密封接线盒防水平衡剂的研究

张 能 ，海 洁 ，赵鹏远

（1.海军住葫芦岛四三一厂军代表室，辽宁葫芦岛125004;2.哈尔滨理工大学电工电子教学与实训中心，黑龙江哈尔滨150020;3.哈尔滨化工研究所，黑龙江哈尔滨150020）

电缆接线盒密封剂是一类重要的功能性密封剂，可用于维护电缆外护套破损处、电缆接头、电缆终端包封等，起到电缆维护、绝缘、防水、防尘、防震和固定作用。目前，电缆接线盒出现的海水渗漏、接线盒内部潮湿、密封效果不佳等问题，导致接线盒内接线端子的绝缘电阻下降，甚至短路，影响了电气设备的正常工作。采用接线盒内灌注特种密封剂的方式，对接线部位进行密封保护，达到即使接线盒内渗亦不影响电气性能的作用，使接线盒整体密封的效果良好，从而保证使用工艺改进研究的接线盒的各个电气设备正常工作使用。

传统的高性能密封剂大致分为三类，聚硫密封剂、硅酮密封剂、聚氨酯密封剂[1]。聚硫密封胶的应用最早，固化促进剂用的是铅类氧化物，其缺点是低温固化速度慢，易老化变硬，且有臭味；硅酮密封胶固化快，不起泡，胶层耐热性良好，但其装饰性差，胶层内物易渗析迁移，玷污周围饰物，且价格昂贵；聚氨酯密封剂固化速度快，但是固化时易释放出二氧化碳气体，使胶层气泡，造成薄弱环节，胶层耐热性差，易变色，对湿气敏感，且在应用过程中使用了较多的有刺激性气味的异氰酸酯，对工作人员及环境有害，不环保。

硅烷改性聚醚密封剂兼具了聚氨酯密封剂和硅酮密封剂的优点，抵消了各自性能的不足，具有优良的力学强度、复涂性、耐污性，且产品中没有异氰酸酯及溶剂，是国内外新型弹性密封剂的主要方向[2]。为了使防水密封剂能更适合海底电缆使用的特殊环境，为了增强其耐盐水及耐老化性，本文采用低分子液态环氧树脂和聚醚共混改性的方法，制备了有机硅改性聚醚环氧树脂。同时，采用该有机硅改性聚醚环氧树脂为密封剂的基体树脂，并向其中加入固化剂、阻燃剂、促进剂、脱模剂以及增强填料等制备了可维修电缆密封盒密封剂，该密封剂在固化过程中不放热也不吸热，且固化过程中无收缩，固化物具有良好的弹性、电绝缘性、耐高低温性、耐老化性和耐盐水性，且防震、防尘，易使用维修[3-4]。

1 实验部分

1.1 实验原料

羟基封端的线型聚二甲基硅氧烷，粘度（25℃）5000mm2/s，山东省莱州市金泰硅业有限公司；羟基封端的线型聚二甲基硅氧烷，粘度（25℃）50mm2/s山东省莱州市金泰硅业有限公司；三甲基硅氧基封端的线型聚甲基硅氧烷（工业级）厦门市中信隆进出口公司；低分子液态环氧树脂E-51（分子量500～1000）上海树脂厂；烯丙基封端的聚醚（≥90%）上海树脂厂；低分子量改性聚酰胺（工业级）天津燕海化学有限公司；阻燃剂H2PtCl6（工业级）广州市正通化工有限公司；气相白炭黑（粒子粒径5nm）广州华力森贸易有限公司；甲基硅油（平均聚合度为40）山东省莱州市金泰硅业有限公司；碳酸钙微粉（平均粒径为0.08μm）广西贺州市桂宝粉体公司；促进剂苄基二甲胺（工业级）杭州中香化学有限公司。其余均为市售分析纯。

1.2 密封剂的制备

1.2.1 密封剂的配方

电缆密封接线盒密封剂的配方如下表1所示。

表1 电缆密封接线盒密封剂的配方Table 1 The formulation of sealant for the cable connection box

A组分与B组分的质量比为5∶1。

1.2.2 密封剂制备工艺流程图

电缆密封接线盒密封剂制备工艺流程图，如图1所示。

1.3 性能检测

密封剂的物理力学性能按照国家标准进行测试。

采用ZC-46A型高阻抗计测定密封剂胶层的体积电阻率，在100mm×120mm的玻璃钢片单面涂覆涂料，每种测试采用5组试样在100V下做平行试验。

图1 电缆密封接线盒密封剂制备工艺流程图Fig.1 The flow chart of preparation process of the sealant for cable connection box

2 结果与讨论

2.1 基体树脂的选择

基体树脂是形成密封剂的骨架和增强填料的载体，基体树脂的正确选择，不仅决定密封剂的力学性能和电性能，而且还影响密封剂的耐候性、可维修性能和使用寿命。

硅烷改性密封剂是近年来发展起来的一类新型的高性能密封剂，该类密封剂具有以下优点：(1)物料混合后，化学反应的放热量适宜，流动性好，渗透力好，密封可靠;(2)固化后具有弹性，不脆、不裂、耐磨、耐老化、可随意弯曲、拉动;(3)具有良好的抗震性能;(4)耐酸、耐碱、耐海水、透湿性低，即具有良好的防水性能；(5)不含溶剂等分散介质，环保。但是单一的有机硅密封剂存在粘接性能差，强度低等缺点，因此本文采用液体有机硅橡胶与低分子液态环氧树脂和聚醚共混改性的方法，制备了有机硅改性聚醚环氧树脂。同时，采用该有机硅改性聚醚环氧树脂为密封剂的基体树脂，并向其中加入固化剂、阻燃剂、促进剂、脱模剂以及增强填料等制备了可维修电缆密封盒密封剂，该密封剂在固化过程中不放热也不吸热，且固化过程中收缩小，固化物具有良好的弹性、电绝缘性、耐高低温性、耐老化性和耐盐水性，且防震、防尘，易使用维修。

2.2 硅烷改性密封剂的固化机理及配方设计

硅烷改性聚醚密封剂的固化机理是通过空气中的水分作用将链端具有-Si（OR）或-SiR（OR）-结构的化合物发生水解反应，进而交联成为具有Si-O-Si网状结构的弹性体，达到粘接和防水平衡的作用，其反应过程如图2所示。其中共混的液体环氧树脂则采用胺类固化剂进行固化。

这种硅烷改性树脂为液态流体，是柔软的橡胶材料，延展性相对较低，剪切和拉伸等力学强度也不高，直接应用价值不大，因此需加入固化剂、阻燃剂、促进剂、脱模剂以及增强填料等，其性能主要取决于配方设计，以表1所示配方制备的密封剂在固化过程中不放热也不吸热，且固化过程中收缩小，固化物具有良好的弹性、电绝缘性、耐高低温性、耐老化性和耐盐水性，且防震、防尘，易维修。

图2 硅烷改性聚醚密封剂的固化机理Fig.2 The curing mechanism of silane modified polyether sealant

2.3 密封剂胶层的电气性能

目前，电缆接线盒出现的海水渗漏、接线盒内部潮湿、密封效果不佳等问题，导致接线盒内接线端子的绝缘电阻下降，甚至短路，影响了电气设备的正常工作。为了克服以上弊端，采用接线盒内灌注特种密封剂的方式，对接线部位进行密封保护，达到即使接线盒内渗亦不影响电气性能的作用，使接线盒整体密封的效果良好，从而保证使用工艺改进研究的接线盒的各个电气设备正常工作使用。鉴于工艺要求，电缆密封盒密封剂应具有良好的电气绝缘性能，应对频率及温度变化稳定，并具有优异的耐电弧及耐电晕性能。

环氧树脂、聚氨酯、有机硅改性聚醚环氧树脂的电气性能见表2所示：

表2 几种材料的电性能比较Table 2 The electric performance comparison of some materials

由表2可见，环氧树脂、聚氨酯、有机硅改性聚醚环氧树脂的电性能均较好，其中有机硅改性聚醚环氧树脂的耐电弧范围、体积电阻率范围最宽，可调节范围大，而且有机硅改性聚醚环氧树脂的介电常数最小，电性能较优。

2.4 密封剂胶层的使用寿命

电缆接线盒密封剂的耐候性越好，使用寿命越长，密封胶的性能就越好。几种密封剂胶层的使用寿命见表3所示。

表3 几种材料的使用寿命比较Table 3 The working life comparison of some materials

由表3可知，有机硅改性聚醚环氧树脂密封剂的使用寿命最长，聚氨酯树脂的使用寿命次之，聚硫密封剂的使用寿命最短。

2.5 密封剂胶层的物理性能及环境适应性能

密封剂胶层的物理性能及环境适应性能见下表4所示。

表4 密封剂胶层的物理性能及环境适应性能Table 4 The physical performance and environmental adaptation of the adhesive layer of sealant

3 结 论

本文采用不同稠度有机硅油与低分子液态环氧树脂和聚醚共混改性的方法，制备了有机硅改性聚醚环氧树脂。同时，采用该有机硅改性聚醚环氧树脂为密封剂的基体树脂，并向其中加入固化剂、阻燃剂、促进剂、脱模剂以及增强填料等制备了可维修电缆接线盒密封剂，该密封剂在固化过程中不放热也不吸热，且固化过程中无收缩，固化物具有良好的弹性、电绝缘性、耐高低温性、耐老化性和耐盐水性，且防震、防尘，易使用维修。

［1］夏磊,陈立班,杨淑英.硅改性密封剂的进展［J］.广州化学,2000,25(2)：59～64.

［2］张同标，倪雅，李建军,等.硅烷改性聚醚密封剂的制备及应用［J］.中国建材科技，2011,1：24～26.

［3］晨光化学研究院.有机硅单体及聚合物.材料及应用［M］.北京：化学工业出版社.1986,307.

［4］幸松明，王一璐.有机硅合成工艺及产品应用［M］.北京：化学工业出版社,2001,634.