復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的重要特性。該文結合實驗過程介紹了憎水性的測量方法及應注意的問題，并研究了Al（OH）3添加量對憎水性影響。結果表明：在配方中添加105-120份Al（OH）3時，復合絕緣子用硅橡膠具有較好的力學性能、電學性能及不錯的憎水性能。

關鍵詞：硅橡膠 憎水性 氫氧化鋁

中圖分類號： TM216 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0041-01

隨著當前輸電電壓等級的提高，絕緣子不僅要求一定的力學性能，更需要較高的電性能。特別對于污穢嚴重的地區，傳統的瓷絕緣子、玻璃絕緣子在使用中暴露出性能上固有的缺陷，而復合絕緣子則表現出其優勢，良好的憎水性能及憎水遷移性降低了絕緣子表面的閃絡現象的發生。因此，鑒于合成絕緣子優異的耐閃絡性能源于其外絕緣硅橡膠良好的憎水性，有必要對復合絕緣子用硅橡膠的憎水性測量方法及影響因素進行研究。

1 憎水性的測量方法

國際上憎水性的測量方法通常分為接觸角法，噴水分級法和表面張力法。而硅橡膠常用前兩種方法，在表示憎水性強弱時，需要標明橡膠憎水性的測試方法。

1.1 接觸角測量法

靜態接觸角法是通過微注射器將水滴滴在材料表面，通過高速攝像機獲取水滴在材料表面形態的圖片，通過相應的圖形處理軟件測量水滴與材料表面的接觸角。測量時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做水滴表面切線，該切線與材料表面的夾角θ即為靜態接觸角。這種方法測量簡單、定量準確，被廣泛用于材料表面憎水性的評估。

1.2 噴水分級法

測量合成絕緣子憎水性的噴水分級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物理量來評估絕緣子的憎水性，將憎水性分為HC1-HC7共7個等級，其中HC1和HC7級分別對應憎水性最強和最弱的狀態。一般而言，HC1-HC3屬于憎水性表面，HC4是一個中間過渡級，此時，水珠和水帶同時存在，HC5-HC7屬于親水性表面。

2 氫氧化鋁對硅橡膠憎水性的影響

2.1 復合絕緣子硅橡膠憎水性基本原理

硅橡膠具有優異的憎水性能，與其分子結構特點不可分離，主鏈是由硅氧烷有規則排列成的長鏈，分子鏈呈螺旋狀的結構，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，整個分子表現出強的非極性特性，對極性的水分子表現出較強的排斥力，因此，硅橡膠具有較好的憎水性。然而復合絕緣子用硅橡膠同時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，將對硅橡膠憎水性能產生顯著影響[1]。

2.2 實驗

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；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。

2.2.2 主要設備 捏合機、開煉機、平板硫化機、漏電起痕試驗裝置、接觸角測量儀等。

2.2.3 試樣制備 取100份硅橡膠生膠加入捏合機中，分四次加入30份氣相法白炭黑及羥基硅油、分三次加入規定份數的氫氧化鋁和硅烷偶聯劑，一定量的脫模劑，促進劑，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，將混煉膠在開煉機上包輥，加入雙二五，薄通3～5次，出片；24 h后在平板硫化機上硫化成型，硫化條件為170 ℃×t90。

2.2.4 性能測試 耐電痕化按照GB/T 6553-2003，憎水性測量按照DL/T 376-2010。

2.3 結果與討論

由圖1可以看出，隨著氫氧化鋁含量的增加，靜態接觸角逐漸降低，這表明復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，接觸角由110度降低到97度，這是由于氫氧化鋁表面對水分子具有一定的親和性，因此，隨著氫氧化鋁逐漸增加，復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，當氫氧化鋁用量降低到90份時，漏電起痕為1A3.5，因此，復合絕緣子硅橡膠要達到行業標準要求，氫氧化鋁必須達到一定的填充量。

由上述分析可知，氫氧化鋁加入對復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至關重要，結合圖1與表1，氫氧化鋁加入量在105～120份之間時比較合適。

3 結語

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

參考文獻

[1]姚喜年.熱硫化硅橡膠憎水性研究[J].電瓷避雷器，2006（3）.