本发明属于管材，涉及一种变压器用的超薄壁硅胶管及其制备方法和应用。
背景技术：
1、全氟和多氟烷基物质(pfas)是一种新型污染物，具有极高的持久性、迁移性以及潜在的毒性，可能会对人体健康造成一系列风险。限制pfas在商品中的应用，能够保护环境和人类健康，减少pfas对环境的影响。但限制pfas在商品中的应用，尤其是那些包含长链全氟烷基的物质，将影响电子领域包括聚四氟乙烯(ptfe)在内的诸多产品的应用。这迫使行业寻找不含pfas的替代产品，以符合新的环保标准。
2、现阶段在手机、电脑等电子产品的充电器均内置有小型变压器，而部分高端产品要求小型变压器可满足150℃的使用温度等级，其中小型变压器线束通过包覆ptfe绝缘套管提供绝缘保护；在构造上线束需要缠绕芯构架形成线圈要求套管需要较好的柔韧性，不能有裂纹，而在制程中线束一端需要进行浸锡工艺(430℃×0.5s)要求套管耐瞬间高温冲击，不能有变形、熔融、破裂，另外在设备夹管输送进行装配时太软套管容易出现堆管或打卷，所以硬度要求在40d以上避免影响制程，考虑到还要求超薄壁、无卤阻燃等方面因素，很多材料并不适合进行替代。
3、现有技术中一般采用各类工程材料对ptfe进行替代，包括聚酰亚胺(pi)、聚醚醚酮(peek)等，但在应用中工程塑料存在柔韧性差，在绕线中存在开裂的风险而影响套管绝缘性能。而如果选用交联的聚烯烃材料，长期高温老化性能较差，且超薄壁的阻燃可靠性也较低。因此，在现有技术中仍未有完全合适的方案能够实现小型变压器中的含有ptfe管的替代。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种超薄壁硅胶管，旨在提供一种ptfe绝缘套管替代方案应用在小型变压器上，满足瞬间高温热冲击、长期老化、高柔韧性、高硬度及阻燃的特性要求，解决现有小型变压器领域对含氟管道的替代技术的弊端。
2、为了实现上述发明目的，一方面，本发明提供了一种变压器用的超薄壁硅胶管，按重量份计包括如下组分：
3、硅橡胶组合物100份、硫化剂0.8-1.2份、润滑剂0.3-1.0份、无卤阻燃剂5-10份、结构调节剂20-30份、界面活性剂0.4-0.6份和炭黑0.2-0.5份；
4、其中，所述硅橡胶组合物由甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶组成，所述结构调节剂为聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物；所述硅橡胶组合物的邵氏a硬度为70-80度。
5、优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.4mol％-1mol％；所述甲基苯基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.4mol％-1mol％、苯基含量为20mol％-34mol％。
6、更优选地，且作为本发明的一个实例，所述炭黑为炭黑n990。
7、优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶的邵氏a硬度为70-80度，所述甲基苯基乙烯基硅橡胶的邵氏a硬度为70-80度。
8、优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶占所述硅橡胶组合物的重量百分数为60％-75％。
9、优选地，所述硫化剂为双组份的铂金硫化剂；所述润滑剂选自羟基硅油、二苯基硅二醇、甲基苯基二乙氧基硅烷中的至少一种；所述的无卤阻燃剂选自三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、二乙基次膦酸铝中的至少一种；所述界面活性剂为硅烷偶联剂。
10、更优选地，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷中的至少一种。
11、更优选地，且作为本发明的实例，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂z-6040。
12、优选地，所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物由聚醚酰亚胺嵌段单元和聚硅氧烷嵌段单元组成，所述聚硅氧烷嵌段单元占所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物的重量百分数为10％-34％。
13、优选地，所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物为聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物粉末，所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物粉末的粒径d90小于等于10μm；所述无卤阻燃剂为无卤阻燃剂粉末，所述无卤阻燃剂粉末的d90为30-100nm。
14、优选地，所述炭黑为n系列炭黑；所述超薄壁硅胶管的壁厚为0.1-0.15mm，所述超薄壁硅胶管的内径为1.0-2.0mm。
15、作为本发明的优选实例，所述超薄壁硅胶管按重量份计包括以下组分：
16、硅橡胶组合物100份、硫化剂1份、润滑剂0.7份、阻燃剂5-10份、结构调节剂20-30份、界面活性剂0.4-0.6份和炭黑0.3份；
17、其中，所述硅橡胶组合物由甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶组成，所述甲基乙烯基硅橡胶占所述硅橡胶组合物的质量百分比为60％-75％，所述甲基乙烯基硅橡胶的邵氏a硬度为75度、乙烯基含量0.7mol％，所述甲基苯基乙烯基硅橡胶的邵氏a硬度为75度、乙烯基含量0.7mol％、苯基含量20mol％-34mol％；所述硫化剂为双组分铂金硫化剂，所述双组分铂金硫化机由等质量份的xh-ptc-09a和xh-ptc-09b组成，所述润滑剂为低分子羟基硅油sh-238y，所述阻燃剂选自三聚氰胺氰尿酸盐mca-1、三聚氰胺焦磷酸盐mpp-m或二乙基次膦酸铝at-100，所述阻燃剂的d90≤10μm，所述结构调节剂为聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物粉末，所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物由聚醚酰亚胺嵌段单元和聚硅氧烷嵌段单元组成，所述聚硅氧烷嵌段单元占所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物的重量百分数为10％-34％；粒径d90为30-100nm；所述界面活性剂为硅烷偶联剂z-6040，所述炭黑为热裂解炭黑n990。
18、作为本发明的一些优选实例，所述超薄壁硅胶管按重量份计包括以下组分：
19、硅橡胶组合物100份、硫化剂1份、润滑剂0.3份、阻燃剂7份、结构调节剂20-30份、界面活性剂0.4-0.6份和炭黑0.2份；
20、其中，所述硅橡胶组合物由甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶组成，所述甲基乙烯基硅橡胶占所述硅橡胶组合物的质量百分比为68％，所述甲基乙烯基硅橡胶的邵氏a硬度为70度、乙烯基含量0.7mol％，所述甲基苯基乙烯基硅橡胶的邵氏a硬度为70度、乙烯基含量0.7mol％、苯基含量28mol％；所述硫化剂为双组分铂金硫化剂，所述双组分铂金硫化机由等质量份的xh-ptc-09a和xh-ptc-09b组成，所述润滑剂为二苯基硅二醇my-r05，所述阻燃剂为三聚氰胺焦磷酸盐mpp-m，所述阻燃剂的d90≤10μm，所述结构调节剂为聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物粉末，所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物由聚醚酰亚胺嵌段单元和聚硅氧烷嵌段单元组成，所述聚硅氧烷嵌段单元占所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物的重量百分数为10％-34％，粒径d90为30-100nm；所述界面活性剂为硅烷偶联剂z-6040，所述炭黑为热裂解炭黑n990。
21、作为本发明的一些优选实例，所述超薄壁硅胶管按重量份计包括以下组分：
22、硅橡胶组合物100份、硫化剂1.2份、润滑剂1份、阻燃剂7份、结构调节剂20份、界面活性剂0.4份和炭黑0.5份；
23、其中，所述硅橡胶组合物由甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶组成，所述甲基乙烯基硅橡胶占所述硅橡胶组合物的质量百分比为68％，所述甲基乙烯基硅橡胶的邵氏a硬度为70-80度、乙烯基含量0.7mol％，所述甲基苯基乙烯基硅橡胶的邵氏a硬度为70-80度、乙烯基含量0.7mol％、苯基含量20mol％-34mol％；所述硫化剂为双组分铂金硫化剂，所述双组分铂金硫化机由等质量份的xh-ptc-09a和xh-ptc-09b组成，所述润滑剂为甲基苯基二乙氧基硅烷gx-826，所述阻燃剂为二乙基次膦酸铝at-100，所述阻燃剂的d90≤10μm，所述结构调节剂为聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物粉末，所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物由聚醚酰亚胺嵌段单元和聚硅氧烷嵌段单元组成，所述聚硅氧烷嵌段单元占所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物的重量百分数为20％，粒径d90为30-100nm；所述界面活性剂为硅烷偶联剂z-6040，所述炭黑为热裂解炭黑n990。
24、作为本发明的一些优选实例，所述超薄壁硅胶管按重量份计包括以下组分：
25、硅橡胶组合物100份、硫化剂0.8-1.2份、润滑剂0.5份、阻燃剂10份、结构调节剂30份、界面活性剂0.6份和炭黑0.4份；
26、其中，所述硅橡胶组合物由甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶组成，所述甲基乙烯基硅橡胶占所述硅橡胶组合物的质量百分比为60％-75％，所述甲基乙烯基硅橡胶的邵氏a硬度为75度、乙烯基含量0.4mol％-1mol％，所述甲基苯基乙烯基硅橡胶的邵氏a硬度为75度、乙烯基含量0.4mol％-1mol％、苯基含量34mol％；所述硫化剂为双组分铂金硫化剂，所述双组分铂金硫化机由等质量份的xh-ptc-09a和xh-ptc-09b组成，所述润滑剂为低分子羟基硅油sh-238y，所述阻燃剂选自三聚氰胺氰尿酸盐mca-1、三聚氰胺焦磷酸盐mpp-m或二乙基次膦酸铝at-100，所述阻燃剂的d90≤10μm，所述结构调节剂为聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物粉末，所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物由聚醚酰亚胺嵌段单元和聚硅氧烷嵌段单元组成，所述聚硅氧烷嵌段单元占所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物的重量百分数为10％-34％，粒径d90为30-100nm；所述界面活性剂为硅烷偶联剂z-6040，所述炭黑为热裂解炭黑n990。
27、另一方面，本发明提供了上述的超薄壁硅胶管的制备方法，包括以下步骤：
28、s1、将配方量的结构调节剂和界面活性剂混合，静置，得到改性结构剂；
29、s2、将配方量的硅橡胶组合物、润滑剂、无卤阻燃剂、炭黑和步骤s1得到的改性结构剂混炼、室温静置，得硅橡胶混合物；
30、s3、将步骤s2得到的硅橡胶混合物与配方量的硫化机混合，开炼、薄通，得硅混炼胶；
31、s4、将步骤s3得到的硅混炼胶冷挤、烘烤，得超薄壁硅胶管。
32、优选地，步骤s1中，所述混合在高速搅拌机中进行混合。
33、优选地，步骤s1中，所述混合的温度为50-60℃、搅拌速度为500-800r/min、搅拌时间为10-20min。
34、优选地，步骤s1中，所述静置具体为打开搅拌机盖静置30-60min。
35、优选地，步骤s2中，所述混炼为加入捏合机中进行混炼。
36、优选地，步骤s2中，所述混炼的时间为20-30min，所述室温静置的时间为8-10小时。
37、优选地，步骤s3中，所述开炼的时间为10-20min，所述薄通的次数为13-17次、更优选为15次。
38、优选地，步骤s4中，所述冷挤具体为将硅混炼胶置于挤出机中冷挤。
39、优选地，步骤s4中，所述烘烤具体为一段350℃下烘烤1.5min，二段200℃烘烤30min。所述烘烤的目的是一段短时间高温烘烤进行外部定型，并使得内部聚(醚酰亚胺-硅氧烷)粉末熔融搭接形成骨架，二段长时间低温烘烤有利于稳定有序硫化交联。
40、再一方面，本发明提供了上述的超薄壁硅胶管、上述制备方法制得的超薄壁硅胶管在变压器中的应用。
41、优选地，所述变压器为小型变压器。
42、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
43、(1)本发明实施例提供的一种超薄壁硅胶管，通过采用硅橡胶组合物、无卤阻燃剂、结构调节剂为主要原料，复配硫化剂、润滑剂、界面活性剂及炭黑，整体优化硅胶管的性能；硅胶材料柔韧性好，弯曲耐破损可靠性高，其中聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物粉末在高温熔融后作为骨架支撑，增强硅胶管的硬度，且与甲基苯基乙烯基硅橡胶、无卤阻燃剂协同使得硅胶管满足ul94 v2的阻燃等级，另外高温硫化交联后的硅胶管无论在瞬间高温热冲击和长期高温老化均有优异的表现，满足在小型变压器ptfe绝缘套管的替代需求，也解决该领域pfas free替代技术的弊端。
44、(2)根据gb/t 531.1测试标准，本发明提供的超薄壁硅胶管的材料邵氏d硬度大于或等于40度；根据astm d638测试标准，本发明提供的超薄壁硅胶管的断裂伸长率大于或等于200％，满足了超薄壁管道在小型变压器包线、绕线制程工艺及工作条件下的性能需求。
1.一种变压器用的超薄壁硅胶管，其特征在于，按重量份计包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的超薄壁硅胶管，其特征在于，所述甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.4mol％-1mol％；所述甲基苯基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.4mol％-1mol％、苯基含量为20mol％-34mol％。
3.根据权利要求1所述的超薄壁硅胶管，其特征在于，所述甲基乙烯基硅橡胶的邵氏a硬度为70-80度，所述甲基苯基乙烯基硅橡胶的邵氏a硬度为70-80度；所述甲基乙烯基硅橡胶占所述硅橡胶组合物的重量百分数为60％-75％。
4.根据权利要求1所述的超薄壁硅胶管，其特征在于，所述硫化剂为双组份的铂金硫化剂；所述润滑剂选自羟基硅油、二苯基硅二醇、甲基苯基二乙氧基硅烷中的至少一种；所述的无卤阻燃剂选自三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、二乙基次膦酸铝中的至少一种；所述界面活性剂为硅烷偶联剂。
5.根据权利要求4所述的超薄壁硅胶管，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的超薄壁硅胶管，其特征在于，所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物由聚醚酰亚胺嵌段单元和聚硅氧烷嵌段单元组成，所述聚硅氧烷嵌段单元占所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物的重量百分数为10％-34％。
7.根据权利要求1所述的超薄壁硅胶管，其特征在于，所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物为聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物粉末，所述聚(醚酰亚胺-硅氧烷)共聚物粉末的粒径d90小于等于10μm；所述无卤阻燃剂为无卤阻燃剂粉末，所述无卤阻燃剂粉末的d90为30-100nm。
8.根据权利要求1所述的超薄壁硅胶管，其特征在于，所述炭黑为n系列炭黑；所述超薄壁硅胶管的壁厚为0.1-0.15mm，所述超薄壁硅胶管的内径为1.0-2.0mm。
9.权利要求1-8中任意一项所述的超薄壁硅胶管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.权利要求1-8中任意一项所述的超薄壁硅胶管或权利要求9所述制备方法制得的超薄壁硅胶管在变压器中的应用。
