長期經受高低溫情況下電性能幾乎不改變，作為絕緣性材料，電擊穿強度高，耐漏電起痕強；（2）優異的耐候性（-50℃-250℃）和高憎水性，以及具有抗紫外線、抗老化、防腐蝕等性能；（3）矽橡膠材料柔軟而具有高彈性，不會令電纜絕緣發生永久變形；同時矽橡膠材料與不規則電纜表面的配合遠遠優於較硬的材料；（4）機械性能優良，具有良好的抗張強度、撕裂強度、回彈性以及較低的永久變形；矽橡膠材料經高溫燃燒後變成SiO₂，其本身也是優異的電絕緣體。基於以上優點，用《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》的方法製備的冷縮式電力矽橡膠套管特別適合套用在電纜線路中各種電纜的終端連線，與電纜一起構成電力輸送網路，保證電纜終端的連線。

截至2008年3月，中國國內對這方面的研究已經取得不少成果，但都是僅限於理論研究或實驗模擬，還沒有成熟的產品出現在中國國內市場，並在電網上運行穩定。相關的專利大致有以下幾種：

中國專利（CN1255515A）報導了一種用於製備電纜或型材的聚矽氧烷橡膠組合物。其方法是用過氧化物交聯或縮合的聚矽氧烷組合物，以及至少具有一個不飽和基的金屬化合物。

中國專利（CN1865353A）涉及了高壓電絕性聚矽氧烷橡膠組合物和高壓電絕緣體的製備方法。其方法是用常用的氫氧化鋁粉末經處理後提高耐高壓電絕緣性能。

中國專利（CN1282354A）公布了一種具有抗蠕變性和抗電弧性的加成交聯聚矽氧烷材料，所述是用氫氧化鋁、鋅或鈦的金屬氧化物來表面處理後提高抗電弧性能。

以上所舉的2008年3月之前專利在所用的反應單體、化學反應機理、耐漏電起痕性能以及物理機械性能等許多方面都存在缺點和不足之處。如過氧化物型的交聯產生的副產物對環境造成污染、用處理後的氫氧化鋁、鋅或鈦的金屬氧化物來提高高壓電絕緣性能、抗電弧性能會使貯存穩定性差、泄漏電流強度低、物理機械性能下降等等。

發明內容

專利目的

《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》目的是提供一種電纜線路的中間連線及終端連線，與電纜一起構成電力輸送安全而穩定的網路的冷縮式電力矽橡膠套管及其生產工藝，解決2008年3月之前電力電纜附屬檔案產品的缺點和不足之處。

技術方案

《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》詳細描述與說明如下：

（1）《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》主要由下列成分組成：

（a）20～90重量份的由平均單元式R_aSiO_（4a）/2（其中：R為1價的已取代、未取代的單價的烴基團或鹵代烴基，字母a為1.9～2.4正數）表示的，一個分子中至少平均含有兩個烯烴基團的有機聚矽氧烷，SiR基團的位置在分子鏈的一端或中間，或兩者都有。所述有機聚矽氧烷含0.001～10重量％的鏈烯基，25℃下的粘度為1,000～5,000,000毫帕·米。

（b）0.1～15重量份由平均單元式R’_bH_DSiO_{（1-b-c）/2}（式中，R’_b是取代的單價烴類基團，b為0.8～2.2的正數，c為0.002～1.0的正數，D等於0、1或2）表示的，至少有3個氫原子的有機氫化聚矽氧烷，SiH基團的位置在分子鏈的一端或中間，或兩者都有。SiH基團與Si結合的鏈烯基總量的摩爾比至少為1.5:1。

（c）0.1～500ppm的鉑類催化劑、鈀類催化劑和銠類催化劑和必要時存在的一種抑制劑，其中鉑類催化劑包括鉑黑、四氯化鉑、氯鉑酸、氯鉑酸與羥基醇的反應產物、氯鉑酸與烯烴的絡合物、二乙醯醋酸鉑。

（d）10～80重量份的使用有機矽化合物進行疏水化處理的氣相法二氧化矽，BET法比表面積100～400平方米/克，堆積密度60～300千克/立方米，碳原子2.0～4.0重量％，由卡爾-費歇爾水份測定法測定的水份含量為0.20～0.30重量％，己烷萃取率為2.0～3.0重量％。所使用的有機矽化合物包括：有機矽氮烷、有機矽氯矽烷和有機矽氧烷，如六甲基二矽氮烷、甲基三矽氮烷、四甲基二乙烯基二矽氮烷、三甲基氯矽烷、三甲基二氯矽烷、甲基三氯矽烷和聚二甲基矽氧烷。

（e）0.2～5.0重量份由一種含氟、矽的有機高分子多元聚合物，其單體在自由基型引發劑的誘導作用下，聚合形成多元嵌段共聚物，包含雙鍵的有機氟烯烴單體、雙鍵的有機矽單體/或有機矽氧硼烷縮聚物。

（2）《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》所述冷縮式電力矽橡膠套管的製備及生產工藝：

（f）《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》所述製備《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》產品包括混膠、開煉、連續擠出硫化等步驟，主要是在原材料鉑絡合物（Pt-Cat.）的催化作用下，含氫矽油Si-H鍵與基礎膠料（甲基乙烯基矽橡膠）中的乙烯基基團Si-CH＝CH₂發生氫矽加成反應，形成三維網路結構的彈性體，工藝結構反應式為：

製備工藝包括：將至少一種有機聚矽氧烷（a），有機氫化聚矽氧烷（b），催化劑（c），經有機矽化合物處理的二氧化矽填料（d）和（或）氟矽多元聚合物（e），在矽橡膠開煉機經混合、開煉、過濾、返煉等煉膠過程，按條件（g）將各組分混合成為均勻的混煉膠，切片，經橡塑螺桿擠出機餵料口進料，按工藝條件（h）、（i）、（j）連續擠出硫化成型工藝製成冷縮電力矽橡膠套管。

（g）《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》所述的冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法中的開煉工藝條件為：輥筒速比0.5-3.0；筒間距為1-10毫米，採用水冷卻方式，溫度控制在20-60℃。

（h）《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》所述的冷縮式電力矽橡膠套管的製備，採用橡塑螺桿擠出設備進行連續擠出成型。連續擠出步驟中擠出溫度100-800℃，擠出速度5-80rpm，採用擠壓式模具，同心度偏差不大於0.05-0.30毫米。

（i）所述的冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及生產工藝，採用橡塑螺桿擠出設備進行連續擠出成型。連續擠出硫化步驟中快速硫化定型通道溫度100-1000℃，硫化牽引道溫度為100-400℃，採用熱空氣硫化。

（j）所述的冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及生產工藝，採用橡塑螺桿擠出設備進行連續擠出成型。產品成型尺寸為：內徑0.5毫米～60毫米，壁厚0.2毫米～10毫米，公差0.02毫米～2毫米。

（k）冷縮式電力矽橡膠套管的產品性能：硬度，邵爾A：30-70；拉伸強度，兆帕：6.0-9.0；撕裂強度，千牛/米：25-45；斷裂伸長率，％：500-900；扯斷永久變形，％：3.0-5.0；體積電阻率，歐·厘米：10-10；介電常數：2.8-3.2；耐漏電起痕/級：IA3.5，電氣強度，千伏/毫米.20-24。

（3）《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》套用在電氣電纜線路中各種電纜的終端連線，與電纜一起構成電力輸送網路，保證電纜終端的連線。具體套用於i0千伏戶外電纜終端、10千伏/35千伏電纜接頭、合成絕緣子、T型接頭的絕緣保護。

技術領域

《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》涉及一種冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法。用《冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途》的方法製備的產品特別適合套用在電力電纜線路中各種電纜的終端連線，與電纜一起構成電力輸送網路，保證電纜終端的連線；無需加熱即可安裝，永久變形小，只要電纜附屬檔案的內徑小於電纜絕緣外徑2毫米就完全能夠滿足其要求，且該產品硫化時安全無毒，無三廢產生；硫化後具有優異的擴張抗撕裂性、絕緣性、抗電痕、耐腐蝕性及抗紫外線性能。

權利要求

1.一種冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法，其特徵在包括混膠、開煉、連續擠出硫化步驟，主要是原材料在鉑絡合物（Pt-Cat.）的催化作用下，含氫矽油Si-H鍵與甲基乙烯基矽橡膠的乙烯基基團Si-CH＝CH₂發生氫矽加成反應，通過矽烷偶聯劑以共價鍵形式將有機矽氧烷預聚體與側基為氟的氟表面活性劑形成三維網路結構的彈性體。其成分組成特徵在於：所使用的加成型反應硫化型的有機矽聚矽氧烷原料包括0.1～500ppm的鉑類催化劑、鈀類催化劑和銠類催化劑，10～80重量份的使用有機矽化合物進行疏水化處理的氣相法二氧化矽，20～90重量份的由平均單元式R_aSiO_（4-a）/2（式中，R為1價的已取代、未取代的單價的烴基團或鹵代烴基，字母a為1.9～2.4正數）表示的，一個分子中至少平均含有兩個烯烴基團的有機聚矽氧烷，0.1～15重量份由平均單元式R’_bH_DSiO_{（1-b-c）/2}（式中，R’_b是取代的單價烴類基團，b為0.8～2.2的正數，c為0.002～1.0的正數，D等於0、1或2）表示的，至少有三個氫原子的有機氫化聚矽氧烷，SiH基團的位置在分子鏈的一端或中間，或兩者都有。0.2～5.0重量份由一種含氟、矽的有機高分子多元聚合物，其單體在自由基型引發劑的誘導作用下，聚合形成多元嵌段共聚物，包含雙鍵的有機氟烯烴單體、雙鍵的有機矽單體/或有機矽氧硼烷縮聚物。

2.根據權利要求書1所述的冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法，其特徵在於：其結構反應式為：

3.根據權利要求書1所述的冷縮式電力矽橡膠套管制備方法及其生產工藝，其特徵在於：20～90重量份的由平均單元式R_aSiO_（4a）/2（其中：R為1價的已取代、未取代的單價的烴基團或鹵代烴基，字母a為1.9～2.4正數）表示的，一個分子中至少平均含有兩個烯烴基團的有機聚矽氧烷，SiR基團的位置在分子鏈的一端或中間，或兩者都有。

4.根據權利要求書1所述的冷縮式電力矽橡膠套管制備方法及其生產工藝，其特徵在於：0.1～500ppm的鉑類催化劑、鈀類催化劑和銠類催化劑和必要時存在的一種抑制劑，其中鉑類催化劑包括鉑黑、四氯化鉑、氯鉑酸、氯鉑酸與羥基醇的反應產物、氯鉑酸與烯烴的絡合物、二乙醯醋酸鉑。

5.根據權利要求書1所述的冷縮式電力矽橡膠套管制備方法及其生產工藝，其特徵在於：10～80重量份的使用有機矽化合物進行疏水化處理的氣相法二氧化矽，BET法比表面積為100～400平方米/克，堆積密度60～300千克/立方米，碳原子為2.0～4.0重量％，由卡爾-費歇爾水份測定法測定的水份含量為0.20～0.30重量％，己烷萃取率為2.0～3.0重量％。

6.根據權利要求書1所述的冷縮式電力矽橡膠套管制備方法及其生產工藝，其特徵在於：0.1～15重量份由平均單元式R’_bH_DSiO_{（1-b-c）/2}（式中，R’_b是取代的單價烴類基團，b為0.8～2.2的正數，C為0.002～1.0的正數，D等於0、1或2）表示的，至少有3個氫原子的有機氫化聚矽氧烷，SiH基團的位置在分子鏈的一端或中間，或兩者都有。

冷縮式電力矽橡膠套管的製備方法及其用途

基本介紹

專利背景

發明內容

專利目的

技術方案

技術領域

權利要求

實施方式

榮譽表彰

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