張 能 ，海 潔 ，趙鵬遠(yuǎn)

（1.海軍住葫蘆島四三一廠軍代表室，遼寧葫蘆島125004;2.哈爾濱理工大學(xué)電工電子教學(xué)與實(shí)訓(xùn)中心，黑龍江哈爾濱150020;3.哈爾濱化工研究所，黑龍江哈爾濱150020）

電纜接線盒密封劑是一類重要的功能性密封劑，可用于維護(hù)電纜外護(hù)套破損處、電纜接頭、電纜終端包封等，起到電纜維護(hù)、絕緣、防水、防塵、防震和固定作用。目前，電纜接線盒出現(xiàn)的海水滲漏、接線盒內(nèi)部潮濕、密封效果不佳等問題，導(dǎo)致接線盒內(nèi)接線端子的絕緣電阻下降，甚至短路，影響了電氣設(shè)備的正常工作。采用接線盒內(nèi)灌注特種密封劑的方式，對接線部位進(jìn)行密封保護(hù)，達(dá)到即使接線盒內(nèi)滲亦不影響電氣性能的作用，使接線盒整體密封的效果良好，從而保證使用工藝改進(jìn)研究的接線盒的各個(gè)電氣設(shè)備正常工作使用。

傳統(tǒng)的高性能密封劑大致分為三類，聚硫密封劑、硅酮密封劑、聚氨酯密封劑[1]。聚硫密封膠的應(yīng)用最早，固化促進(jìn)劑用的是鉛類氧化物，其缺點(diǎn)是低溫固化速度慢，易老化變硬，且有臭味；硅酮密封膠固化快，不起泡，膠層耐熱性良好，但其裝飾性差，膠層內(nèi)物易滲析遷移，玷污周圍飾物，且價(jià)格昂貴；聚氨酯密封劑固化速度快，但是固化時(shí)易釋放出二氧化碳?xì)怏w，使膠層氣泡，造成薄弱環(huán)節(jié)，膠層耐熱性差，易變色，對濕氣敏感，且在應(yīng)用過程中使用了較多的有刺激性氣味的異氰酸酯，對工作人員及環(huán)境有害，不環(huán)保。

硅烷改性聚醚密封劑兼具了聚氨酯密封劑和硅酮密封劑的優(yōu)點(diǎn)，抵消了各自性能的不足，具有優(yōu)良的力學(xué)強(qiáng)度、復(fù)涂性、耐污性，且產(chǎn)品中沒有異氰酸酯及溶劑，是國內(nèi)外新型彈性密封劑的主要方向[2]。為了使防水密封劑能更適合海底電纜使用的特殊環(huán)境，為了增強(qiáng)其耐鹽水及耐老化性，本文采用低分子液態(tài)環(huán)氧樹脂和聚醚共混改性的方法，制備了有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂。同時(shí)，采用該有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂為密封劑的基體樹脂，并向其中加入固化劑、阻燃劑、促進(jìn)劑、脫模劑以及增強(qiáng)填料等制備了可維修電纜密封盒密封劑，該密封劑在固化過程中不放熱也不吸熱，且固化過程中無收縮，固化物具有良好的彈性、電絕緣性、耐高低溫性、耐老化性和耐鹽水性，且防震、防塵，易使用維修[3-4]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

羥基封端的線型聚二甲基硅氧烷，粘度（25℃）5000mm2/s，山東省萊州市金泰硅業(yè)有限公司；羥基封端的線型聚二甲基硅氧烷，粘度（25℃）50mm2/s山東省萊州市金泰硅業(yè)有限公司；三甲基硅氧基封端的線型聚甲基硅氧烷（工業(yè)級(jí)）廈門市中信隆進(jìn)出口公司；低分子液態(tài)環(huán)氧樹脂E-51（分子量500～1000）上海樹脂廠；烯丙基封端的聚醚（≥90%）上海樹脂廠；低分子量改性聚酰胺（工業(yè)級(jí)）天津燕?；瘜W(xué)有限公司；阻燃劑H2PtCl6（工業(yè)級(jí)）廣州市正通化工有限公司；氣相白炭黑（粒子粒徑5nm）廣州華力森貿(mào)易有限公司；甲基硅油（平均聚合度為40）山東省萊州市金泰硅業(yè)有限公司；碳酸鈣微粉（平均粒徑為0.08μm）廣西賀州市桂寶粉體公司；促進(jìn)劑芐基二甲胺（工業(yè)級(jí)）杭州中香化學(xué)有限公司。其余均為市售分析純。

1.2 密封劑的制備

1.2.1 密封劑的配方

電纜密封接線盒密封劑的配方如下表1所示。

表1 電纜密封接線盒密封劑的配方Table 1 The formulation of sealant for the cable connection box

A組分與B組分的質(zhì)量比為5∶1。

1.2.2 密封劑制備工藝流程圖

電纜密封接線盒密封劑制備工藝流程圖，如圖1所示。

1.3 性能檢測

密封劑的物理力學(xué)性能按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

采用ZC-46A型高阻抗計(jì)測定密封劑膠層的體積電阻率，在100mm×120mm的玻璃鋼片單面涂覆涂料，每種測試采用5組試樣在100V下做平行試驗(yàn)。

圖1 電纜密封接線盒密封劑制備工藝流程圖Fig.1 The flow chart of preparation process of the sealant for cable connection box

2 結(jié)果與討論

2.1 基體樹脂的選擇

基體樹脂是形成密封劑的骨架和增強(qiáng)填料的載體，基體樹脂的正確選擇，不僅決定密封劑的力學(xué)性能和電性能，而且還影響密封劑的耐候性、可維修性能和使用壽命。

硅烷改性密封劑是近年來發(fā)展起來的一類新型的高性能密封劑，該類密封劑具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)物料混合后，化學(xué)反應(yīng)的放熱量適宜，流動(dòng)性好，滲透力好，密封可靠;(2)固化后具有彈性，不脆、不裂、耐磨、耐老化、可隨意彎曲、拉動(dòng);(3)具有良好的抗震性能;(4)耐酸、耐堿、耐海水、透濕性低，即具有良好的防水性能；(5)不含溶劑等分散介質(zhì)，環(huán)保。但是單一的有機(jī)硅密封劑存在粘接性能差，強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，因此本文采用液體有機(jī)硅橡膠與低分子液態(tài)環(huán)氧樹脂和聚醚共混改性的方法，制備了有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂。同時(shí)，采用該有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂為密封劑的基體樹脂，并向其中加入固化劑、阻燃劑、促進(jìn)劑、脫模劑以及增強(qiáng)填料等制備了可維修電纜密封盒密封劑，該密封劑在固化過程中不放熱也不吸熱，且固化過程中收縮小，固化物具有良好的彈性、電絕緣性、耐高低溫性、耐老化性和耐鹽水性，且防震、防塵，易使用維修。

2.2 硅烷改性密封劑的固化機(jī)理及配方設(shè)計(jì)

硅烷改性聚醚密封劑的固化機(jī)理是通過空氣中的水分作用將鏈端具有-Si（OR）或-SiR（OR）-結(jié)構(gòu)的化合物發(fā)生水解反應(yīng)，進(jìn)而交聯(lián)成為具有Si-O-Si網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的彈性體，達(dá)到粘接和防水平衡的作用，其反應(yīng)過程如圖2所示。其中共混的液體環(huán)氧樹脂則采用胺類固化劑進(jìn)行固化。

這種硅烷改性樹脂為液態(tài)流體，是柔軟的橡膠材料，延展性相對較低，剪切和拉伸等力學(xué)強(qiáng)度也不高，直接應(yīng)用價(jià)值不大，因此需加入固化劑、阻燃劑、促進(jìn)劑、脫模劑以及增強(qiáng)填料等，其性能主要取決于配方設(shè)計(jì)，以表1所示配方制備的密封劑在固化過程中不放熱也不吸熱，且固化過程中收縮小，固化物具有良好的彈性、電絕緣性、耐高低溫性、耐老化性和耐鹽水性，且防震、防塵，易維修。

圖2 硅烷改性聚醚密封劑的固化機(jī)理Fig.2 The curing mechanism of silane modified polyether sealant

2.3 密封劑膠層的電氣性能

目前，電纜接線盒出現(xiàn)的海水滲漏、接線盒內(nèi)部潮濕、密封效果不佳等問題，導(dǎo)致接線盒內(nèi)接線端子的絕緣電阻下降，甚至短路，影響了電氣設(shè)備的正常工作。為了克服以上弊端，采用接線盒內(nèi)灌注特種密封劑的方式，對接線部位進(jìn)行密封保護(hù)，達(dá)到即使接線盒內(nèi)滲亦不影響電氣性能的作用，使接線盒整體密封的效果良好，從而保證使用工藝改進(jìn)研究的接線盒的各個(gè)電氣設(shè)備正常工作使用。鑒于工藝要求，電纜密封盒密封劑應(yīng)具有良好的電氣絕緣性能，應(yīng)對頻率及溫度變化穩(wěn)定，并具有優(yōu)異的耐電弧及耐電暈性能。

環(huán)氧樹脂、聚氨酯、有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂的電氣性能見表2所示：

表2 幾種材料的電性能比較Table 2 The electric performance comparison of some materials

由表2可見，環(huán)氧樹脂、聚氨酯、有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂的電性能均較好，其中有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂的耐電弧范圍、體積電阻率范圍最寬，可調(diào)節(jié)范圍大，而且有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂的介電常數(shù)最小，電性能較優(yōu)。

2.4 密封劑膠層的使用壽命

電纜接線盒密封劑的耐候性越好，使用壽命越長，密封膠的性能就越好。幾種密封劑膠層的使用壽命見表3所示。

表3 幾種材料的使用壽命比較Table 3 The working life comparison of some materials

由表3可知，有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂密封劑的使用壽命最長，聚氨酯樹脂的使用壽命次之，聚硫密封劑的使用壽命最短。

2.5 密封劑膠層的物理性能及環(huán)境適應(yīng)性能

密封劑膠層的物理性能及環(huán)境適應(yīng)性能見下表4所示。

表4 密封劑膠層的物理性能及環(huán)境適應(yīng)性能Table 4 The physical performance and environmental adaptation of the adhesive layer of sealant

3 結(jié) 論

本文采用不同稠度有機(jī)硅油與低分子液態(tài)環(huán)氧樹脂和聚醚共混改性的方法，制備了有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂。同時(shí)，采用該有機(jī)硅改性聚醚環(huán)氧樹脂為密封劑的基體樹脂，并向其中加入固化劑、阻燃劑、促進(jìn)劑、脫模劑以及增強(qiáng)填料等制備了可維修電纜接線盒密封劑，該密封劑在固化過程中不放熱也不吸熱，且固化過程中無收縮，固化物具有良好的彈性、電絕緣性、耐高低溫性、耐老化性和耐鹽水性，且防震、防塵，易使用維修。

［1］夏磊,陳立班,楊淑英.硅改性密封劑的進(jìn)展［J］.廣州化學(xué),2000,25(2)：59～64.

［2］張同標(biāo)，倪雅，李建軍,等.硅烷改性聚醚密封劑的制備及應(yīng)用［J］.中國建材科技，2011,1：24～26.

［3］晨光化學(xué)研究院.有機(jī)硅單體及聚合物.材料及應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.1986,307.

［4］幸松明，王一璐.有機(jī)硅合成工藝及產(chǎn)品應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2001,634.