[发明专利]一种具有电致变色性能的硅橡胶材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有电致变色性能的硅橡胶复合材料，其制备原料如下：甲基乙烯基生胶、疏水型气相法白炭黑、硬脂酸锌、羟基硅油、氢氧化镁、氢氧化铝、硫化剂、过渡金属氧化物材料(氧化钨、二氧化钛、氧化镍、五氧化二钒)。一种具有电致变色性能的硅橡胶复合材料的制备方法，其步骤如下：填料与基体混炼、平板一段硫化、电热箱二段硫化和性能测试。本发明所制得硅橡胶复合材料具有电致变色性能，且加入过渡金属氧化物后的硅橡胶结构强度高，粘性强，介电性能良好，能够满足绝缘子材料使用要求。

技术领域

本发明涉及硅橡胶材料技术领域，具体为一种具有电致变色性能的硅橡胶材料及其制备方法。

背景技术

在我国电力系统中，复合绝缘材料被广泛应用，绝缘子在高压电传输与配送中起固定、支撑、绝缘的作用，复合绝缘子应用率逐年上升，近十五年新上网绝缘子基本为复合绝缘子。复合绝缘子重量轻、防污性能好、防人为破坏性能强等优点。在外界环境、电场、磁场的作用下，催促复合绝缘子的老化，不仅影响电力运输的稳定，而且存在安全隐患。尤其在高海拔、寒冷、潮湿的地区，复合绝缘子的憎水、防污等能力尤为重要。

随着电力工程的建设和发展，黑龙江电网规模不断扩大，已建成较为坚强的输电网络架构，对负荷增长和电源增长的适应性进一步提高，成为东北电网体系内的重要支撑。黑龙江省地处我国北部高纬度寒冷地区，全年最低温度可达到-45℃以下，输电线路走廊所经地区多为山区，且冰雪覆盖时间较长，线路巡视困难，尤其发生雷击或内过电压等电力系统故障时，对故障排查和检修工作带来诸多压力。传统的输电线路故障巡视方法主要靠人工巡视或登塔检查，在东北地区这种极低温和复杂地形的影响下，人工巡视准确性和效率将大为降低，无人机等协同巡检也存在一定局限性，严重影响故障排查效率。因此，在输电线路雷击或过电压闪络故障时，准确、可靠获取各种类型故障的位置一直是线路运行维护人员非常关心的问题，将直接影响着故障类型的判断和后续反事故措施的实施。同时针对极寒工作环境下的线路巡检工作，因环境条件较恶劣，提高巡检工作的效率便尤为重要，结合硅橡胶材料老化性能的特点选取合适的变色材料，将添加变色材料掺杂到复合绝缘子伞裙材料中，可使在巡检过程中极寒环境下准确快速地发现因发生过闪络和憎水性变差等原因发生故障的复合绝缘子，对提高巡检工作的可靠性和准确性具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有电致变色性能的硅橡胶材料及其制备方法，为上述提出的问题提供一种解决方案。

为实现上述目的，一种具有电致变色性能的硅橡胶材料，包括以下原料：甲基乙烯基生胶、疏水型气相法白炭黑、硬脂酸锌、羟基硅油、氢氧化镁、氢氧化铝、硫化剂、过渡金属氧化物材料(氧化钨、二氧化钛、氧化镍、五氧化二钒)。

步骤一：原料准备：以甲基乙烯基生胶和白炭黑作为主要原料，硬脂酸锌、改性硅油和硫化剂作为辅料，过渡金属氧化物材料作为无机材料添加剂；

步骤二：辅料添加及混合：使用双辊炼胶机进行混炼，开炼机混炼是橡胶加工工业中最传统的混炼方法，辊温为70℃，在加入生胶并完成包辊后按照比例依次加入疏水型气相法白炭黑、硬脂酸锌、羟基硅油、氢氧化镁、氢氧化铝、硫化剂、过渡金属氧化物材料(氧化钨、二氧化钛、氧化镍、五氧化二钒)，混炼完成后取下；

步骤三：一段硫化：将步骤二制备的混炼硅橡胶材料置于相应的模具用平板硫化机高温高压硫化；

步骤四：二段硫化：使用恒温鼓风电热箱进行二段硫化，以去除硫化剂分解的酸性物质；

步骤五：性能测试：包括电致变色性能测试(电树枝试验)、憎水性测试、阻燃性测试、电击穿测试和沿面闪络测试。

优选的，按照重量份数，步骤一中所述甲基乙烯基生胶90-110份、氢氧化铝20-35份、氢氧化镁7-15份、二氧化钛8-10份、疏水性气相白炭黑45-60份、羟基硅油0.4-0.6份、硫化剂2-3份、硬脂酸锌0.3-1份。