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电气用硅橡胶的功能改性

张茹  
【摘要】: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。


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