復(fù)合絕緣子用硅橡膠憎水性影響因素的探討①

摘 要：硅橡膠的憎水性和憎水遷移性是影響其閃絡(luò)的重要特性。該文結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程介紹了憎水性的測(cè)量方法及應(yīng)注意的問題，并研究了Al（OH）3添加量對(duì)憎水性影響。結(jié)果表明：在配方中添加105-120份Al（OH）3時(shí)，復(fù)合絕緣子用硅橡膠具有較好的力學(xué)性能、電學(xué)性能及不錯(cuò)的憎水性能。

關(guān)鍵詞：硅橡膠 憎水性 氫氧化鋁

中圖分類號(hào)： TM216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（b）-0041-01

隨著當(dāng)前輸電電壓等級(jí)的提高，絕緣子不僅要求一定的力學(xué)性能，更需要較高的電性能。特別對(duì)于污穢嚴(yán)重的地區(qū)，傳統(tǒng)的瓷絕緣子、玻璃絕緣子在使用中暴露出性能上固有的缺陷，而復(fù)合絕緣子則表現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)，良好的憎水性能及憎水遷移性降低了絕緣子表面的閃絡(luò)現(xiàn)象的發(fā)生。因此，鑒于合成絕緣子優(yōu)異的耐閃絡(luò)性能源于其外絕緣硅橡膠良好的憎水性，有必要對(duì)復(fù)合絕緣子用硅橡膠的憎水性測(cè)量方法及影響因素進(jìn)行研究。

1 憎水性的測(cè)量方法

國際上憎水性的測(cè)量方法通常分為接觸角法，噴水分級(jí)法和表面張力法。而硅橡膠常用前兩種方法，在表示憎水性強(qiáng)弱時(shí)，需要標(biāo)明橡膠憎水性的測(cè)試方法。

1.1 接觸角測(cè)量法

靜態(tài)接觸角法是通過微注射器將水滴滴在材料表面，通過高速攝像機(jī)獲取水滴在材料表面形態(tài)的圖片，通過相應(yīng)的圖形處理軟件測(cè)量水滴與材料表面的接觸角。測(cè)量時(shí)將水滴滴在表面水平硅橡膠材料上，在空氣、水和硅橡膠材料的交界點(diǎn)做水滴表面切線，該切線與材料表面的夾角θ即為靜態(tài)接觸角。這種方法測(cè)量簡單、定量準(zhǔn)確，被廣泛用于材料表面憎水性的評(píng)估。

1.2 噴水分級(jí)法

測(cè)量合成絕緣子憎水性的噴水分級(jí)法是由瑞典輸配電研究所提出。主要通過后退角及水膜面積這兩個(gè)物理量來評(píng)估絕緣子的憎水性，將憎水性分為HC1-HC7共7個(gè)等級(jí)，其中HC1和HC7級(jí)分別對(duì)應(yīng)憎水性最強(qiáng)和最弱的狀態(tài)。一般而言，HC1-HC3屬于憎水性表面，HC4是一個(gè)中間過渡級(jí)，此時(shí)，水珠和水帶同時(shí)存在，HC5-HC7屬于親水性表面。

2 氫氧化鋁對(duì)硅橡膠憎水性的影響

2.1 復(fù)合絕緣子硅橡膠憎水性基本原理

硅橡膠具有優(yōu)異的憎水性能，與其分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不可分離，主鏈?zhǔn)怯晒柩跬橛幸?guī)則排列成的長鏈，分子鏈呈螺旋狀的結(jié)構(gòu)，因si-o-si與o-si-o的鍵角較大，使得si-o鍵的極性相互抵消，整個(gè)分子表現(xiàn)出強(qiáng)的非極性特性，對(duì)極性的水分子表現(xiàn)出較強(qiáng)的排斥力，因此，硅橡膠具有較好的憎水性。然而復(fù)合絕緣子用硅橡膠同時(shí)要求較高的耐漏電起痕及耐電蝕損，添加一定量的氫氧化鋁能明顯提高硅橡膠耐漏電起痕及耐電蝕損，然而隨著氫氧化鋁的添加，將對(duì)硅橡膠憎水性能產(chǎn)生顯著影響[1]。

2.2 實(shí)驗(yàn)

2.2.1 主要原料 硅橡膠生膠110-2，浙江新安；氣相白炭黑，瓦克N20；氫氧化鋁，HWF-1，山東鋁業(yè)；乙烯基三乙基硅烷（A151）；羥基硅油203；2，5-二甲基-2，5-雙（叔丁過氧基）己烷（膏狀），子鈞化工有限公司生產(chǎn)。

2.2.2 主要設(shè)備 捏合機(jī)、開煉機(jī)、平板硫化機(jī)、漏電起痕試驗(yàn)裝置、接觸角測(cè)量儀等。

2.2.3 試樣制備 取100份硅橡膠生膠加入捏合機(jī)中，分四次加入30份氣相法白炭黑及羥基硅油、分三次加入規(guī)定份數(shù)的氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑，一定量的脫模劑，促進(jìn)劑，紫外老化劑等，待配方物料加完后，升溫至120 ℃，在真空（真空度-0.08 MPa）下捏合30 min出料。放入開煉機(jī)中，開煉至膠料光滑得混煉膠，靜置24 h后，將混煉膠在開煉機(jī)上包輥，加入雙二五，薄通3～5次，出片；24 h后在平板硫化機(jī)上硫化成型，硫化條件為170 ℃×t90。

2.2.4 性能測(cè)試 耐電痕化按照GB/T 6553-2003，憎水性測(cè)量按照DL/T 376-2010。

2.3 結(jié)果與討論

由圖1可以看出，隨著氫氧化鋁含量的增加，靜態(tài)接觸角逐漸降低，這表明復(fù)合絕緣子用硅橡膠憎水性能隨著氫氧化鋁含量的增加而逐漸降低。氫氧化鋁由75份升高到135份時(shí)，接觸角由110度降低到97度，這是由于氫氧化鋁表面對(duì)水分子具有一定的親和性，因此，隨著氫氧化鋁逐漸增加，復(fù)合絕緣子硅橡膠憎水性能變差。

然而，降低氫氧化鋁用量，憎水性能雖得到提高，漏電起痕及電蝕損性能則有一定程度的降低，由表1可以看出，當(dāng)氫氧化鋁用量降低到90份時(shí)，漏電起痕為1A3.5，因此，復(fù)合絕緣子硅橡膠要達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，氫氧化鋁必須達(dá)到一定的填充量。

由上述分析可知，氫氧化鋁加入對(duì)復(fù)合絕緣子硅橡膠憎水性與漏電起痕性能的影響相互矛盾，因此，綜合考慮其性能，找到氫氧化鋁的最佳加入點(diǎn)至關(guān)重要，結(jié)合圖1與表1，氫氧化鋁加入量在105～120份之間時(shí)比較合適。

3 結(jié)語

（1）復(fù)合絕緣子憎水性測(cè)試常用接觸角及噴水分級(jí)法，我公司硅橡膠試片多采用靜態(tài)接觸角測(cè)量法；（2）氫氧化鋁的加入雖提高了復(fù)合絕緣子硅橡膠漏電起痕性能，卻降低其憎水性能，當(dāng)加入量為105～120份時(shí)，綜合性能較佳。

參考文獻(xiàn)

[1]姚喜年.熱硫化硅橡膠憎水性研究[J].電瓷避雷器，2006（3）.