交联聚乙烯和硅橡胶的胶黏剂技术研究

交联聚乙烯和硅橡胶的胶黏剂技术研究

胡克勍

杭州矽能电力技术有限公司，浙江省杭州市310000

摘要：交联聚乙烯凭借其结构合理以及电气性能优良等优点，在配电网中得到了广泛使用，已经逐步取代传统的油纸绝缘结构电缆。但电缆制作技术粗糙、施工工艺不良、人为破坏以及恶劣的运行环境等因素均会造成XLP电缆的绝缘缺陷，影响其绝缘性能。针对以上问题，需对这种胶黏剂进行改进。

关键词：胶黏剂 绝缘缺陷

前言

胶黏剂，即通过界面的黏附和内聚等作用，能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的或合成的、有机的或无机的一类物质，统称为胶黏剂，又叫黏合剂，习惯上简称为胶。简而言之，胶黏剂就是通过黏合作用，能使被黏物结合在一起的物质。“胶黏剂”是通用的标准术语，亦包括其他一些胶水、胶泥、胶浆、胶膏等。

胶黏剂可以与交联聚乙烯及硅橡胶发生交联，一方面可以将交联聚乙烯及硅橡胶粘合，修复电缆主绝缘上的划痕及气隙，另一方面可以防止水汽从线芯及外部沿压紧界面渗透，导致击穿的事故，提升电缆运行时的可靠性与稳定性。

胶黏剂发展史

胶黏剂的发展进入了一个漫长的历史进程，人类使用胶黏剂，可以追溯到很久以前。从考古发掘中发现，远在600年前，人类就用水和黏土调和起来，作为胶黏剂，制陶和制砖，把石头等固体黏结成生活用具。我国是发现和使用天然胶黏剂最早的国家之一。远古时代就有黄帝煮胶的故事，一些古代书籍就有关于胶黏剂制造和使用的踪迹，足以证明我国使用胶黏剂的历史之悠久。

伴随着生产和生活水平的提高，普通分子结构的胶黏剂已经远不能满足人们在生产生活中的应用，这时高分子材料和纳米材料成为改善各种材料性能的有效途径，高分子类聚合物和纳米聚合物成为胶粘剂重要的研究方向。在工业企业现代化的发展中，传统的以金属修复方法为主的设备维护工艺技术已经不能满足针对更多高新设备的维护需求，为此诞生了包括高分子复合材料在内的更多新的胶黏剂，以便解决更多问题，满足新的应用需求。二十世纪后期，世界发达国家以美国福世蓝（1st line）公司为代表的研发机构，研发了以高分子材料和复合材料技术为基础的高分子复合型胶黏剂，它是以高分子复合聚合物与金属粉末或陶瓷粒组成的双组分或多组分的复合材料，它可以极大解决和弥补金属材料的应用弱项，可广泛用于设备部件的磨损、冲刷、腐蚀、渗漏、裂纹、划伤等修复保护。高分子复合材料技术已发展成为重要的现代化胶黏剂应用技术之一。

胶黏剂相关理论

胶粘理论。聚合物之间，聚合物与非金属或金属之间，金属与金属和金属与非金属之间的胶接等都存在聚合物基料与不同材料之间界面胶接问题。粘接是不同材料界面间接触后相互作用的结果。因此，界面层的作用是胶粘科学中研究的基本问题。诸如被粘物与粘料的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等都影响胶结。胶接是综合性强，影响因素复杂的一类技术，而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理，所以至今全面唯一的理论是没有的。

弱界层理论。当液体胶黏剂不能很好浸润被粘体表面时，空气泡留在空隙中而形成弱区。又如，当中含杂质能溶于熔融态胶黏剂，而不溶于固化后的胶黏剂时，会在固体化后的胶粘形成另一相，在被粘体与胶黏剂整体间产生弱界面层（WBL）。产生WBL除工艺因素外，在聚合物成网或熔体相互作用的成型过程中，胶黏剂与表面吸附等热力学现象中产生边界层结构的不均匀性。不均匀性界面层就会有WBL出现。这种WBL的应力松弛和裂纹的发展都会不同，因而极大地影响着材料和制品的整体性能。

扩散理论。两种聚合物在具有相容性的前提下，当它们相互紧密接触时，由于分子的布朗运动或链段的摆产生相互扩散现象。这种扩散作用是穿越胶黏剂、被粘物的界面交织进行的。扩散的结果导致界面的消失和过渡区的产生。粘接体系借助扩散理论不能解释聚合物材料与金属、玻璃或其他硬体胶粘，因为聚合物很难向这类材料扩散。

机械作用力理论。从物理化学观点看，机械作用并不是产生黏结力的因素，而是增加黏结效果的一种方法。胶黏剂渗透到被粘物表面的缝隙或凹凸之处，固化后在界面区产生了啮合力，这些情况类似钉子与木材的接合或树根植入泥土的作用。机械连接力的本质是摩擦力。在黏合多孔材料、纸张、织物等时，机构连接力是很重要的，但对某些坚实而光滑的表面，这种作用并不显著。

胶黏剂的危害

胶黏剂可能对环境的污染和人体健康的危害，是由于胶黏剂中的有害物质。如挥发性有机化合物、苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游离甲苯二异氰酸酯以及挥发性有机化合物等所造成的。

挥发性有机化合物（VOC）在胶黏剂中存在较多，如溶剂型胶黏剂中的有机溶剂，三醛胶（酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛）中的游离甲醛，不饱和聚酯胶黏剂中的苯乙烯，丙烯酸酯乳液胶黏剂中的未反应单体，改性丙烯酸酯快固结构胶黏剂中的甲基丙烯酸甲酯，聚氨酯胶黏剂中的多异氰酸酯，α-氰基丙烯酸酯胶黏剂中的SO2，4115建筑胶中的甲醇、丙烯酸酯乳液中的增稠剂氨水等。这些易挥发性的物质排放到大气中，危害很大，而且有些发生光化作用，产生臭氧，低层空间的臭氧污染大气，影响生物的生长和人类的健康，有些卤代烃溶剂则是破坏大气臭氧层的物质。有些芳香烃溶剂毒性很大，甚至有致癌性。 　苯的蒸气具有芳香味，却对人有强烈的毒性，吸入和经皮肤吸收都可中毒，使人眩晕、头痛、乏力、严重时因呼吸中枢痉挛而死亡。苯已被列为致癌物质，长期接触有可能引发膀胱癌。空气中最高容许浓度为40mg/m³。

甲苯具有较大毒性，对皮肤和黏膜刺激性大，对神经系统作用比苯强，长期接触有引起膀胱癌的可能。但甲苯能被氧化成苯甲酸，与甘氨酸生成马尿酸排出，故对血液并无毒害。短期内吸入较高浓度甲苯可出现眼及上呼吸道明显的刺激征状、眼结膜及眼部充血、头晕、头痛、四肢无力等症状。空气中最高容许浓度100mg/m³。 　二甲苯对眼及上呼吸道黏膜有刺激作用，高浓度时对中枢神经系统有麻醉作用。短期内吸入较高浓度二甲苯可出现眼及上呼吸道明显的刺激症状、眼结膜及咽部充血，头晕、头痛、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、意识模糊、步态蹒跚。工业用二甲苯中常含有苯等杂质。

甲醛具有强烈的致癌和促癌作用。大量文献记载，甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、致敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。

游离甲苯二异氰酸酯在装修中主要存在于油漆之中，超出标准的游离TDI会对人体造成伤害，主要是致敏和刺激作用，出现眼睛疼痛、流泪、结膜充血、咳嗽、胸闷、气急、哮喘、红色丘疹、斑丘疹、接触性致敏性等症状，国际上对游离TDI的限制标准是0.5%以下。

绝缘缺陷的原理

电缆制作技术粗糙、施工工艺不良、人为破坏以及恶劣的运行环境等因素均会影响其绝缘性能。国家电网公司系统曾统计电力电缆设备运行故障和缺陷，统计数据表明：95％以上的电力电缆线路运行故障是由电缆附件安装人员在安装时的质量不达标造成的。

由于运输条件的有限，电力电缆通常被生产为500米一轴，当现场所需电缆长度大于500米时，通过制作中间接头连接两根电缆。中间接头主要用于恢复电力电缆的导体、绝缘层和护层三层结构。目前中间接头在安装过程中，若在剥削电缆绝缘时造成电缆划伤，电缆划伤后就导致了电缆中间接头的气隙缺陷。

当电压达到气隙的放电电压时，会发生放电，放电过程中大量的中性气体分子电离，形成大量的空间电荷，产生与外加电压方向相反的反向电压，影响了高压电传输的稳定性。

胶黏剂制备工艺流程

聚乙烯和硅橡胶的胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

A的制备：

SA-1，对A中的各组分按比例进行称量；

SA-2，在行星搅拌器中先加入A中的基础聚合物和基础交联剂，低压混合15min； SA-3，加入附加交联剂并通氮气继续搅拌30min；

SA-4，加入填料通氮搅拌30min；

SA-5，抽真空密封保存；

B的制备：

SB-1，对B中各组分按比例进行称量；

SB-2，在行星搅拌器中先加入B中的基础聚合物，低压搅拌15min；

SB-3，加入填料搅拌30min；

SB-4，加入催化剂再混合30min；

SB-5，抽真空密封保存。

SA-2与SB-2中低压搅拌的压力为0.1Pa。

SA-3、SA-4、SB-3、SB-4在抽真空同时，均通入过量惰性气体，如氮气，氩气等。

第二种制备方法：

基于第一种制备方法的基础上，在A、B制备完毕后，将B加入A中形成预混胶黏剂，并进行密封保存。

结语

随着生产和生活水平的提高，普通分子结构的胶黏剂已经远不能满足人们在生产生活中的应用，这时高分子材料和纳米材料成为改善各种材料性能的有效途径，高分子类聚合物和纳米聚合物成为胶粘剂重要的研究方向。因此厂家需要了解当下胶黏剂的需求，要在性能方面做好提升与革新，生产出更具技术含量的产品，才会更具市场优势。

参考文献

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