研究•开发
咬机片封科，2017，31 (6):443耀446
SILICONE MATERIAL
电力用阻燃型硅橡胶自粘带的研制
庄建煌员袁丘善棋2鄢，张均明3袁邱绍辉2
(1.国网福建省电力有限公司莆田供电公司，福建莆田351100;
2.福建瑞森新材料股份有限公司，福建龙岩3400;
3.龙岩紫荆创新研究院，福建龙岩3400)
摘要：以曱基乙烯基硅橡肢为基料、气相法白炭黑为填料、羟基硅油为结构控制剂、2,4-二氯过氧化 苯曱酰为硫化剂、含硼聚硅氧烷为增粘剂、添加氮氧化铝和硅微粉等，制得电力用阻燃型硅橡肢自粘带。研 究了增粘剂的种类和用量、氮氧化铝、硅微粉对硅橡肢自粘带性能的影响。结果表明，含硼增粘剂可以提高 硅橡肢的自粘性，且硅微粉与氮氧化铝具有协同效应，提高硅橡肢的阻燃性。较佳配方为院100份110-2硅 橡肢、4份羟基硅油、40份气相法白炭黑，再加入16份增粘剂、60份氮氧化铝和20份硅微粉。按此配方制 得的硅橡肢自粘带的阻燃等级达到FV-0级，自粘力8.2N/cm,拉伸强度4.5MPa,拉断伸长率为307豫， 电气强度23.2kV/mm。
关键词：电力，绝缘，阻燃，增粘剂，硅橡肢，自粘力中图分类号：TQ2.1+2
文献标识码：A
doi院 10.11941/j.issn.1009 -4369.2017.06.009
硅橡胶具有优良的耐候性、电气性能，且无 毒环保、施工方便快捷，广范用于高压电机线 圈、电缆接头的防水密封，气压管及水管的修复等。
近两年，随着自粘胶带扩展运用到电力系统 高压外绝缘防护领域，业界对自粘胶带提出了新 要求。电力系统高压外绝缘材料强制要求阻燃等 级为FV-0级，但目前国内外市场销售的硅橡 胶自粘带都是非阻燃型的，导致其在电力市场的 应用推广受阻。阻燃硅橡胶自粘胶带的研究进展 缓慢的主要原因是阻燃剂对增粘剂的影响很大, 在桂橡胶中加入阻燃剂后自粘带基本不粘。为使 硅橡胶自粘带满足电力外绝缘材料阻燃性能的要 求并在电力领域进一步拓展其应用，本实验以甲 基乙烯基硅橡胶为基料、气相法白炭黑为填料、 羟基硅油为结构控制剂、2,4-二氯过氧化苯甲 酰为硫化剂、含硼聚硅氧烷为增粘剂、添加氢氧 化铝和硅微粉等，制得具有优良自粘性和阻燃性 的电力用阻燃型硅橡胶自粘带。
安化工集团股份有限公司；羟基硅油：GY -209 -3,中昊晨光化工研究院有限公司成都分 厂；气相法白炭黑：N20,德国瓦克化学有限公 司；含硼聚硅氧烷增粘剂-1 (直链型）：自制； 乙烯基含硼聚硅氧烷增粘剂-2 (直链型）：自 制；含硼聚硅氧烷增粘剂-3 (支链型）：自制； 氢氧化铝：H-WF-01-SP，中国铝业中州分 公司；硅微粉：2 500目，佛山市宏盛粉体科技 有限公司；2,4-二氯过氧化苯甲酰（双二四）： 青岛先进新材料有限公司。
捏合机：5L，江阴市精诚化工机械有限公 司；精密炼胶机：ZG-160,东莞市正工机电设 备科技有限公司；挤出机及烘道：65型，天津 市汇田电工技术有限公司；水平燃烧测定仪: ZR-02型，青岛山缘仪器有限公司；万能电子 试验机：DL-B2500N，新真威试验机械有限责 任公司；高压试验变压器及操作箱：YD型，福 建龙岩中特高压仪器设备有限公司；固体绝缘材 料体积电阻率测试仪：K-D1410,苏州凯特尔仪 器设备有限公司。
收稿日期：2017 -03 -18。作者简介：庄建煌（1974—），男，高级工程师，主要从事 输变电检修及外绝缘材料相关技术研究尧开发与应用推广。 鄢联系人，E-mai1: qsq06@163.(:om。
1实验
1.1主要原料及设备
甲基乙烯基硅橡胶：110-2,平均摩尔质量 600 000早辕皂〇1，乙烯基摩尔分数0.2%，浙江新
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嚷机 4 封 _
第31卷
1.2硅橡胶自粘带的制备
基本配方院110-2硅橡胶100份（质量袁 下同），轻基硅油4份，气相法白炭黑40份，硫 化剂双二四1.5份，增粘剂、氢氧化铝和硅微粉变量。
按配方在捏合机中依次加入110-2、气相 法白炭黑、羟基硅油、氢氧化铝和硅微粉，待物 料完全混入后，升温至150耀160益，恒温并抽 真空2耀3h,出料，冷却至室温，在开放式炼胶 机上加入一定量的增粘剂和双二四，混炼均匀， 出片分条，经挤出机挤出硫化成型，制得阻燃型 硅橡胶自粘带。1.3性能测试
阻燃性：按GB/T 134—2008测试；拉伸 强度和拉断伸长率：按GB/T 528—2009哑铃状 I型试样测试；邵尔粤硬度：按GB/T531.2— 2009测试；体积电阻率：按GB/T 1410—2006 测试；电气强度：按GB/T 1408.1—2006测试。
2结果与讨论
2.1增粘剂种类对硅橡胶自粘带性能的影响硅橡胶本身不具有自粘性，但在硅橡胶中加
入少量的含硼化合物，就表现出一定的自粘性， 而硼化物的种类对硅橡胶的自粘性和储存稳定性 有很大的影响，在现有硼化物中，硅烷基硼对硅 橡胶效果最好[1]，表1为3种结构硅烷基硼增 粘剂对硅橡胶自粘带性能的影响。
表1增粘剂种类对硅橡胶自粘带性能的影响1冤
增粘剂种类测试项目无123拉伸强度/MPa7.56.37. 15.7拉断伸长率/豫520750525625撕裂强度/kNMn _|2017.521. 115.7邵尔A硬度/度51455245自粘力/晕窑糟皂-1
0
4.23.23.5电气强度/kVnnm -1
22. 121.9
21.8
21.7
注：1)增粘剂用量为16份。
由表1可见，一般的硅橡胶无自粘性，但加 入增粘剂后硅橡胶就具有显著的自粘性，主要原 因是自制的增粘剂是一类含硼硅氧烷聚合物，从 微观上看，含硼硅氧烷聚合物中B原子的电子 轨道存在电子空位或缺电子倾向，Si—0键中0
原子提供一对电子与B原子之间形成电子桥 (式1冤，从而显示出硅橡胶之间的相互融合 性能[2-4]。
—Si—0—Si
1 — n(1)
、—B」0
由表1还可看出，硅橡胶中加入增粘剂-1 比加入另外两种结构的增粘剂后自粘带的自粘效 果更好，这是因为增粘剂-1主链为直链型，受 硅橡胶材料内摩擦阻力小，有利于向胶向表面迁
移富集，提高胶带表面单位面积的B含量；而 同为直链型的增粘剂-2因为内含乙烯基，在硫 化剂作用下会与乙烯基发生交联反应，形成网状 结构，导致增粘剂-2难以往材料表面迁移；由 于增粘剂-3为支链型，在体系中的内摩擦阻力 较大，不利于增粘剂的迁移，导致其自粘性较 差。综合考虑，本实验选择增粘剂-1为自粘带 的增粘剂。
2.2增粘剂用量对硅橡胶自粘带性能的影响在其它条件不变的前提下，考察增粘剂-1 用量对硅橡胶自粘带性能的影响，结果见表2。
表2增粘剂-1用量对硅橡胶自粘带性能的影响增粘剂用自粘力邵尔A硬拉伸强拉断伸长电气强度 量/份/N.on-1 度/ 度度/MPa 率/% /kV.mm-1
00517.552022.142.5517.1556228
3.2506.961322123.8506.568821.71.5496.375021.9204.2486.278621.824
3.7
48
6.0
795
21.4
由表2可见，随着增粘剂用量的增加，自粘 带的自粘力先逐渐增大然后降低。这是因为增粘 剂较少时，材料表面迁移的增粘剂较少，无足够 的作用点，使自粘带的自粘力较低，当增粘剂用
量为16份时，自粘带的效果最佳，随着增粘剂 用量的进一步增加，会导致体系中的B含量过 高，影响硅橡胶的硫化，反而使自粘带的自粘力 降低。
由表2还可看出，增加增粘剂的用量，硅橡
第6期庄建煌等.电力用阻燃型硅橡胶自粘带的研制• 445 •
胶的物理性能和电性能稍微降低，这是因为与硅 橡胶相比，增粘剂为小分子聚合物，会破坏硅橡 胶分子间作用力，同时也没有补强性，所以自粘 带的物理性能和电性能降低。综合考虑，增粘剂
表3
氢氧化铝用量/份阻燃等级/级
0406080100120
无无
用量选择16份。
2.3氢氧化铝用量对硅橡胶自粘带性能的影响氢氧化铝用量对硅橡胶自粘带性能的影响见
表3。
拉伸强度/MPa
6.35.24.84.24.03.6
拉断伸长率/%
750403353267200183
电气强度/kVnnm_ 1
21.922.823.523.623.623.8
氢氧化铝用量对硅橡胶自粘带性能的影响
自粘性/晕窑糟皂-1邵尔A硬度/度
4.56. 16.56.25.34.9
495559616365
FV-1FV-1FV-1FV-0
由表3可见，随着氢氧化铝用量的增加，硅 橡胶的阻燃性和电性能提高，机械性能降低，这 是因为氢氧化铝为无机阻燃剂，燃烧时释放水 汽，稀释材料的可燃物质浓度，降低材料的表面 温度，但使用单一的氢氧化铝为阻燃剂，阻燃效 果不佳，其用量达到120份时阻燃等级才FV -0 级[5_6];而材料机械性能大幅降低，难以满足 自粘胶带高伸长率的使用要求（要求不小于
260%);同时，若大量添加氢氧化铝，将导致 硅橡胶胶料在开炼机上粘辊，影响加工性能。由 于氢氧化铝粉末可提高硅橡胶的耐漏电起痕、电 腐蚀性和体积电阻率，因而电气强度提高。
另外，随着氢氧化铝用量的增加，硅橡胶的
表4
皂氢氧化铝院皂硅微粉
60:060:560:1060:1560:2060:2560:30
阻燃等级/级
自粘性先增后降，这可能是添加氢氧化铝后，降 低了硅橡胶与增粘剂分子间作用力，有利于增粘 剂向表面迁移，增加表面单位密度的作用点，所 以自粘带的自粘性增大，但若过量填充氢氧化 铝，氢氧化铝不仅可以填充在增粘剂内部而且吸 附在增粘剂表面，反而阻碍了增粘剂迁移，导致 自粘带的自粘性下降。综合考虑氢氧化铝对硅橡 胶阻燃性、加工性和机械性能的影响，氢氧化铝 的用量选择60份为宜。
2.4氢氧化铝与硅微粉复配对硅橡胶自粘带性 能的影响
其它条件不变，氢氧化铝与硅微粉复配对硅
橡胶自粘带性能的影响见表4。
氢氧化铝与硅微粉复配对硅橡胶自粘带性能的影响
拉伸强度/MPa
4.84.84...54.34.0
拉断伸长率/%
353345324318307282251
电气强度/kVnnm-1
23.523.223.323.323.223.223.1
自粘性/晕窑糟皂-1邵尔A硬度/度
6.57.07.27.68.28.07.5
596163666768
FV-1FV-1FV-1FV-1FV-0FV-0FV-0
由表4可见，随着硅微粉用量的增加，硅橡 胶的阻燃等级提高，当硅微粉用量达20份时, 硅橡胶的阻燃等级为FV-0级，这是因为氢氧 化铝和硅微粉具有一定的协同效应，氢氧化铝在 高温下燃烧的副产物氧化铝与硅微粉生成莫来石 相的防火层，提高材料的耐火温度，隔绝材料和 氧气，防止可燃性气体的溢出。而圆球状硅微粉 颗粒，在填料间可形成细小的孔道，有利于增粘 剂迁移到自粘带表面，使其自粘性提高。
硅微粉为非补强填料，加入到硅橡胶中会降 低硅橡胶的机械性能，为减小硅微粉对硅橡胶机 械性能的影响，硅微粉选择硅烷偶联剂处理的超 细硅微粉，以利于硅微粉在硅橡胶中分散均匀。 另外，硅微粉也是一种很好的绝缘材料，因此加 入硅微粉对硅橡胶的绝缘性能影响不大。
3结论
在以氢氧化铝为阻燃剂的硅橡胶中加入自制
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第31卷
的直链型含硼聚硅氧烷增粘剂，使硅橡胶具有很 好的自粘性，添加一定量硅微粉不但可以使硅橡 胶的自粘性提高，而且还提高阻燃等级。较佳配 方为：甲基乙烯基硅橡胶100份、羟基硅油4份、气相法白炭黑40份、增粘剂16份、氢氧化铝 60份、硅微粉20份、硫化剂双二四1.5份。按此 配方制得的硅橡胶自粘带的阻燃等级达FV -0 级，自粘力8.2N/(:m,拉伸强度4.5MPa,拉断 伸长率307%,电气强度23.2kV/mm。
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Study on Self-adhesion Flame Retardant Silicone Rubber
Tape for Electric Power
ZHUANGJian-huang1 , QIU Shan-qi2, ZHANGJun-ming3, QIU Sha〇-hui2
(1. Putian Electric Power Supply Co. , State Grid Fujian Electric Power Co. , Putian 351100, Fujian；
2. Fujian Ruisen New Material Co. , Ltd.,Longyan3400,Fujian,3. LongyanRedl)udInnovationInstitute,Longyan3400,Fujian)
Abstract ：A seli-adhesion silicone rubber tape electric power was prepared by methyl vinyl silicone rub
ber, fumed silica, hydroxyl silicone oil, 2,4-dichlorobenzoyl perodxide, boron-containing polysiloxane tackili-
er, aluminum hydroxide and microsilica as the raw materials. It was studied the type and quantity ol the tacki- lier, the effect ol aluminum hydroxide and microsilica powder on the properties ol the self-adhesive silicone rubber tape. Results indicate that the boron-containing tackilier can improve the sell-adhesion ol silicone rubber. The microsilica has synergistic ellect with aluminum hydroxide to improve the llame-retardant ol silicone rubber. When the tape is made by 100 phr ol 110-2 silicone, 4 phr ol hydroxyl oil, 40 phr ol lumed silica into 16 phr ol tackilier, 60 phr ol aluminum hydroxide and 20 phr ol microsilica, the vertical burning level ol the anti-pollution llashover tape eaches to level FV-0, sell-adhesion ol8.2 N/cm, tensile strength ol4.5 MPa, an elongation ratio ol 307% , and a breakdown strength ol 23.2 k^^mm.
：electricity, insulation, llame retardant, viscosilier, silicone rubber, sell-adhesion
Keywords
f行业动态f
卡博特美国气相法白炭黑工厂动工
9月29日，卡博特在美国肯塔基州的气相 法白炭黑新厂破土动工。新厂规模堪称世界级, 毗邻陶氏在肯塔基的有机硅单体厂，于陶氏单体 厂建立50周年纪念日开建。新厂计划于2020年 投入运行，卡博特将把最新技术融入到工厂设计 和运营中，以降低运输风险、提高制造效率、减 少浪费。新工厂能为陶氏长期供应高品质白炭
黑，以应对快速增长的终端市场（包括包装和 建筑）应用，还将增进卡博特与陶氏的长期合 作关系，巩固卡博特作为气相法白炭黑主要生产 商的地位。
连城签约200 kt/a有机硅单体项目
9月28日，福建省龙岩市连城县成功签约 200 kt/a有机硅单体项目。该项目由广东省东莞 市源岭硅胶科技有限公司投资建设，项目用地总 面积约156 510 m2,总投资约17.2亿元，预计 两年建成，投产后年产值可达20亿元。