【摘 要】
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室温硫化(RTV)硅橡胶具有优异的电绝缘、耐臭氧老化、耐候、耐辐射等性能,已在电力行业得到越来越广泛的应用?为了更好地安全应用在高压绝缘领域,硅橡胶不仅需要有优异的力学性能,还要求具有较低的密度和良好的阻燃性能。本论文以空心玻璃微珠(HGM)为减重填料,三聚氰胺-氰尿酸盐(MCA)和聚四氟乙烯(PTFE)为阻燃剂,加入到气相白炭黑和甲基MQ树脂补强的以α,ω-二羟基聚硅氧烷为基础聚合物的RTV硅橡
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室温硫化(RTV)硅橡胶具有优异的电绝缘、耐臭氧老化、耐候、耐辐射等性能,已在电力行业得到越来越广泛的应用?为了更好地安全应用在高压绝缘领域,硅橡胶不仅需要有优异的力学性能,还要求具有较低的密度和良好的阻燃性能。本论文以空心玻璃微珠(HGM)为减重填料,三聚氰胺-氰尿酸盐(MCA)和聚四氟乙烯(PTFE)为阻燃剂,加入到气相白炭黑和甲基MQ树脂补强的以α,ω-二羟基聚硅氧烷为基础聚合物的RTV硅橡胶体系中,制备了低密度高强度阻燃室温硫化硅橡胶。主要研究内容和结果如下:(1)研究了气相白炭黑、纳米碳酸钙和甲基MQ树脂等补强填料对以α,ω-二羟基聚硅氧烷为基础聚合物的RTV硅橡胶力学性能、密度和黏度的影响。研究发现,采用气相白炭黑与甲基MQ树脂复配,可以在不明显提高RTV硅橡胶密度和黏度的情况下,有效提升RTV硅橡胶的力学性能。当气相白炭黑用量为20phr,甲基MQ树脂用量为10phr时,RTV硅橡胶的拉伸强度和拉断伸长率分别达到3.23MPa和318%,密度为1.12g·cm-3,黏度为310 Pa·s。(2)以HGM为减重填料,加入到气相白炭黑和甲基MQ树脂补强的RTV硅橡胶体系中,研究了HGM粒径和用量对RTV硅橡胶力学性能和密度的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)和热重分析仪(TG)对RTV硅橡胶进行表征。结果表明,采用合适粒径的HGM复配,能够在不明显损害RTV硅橡胶力学性能的同时,有效降低RTV硅橡胶的密度。当采用10 phr粒径为85μm的HGM与5 phr粒径为60μm的HGM复配时,硅橡胶的拉伸强度和拉断伸长率分别为3.13 MPa和210%,密度降至0.92 g·cm-3。TG结果表明,当HGM用量增加时,RTV硅橡胶热失重5%所对应的温度提高,但RTV硅橡胶最大热分解速率所对应的温度降低。(3)研究了磷氮阻燃剂和PTFE对以HGM为减重填料的RTV硅橡胶阻燃性能、力学性能、电性能和密度的影响,采用TG、热重-红外联用(TG-FTIR)、锥形量热测试和SEM等手段对RTV硅橡胶进行表征,探讨了RTV硅橡胶的阻燃机理。研究发现,PTFE与MCA对RTV硅橡胶具有良好的协同阻燃作用。当MCA用量为30phr,PTFE用量为1phr时,RTV硅橡胶的极限氧指数(LOI)值为27%,垂直燃烧等级达到UL94 V-0级,密度为0.98 g·cm-3,体积电阻率为4.6×1014Ω·cm,介电强度为14 kV·mm-1,拉伸强度和拉断伸长率分别为2.74MPa和182%。TG-FTIR结果表明,MCA受热时会分解产生难燃性的氨气和二氧化碳等气体来稀释氧气和可燃气体的浓度。SEM结果表明,PTFE可以促进RTV硅橡胶燃烧时形成致密的残余物,在凝聚相起到阻燃作用。
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