填料对自固化硅橡胶绝缘保护材料性能的影响（三）

从图7(c)可以看出，填料试样的对自相对介电常数和介质损耗因数随氮化硼添加量的增加而略有提高，但增幅并不大，固化硅橡基本维持在同一数量级。胶绝这一方面是缘保影响因为氮化硼的用量较少，填料对整体性能的护材影响不大，不能有效地排除随机误差；另一方面是料性由于氮化硼本身具有优异的电气绝缘性能。当氮化硼添加量大于 1.5 g 时，填料介质损耗因数已上升一个数量级，对自可以认为绝缘性能劣化已经较为明显，固化硅橡所以氮化硼的胶绝添加量应控制在1.5 g以内。 

3 试样的配方优化

通过一系列试验分析不同填料对自固化硅橡胶绝缘保护材料电气绝缘性能和力学性能的影响，最终确定每种填料单独添加的护材最佳用量为：纯硅橡胶20 g、炭黑0.5 g、料性氢氧化铝20 g、填料氮化硼1.5 g。以此为基础，按照1.3节中所述方法制成改性试样，配方中各成分用量为单一填料作用时的最佳添加量，并对其进行综合性能测试，研究多填料掺杂产生的协同效应对试样的影响，并与纯硅橡胶试样的性能进行对比，结果如表3所示。由表3可知，相较于纯硅橡胶试样，改性试样的电阻率、相对介电常数和介质损耗因数等绝缘参数的劣化均在可接受范围之内，但作为绝缘保护材料，其电气强度下降了44.1%，降低了实际应用价值。但此配方中所有填料均已控制为其单独作用时的最佳添加量，所以应考虑寻找能提高自固化硅橡胶绝缘保护材料试样电气强度的其他填料。

纳米二氧化硅又称白炭黑，是一种橡胶工业中常见的添加剂，具有优秀的绝缘性能，其作为无机填料可以有效地提高硅橡胶材料的电气强度[11]。此 外，白炭黑的宏观结构与炭黑极为相似，存在由单个离子相互接触而形成的链枝状结构，这些结构之间以氢键相互吸引，形成小范围的聚集结构。硅橡胶体系中添加的白炭黑越多，形成的聚集结构越紧密，补强效果越明显，宏观上表现为材料的力学性能增强。在改性硅橡胶配方中加入不同添加量的

白炭黑，并按 1.3 节中方法制备试样。试样的电气强度随白炭黑添加量的变化如图8所示。由图8可 知，随着白炭添加量的增加，改性试样的电气强度呈现先升高后降低的趋势，当白炭黑的添加量为3 g 时，试样的电气强度达到最大值。分析认为，试样中白炭黑添加量较少（小于3 g）时，绝缘性能良好的白炭黑逐渐在硅橡胶体系中形成高击穿网络，使得试样的电气强度逐步提高；白炭黑添加量继续增加时，一方面过多地引入了杂质，导致界面缺陷大量增加；另一方面纳米级填料的团聚现象逐渐显现，分散性变差，导致局部电场不均匀，不利于提高试样的电气强度。所以白炭黑的添加量确定为 3 g。此时全部填料的添加量都已确定，试样具备较好的综合性能。将添加3 g白炭黑的改性试样与未添加白炭黑的试样进行性能对比，结果如表4所示。

由表4可知，添加3 g白炭黑的改性试样，不仅电气强度大幅提升至接近纯硅橡胶的电气强度值，而且其他性能也略有上升，其综合性能达到了比较理想的水平，具备了实际应用价值。 

4 结 论 

（1）炭黑对硅橡胶的补强效果显著，拉伸强度随炭黑添加量的增加呈上升趋势，断裂伸长率则先增大后减小，但电阻率呈现明显的阶梯状下降趋势，相对介电常数和介质损耗因数均随炭黑添加量的增加而增加。 

（2）相较于纯硅橡胶材料，未添加白炭黑的改性自固化硅橡胶绝缘保护材料试样的电阻率、相对介电常数和介质损耗因数等虽存在一定程度的劣化，但尚在可接受范围内，但其电气强度下降了44.1%。加入白炭黑可以提高改性试样的电气强度，其电气强度随白炭黑质量的增加先升高后降低。 

（3）综合考虑试样的各项参数与性能，确定了一种具有较好综合性能的自固化硅橡胶绝缘保护材料，其配方为：甲基乙烯基硅橡胶20 g、炭黑0.5 g、氢氧化铝20 g、氮化硼1.5 g、白炭黑3 g。

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