交流电晕对超疏水及普通硅橡胶憎水性的影响

复合绝缘子优异的防污闪性能主要得益于硅橡胶材料表面的憎水性及其迁移特性。在近几年有关表面和界面的研究中,超疏水材料以其优异的超级憎水性和自清洁特性引起了电力行业研究人员广泛的关注。静态接触角大于150°,滚动角小于10°的材料表面被称之为超疏水表面。以往的研究表明,电晕放电是造成硅橡胶表面憎水性下降乃至丧失的主要因素之一。文中以自制的2种超疏水表面硅橡胶和1种普通表面硅橡胶为研究对象,开展了交流电晕对其憎水性及憎水恢复特性的影响研究。考虑到电晕后硅橡胶表面的滚动角会大于90°,文中用接触角滞后取代滚动角表征表面的自清洁能力。试验结果表明:普通硅橡胶表面的静态接触角和接触角滞后分别是113.2°和11.7°,而模板法制备的2种具有微观表面结构的硅橡胶的静态接触角均大于150°,接触角滞后均小于3°,具有良好的超疏水特性及自清洁特性;在电晕处理硅橡胶表面后及电晕后恢复的过程中,普通表面硅橡胶的憎水性及自清洁特性都明显不如超疏水表面硅橡胶;而对于两种超疏水表面,封闭式结构μc表面的憎水性及其恢复特性要优于开放式结构μ_o表面。     

超疏水绝缘表面直流沿面污闪特性研究

利用一种具有优异憎水性和自清洁特性的仿生超疏水涂层制备绝缘表面，设计雾水润湿下污秽绝缘表面的直流闪络试验，研究仿生超疏水绝缘表面的直流污闪特性。同时依据表面液滴的浸润状态，从电场角度对超疏水涂层表面的污闪电压进行预测。结果表明：超疏水涂层表面在润湿加压过程中具有自洁性，闪络经表面液滴和干区形成。本文提出的方法预测的闪络电压分别与液滴体积呈负相关，与接触角呈正相关，预测值与实测值相吻合，精度高于传统预测模型。     

绝缘子的超疏水涂层覆冰特性试验研究

采用超疏水涂层是提高输电线路绝缘子防冰能力的重要方法之一。为此,提出一种通过在低表面能疏水性材料表面化学沉积纳米粒子制备绝缘子超疏水涂层的方法。扫描电镜显示涂层表面有类荷叶的微纳二元复合粗糙结构,其水滴静态接触角达到(160±0.5)°。将分别涂敷有超疏水涂层、RTV涂层以及无涂层的玻璃板试品放入人工覆冰实验室进行覆冰试验,测试了3种覆冰试品的覆冰形貌、覆冰质量以及交流闪络电压。试验与分析结果表明,涂敷RTV涂层与无涂层的试品相比,超疏水涂层试品的试品覆冰形成显著较慢,覆冰质量较低,超疏水涂层防止了连续冰膜的形成,提高了试品的覆冰闪络电压。     

污秽超疏水硅橡胶表面的润湿闪络特性研究

超疏水表面具有优越的憎水性和自清洁特性,该文制备了相同材质的超疏水硅橡胶表面和普通疏水硅橡胶表面,设计并进行了雾水润湿条件下污秽表面的闪络试验,观测2种污秽表面的润湿状态、交流电场作用下水滴的动态行为和闪络电压,并对其机理进行探究。结果表明:经过雾水润湿,超疏水硅橡胶表面的污秽区域形成接触角大于90°的分离水滴,非污秽区域的水滴由于维持自身稳定的特性,其体积小于普通疏水表面。相较于干净水滴,污秽水滴的介电常数减小,导致所受电场力增大,但同时摩擦阻力也增大,影响其动态行为。交流电场作用下大部分污秽水滴振动、变形,一些极小污秽水滴及干净水滴滚动、合并。制备出的超疏水表面具有良好的闪络耐受能力,在倾角分别为0°、10°、20°放置时的闪络电压比普通疏水硅橡胶表面高58%,109%,108%。研究结果可以为超疏水表面在电力设备中的推广应用提供参考。     

涂覆超疏水涂层绝缘子表面覆冰过程

超疏水性涂层表面水滴运动特性与冻结过程是影响其防覆冰性能的重要因素,同时也是研究应用超疏水性涂层进行绝缘子防覆冰的重要基础。在低温低气压试验室中进行了超疏水表面水滴运动与冻结过程以及涂覆疏水性涂层绝缘子覆冰特性试验,分析了超疏水性涂层表面水滴开始碰撞表面到表面完全被冰层覆盖的动态过程,研究了涂层表面水滴的运动特性和冻结过程及影响因素。试验结果表明:超疏水性涂层表面过冷却水滴的运动特性受接触角、接触角滞后、表面缺陷等因素的影响;水滴的运动特性越好,形成冰层进入覆冰稳定增长的所需时间越长;超疏水涂层能在一定程度上延缓绝缘子的覆冰,涂层的接触角越大、接触角滞后越小,水滴滚动特性越好,延缓覆冰时间相对越长。     

鲁棒的轴对称液滴边缘形状分析算法及其在超疏水材料憎水性检测中的应用

为了提高处于超疏水状态下材料表面静态接触角测量的准确性,实现了1种将液滴顶点、倾斜程度和形状参数作为变量的鲁棒的轴对称液滴边缘形状分析(axisymmetric drop shape analysis-profile,ADSA-P)算法,并将其应用于超疏水材料憎水性检测。基于Young-Laplace方程仿真产生了不同体积、接触角、倾斜程度和顶点坐标的超疏水的水珠边缘,使用圆拟合算法、椭圆拟合算法与ADSA-P算法计算接触角,结果表明:随水珠体积与接触角增加,圆拟合算法与椭圆拟合算法拟合得到的边缘偏离仿真得到的液滴边缘,接触角计算误差增大,2种算法在该研究仿真设定的水珠体积和接触角范围内得到最大误差分别为-47.57°和-22.51°;ADSA-P算法在不同的水珠体积、接触角、倾斜程度和顶点坐标下拟合得到的边缘均能与仿真得到的水珠边缘非常符合,获得的接触角具有很高的准确性,误差<0.1°。基于实际超疏水材料水珠图像的接触角计算验证了圆与椭圆拟合算法误差较大而AD-SA-P算法准确性较高的分析结论。     

一种绝缘子超疏水防覆冰涂层覆冰初期的电气试验研究

为有效地减少绝缘子覆冰事故的发生,笔者通过在低表面能疏水性材料表面化学沉积纳米粒子的方法自制一种绝缘子超疏水涂层,涂层表面具有类荷叶的微纳米二元复合粗糙结构,其上水滴静态接触角可以达到(160±0.5)°。将涂敷有此种超疏水涂层的等腰三角形玻璃板、涂敷RTV涂层的等腰三角形玻璃板与没有涂层的等腰三角形玻璃板一起放入人工覆冰实验室,覆冰1 h后对这3种试品进行电气试验,包括20kV测试电压下的泄漏电流试验以及紫外成像试验。试验结果表明,超疏水涂层在覆冰初期能够有效地减少覆冰量及阻止连续覆冰膜的形成的特性,使得涂覆超疏水涂层试品的表面泄漏电流远远低于在覆冰初期就形成连续覆冰膜的另外两种试品,从而在泄漏电流及紫外成像测试中表现出了优越的电气性能。     

硅树脂超疏水涂层的制备及湿闪特性研究

水滴在疏水涂层表面由于电场的存在易发生电晕放电，严重时会进一步发展为沿面闪络。为提高涂层的湿闪电压，通过纳米二氧化硅改性甲基硅树脂制备了超疏水涂层，测试了涂层的附着力及耐磨性能，然后对不同类型的涂层进行闪络电压测试并观察沿面闪络现象。结果表明：超疏水涂层的附着力等级达到0级，磨损后涂层依旧保持良好的疏水性，静态接触角大于155°，涂层的湿闪电压达到26.2 kV，与室温硫化硅橡胶涂层相比提高了42.4%。超疏水性有利于涂层表面水滴在电场作用下运动产生干区，因此超疏水涂层在湿润环境下依旧具有良好的绝缘性能。     

特殊工业粉尘地区绝缘子超疏水涂层应用效果研究

超疏水涂层具备优异的憎水性及自清洁性,因此在防污闪领域具备广阔的应用前景。为了研究超疏水涂层在特殊工业粉尘地区的应用效果,选取国内某企业提供的超疏水涂层,利用超疏水涂层绝缘子及同型号的无涂层复合绝缘子在江苏响水县开展了挂网运行测试,通过污秽度测试、憎水性测试及微观测试分析了超疏水涂层的积污性能、老化性能及涂层对硅橡胶的保护性能。结果显示,超疏水涂层绝缘子相比普通硅橡胶绝缘子,表面积污量减少约37%。尽管运行10个月后,超疏水涂层出现了老化,但涂层对内部硅橡胶材料起到了较好的保护作用,有效预防了内部材料的老化。     

硬质复合绝缘子用伞套材料憎水性研究

近年来,使用聚烯烃作为伞套材料的硬质复合绝缘子在鸟害严重的区域起到了非常显著的防治效果,但有关聚烯烃材料憎水性的研究还较少.该文采用接触角法和喷雾法比对研究聚烯烃和硅橡胶材料在憎水性通常、减弱和恢复三个特性阶段的静态接触角θs值和憎水性等级,并依据两种材料的表面微观形貌和表面粗糙度对其三个特性阶段的憎水性能进行分析.另外,分别对表面染污秽液和涂覆干燥硅藻土的聚烯烃材料进行了憎水性迁移特性研究.结果表明,非极性的聚烯烃材料表面具有憎水性,因聚烯烃材料表面粗糙度较小,其在憎水性通常、减弱和恢复三个特性阶段的静态接触角θs值均较低,但仍满足标准GB/T 19519—2014的要求.采用常规染污法无法在聚烯烃材料表面形成连续且均匀的污秽层,但表面附着干燥硅藻土的聚烯烃材料随迁移时间的延长,其表面静态接触角θs值不断增大,在迁移78h后趋于稳定,表明聚烯烃材料对干燥硅藻土具有憎水迁移性.     

纳米氮化硼对氟碳树脂超疏水涂层耐电蚀性能的影响

电弧燃烧会破坏绝缘子的超疏水涂层,通过掺杂高导热纳米颗粒可以提高涂层的耐电蚀性能。本研究采用几种丙烯酸单体共聚制备氟碳树脂,然后掺杂改性纳米SiO_2和纳米BN颗粒,制备得到不同纳米BN掺杂量的氟碳树脂超疏水涂层。对涂层的疏水性、耐候性、导热性等进行测试,研究纳米BN掺杂量对涂层性能的影响。结果表明:超疏水涂层的静态接触角平均值达163°,具有优异的超疏水性和耐候性;当纳米BN质量分数为40%时,涂层的导热系数提高至0.35 W/(m·K),同时具有良好的耐电蚀性能。     

甲基硅树脂超疏水涂层的防污闪性能

超疏水涂层具有自清洁性,在绝缘子表面涂覆超疏水涂层有助于提高输电线路抵御污秽闪络事故的能力。为此提出了一种具有良好耐磨性能的新型甲基硅树脂超疏水涂层,对涂覆甲基硅树脂超疏水涂层的绝缘子串进行了人工污秽试验研究,试验观测了绝缘子串的表面润湿状态、污闪电压、临界泄漏电流和憎水性恢复。结果表明:涂覆超疏水涂层的绝缘子表面饱和湿润后水滴分布稀疏,有效利用了绝缘子表面的爬电距离;在重度污秽条件下,流过绝缘子表面的临界泄漏电流仅为84.7 m A,绝缘子串的工频污闪电压为63.2 k V。甲基硅树脂超疏水涂层在人工污秽试验中显示出良好的防污闪效果,对提高输电线路绝缘子防污能力具有重要的参考价值。     

聚烯烃绝缘子材料的憎水性迁移研究

选择以氯化钠和硅藻土为人工污秽、乙醇为稀释剂制备污液,对聚烯烃表面进行定量均匀涂污。采用静态接触角法和喷水分级法测试并研究了稀释剂用量、盐密、污层厚度等对聚烯烃材料憎水性迁移的影响。结果表明:聚烯烃绝缘子材料表面存在憎水性迁移;盐密和污秽厚度对静态水接触角大小有重要影响;当涂污盐密和灰密分别为0.1 mg/cm~2和0.5 mg/cm~2时,憎水性迁移时间从24 h增加到96 h,静态水接触角从75°增大到87°左右,憎水性分级测量结果为HC3级。     

大气压等离子体制备超疏水表面及其防冰抑霜研究

利用大气压下等离子体放电在玻璃基底上沉积超疏水薄膜,放电采用自设计介质阻挡放电结构实现大面积沉积,同时采用氩气作为工作气体,六甲基二硅氮烷(HMDSN)作为前驱单体,在13.56MHz射频电源的驱动下成功制备出超疏水表面,静态接触角高达171.4°,滚动角小于2°。发射光谱(OES)下发现单体在放电间隙中裂解,产生大量疏水性基团。同时空气中的氮气和氧气也参与了反应,但不影响其疏水性。原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)测试表明超疏水表面有着均匀的微纳米级粗糙结构,表面的平均粗糙度达到200nm左右。在自制半导体制冷腔中进行了一系列低温试验,结果表明超疏水表面有着良好的延缓结冰和抑制结霜的能力。     

环氧树脂/纳米SiO_2复合超疏水表面的制备及防湿闪性能

超疏水表面在电力系统防冰、防污闪、防湿闪等领域具有巨大的潜在应用。利用环氧树脂修饰纳米SiO_2,制备了环氧树脂/纳米SiO_2复合超疏水表面,对反应过程进行了跟踪,对其表面进行了微观形貌及疏水性表征,并开展了超疏水表面的沿面湿闪络试验。结果表明:制备出的环氧树脂/纳米SiO_2复合超疏水表面具有二元微纳复合粗糙结构,表面水滴静态接触角达到152°,具有良好的超疏水性能;当电极距离为5 cm时,超疏水表面的湿闪电压比硅橡胶表面和玻璃表面高63.6%和102.8%,表现出优异的防湿闪性能。     

电力杆塔疏水涂料性能研究

以聚氨酯为成膜物质,将聚四氟乙烯(poly tetrafluoroethene,PTFE)和聚醚醚酮(polyether ether ketone,PEEK)分别加入涂料中制得具有疏水功能的复合涂料,分别研究不同质量分数的PTFE和PEEK对涂层疏水性能的影响;结果表明当2种物质的质量分数越高,水接触角越大,疏水性能越好;而相同条件下,PEEK涂层的疏水性能比PTFE涂层好。同时,研究紫外老化试验对PEEK涂层性能的影响,结果表明经700 h老化试验后涂层的疏水性能变化不明显,光泽保持率在94%以上。实践证明该涂层具有良好的疏水功能及长效性。     

纳米SiO2-x改性涂膜疏水性及覆冰试验研究

为了制备超疏水性纳米复合材料并研究它对覆冰的影响,利用高速搅拌和超声波分散相结合的方法,将经过偶联剂处理的纳米SiO2-x均匀分散在具有疏水性能的氟化有机硅树脂中。基于改善溶胶-凝胶法,将低表面能的薄膜表面构建成粗糙结构并进行修饰。借助扫描电镜(SEM)、x射线能谱(EDS)分析和接触角影像分析法等测试手段,对它们的测试结论和实验数据进行了比较研究。采用偶联剂处理过的SiO2-x粒子对涂膜表面进行修饰后,所得的材料存在nm级与μm级相结合的双层微观阶层结构,具有超疏水性能。还研究了表层粒径的形状对材料微观结构、表面粗糙度和疏水性能的影响。在小型人工覆冰实验室内对该涂料涂覆的马口铝板、导线进行了覆冰试验对比研究及脱冰试验。结果表明,在覆冰实验室模拟自然界覆冰条件下,具有粗糙结构的超疏水性涂料能明显改变覆冰性质,降低覆冰层与基体的粘结力,也能明显降低冰与导线的脱冰力矩。     

复合绝缘子憎水性及直流污闪特性的影响因素

复合绝缘子的污闪特性很大程度上受材料的憎水性及憎水性迁移特性的制约。研究了环境因素和污秽成分对高温硫化硅橡胶材料憎水性迁移特性的影响,对灰成分和憎水性迁移时间与复合绝缘子直流污闪特性的关系进行了定量对比试验。试验结果表明,随着灰成分中硅藻土含量的增加,憎水性迁移明显加快,导致静态接触角增大,因而相应的直流污闪电压升高。该文结果可作为分析硅橡胶材料憎水性迁移特性的参考,同时也为直流复合绝缘子人工污秽试验标准的制定提供了试验依据。     

化学腐蚀对超疏水涂层表面憎水性的影响研究

利用质量变化表示法评估化学腐蚀过程中超疏水涂层表面的腐蚀速率,并制备出一种在面漆中添加含氟类化合物的超疏水涂层.在室温环境下对涂覆含氟超疏水涂层、无氟超疏水涂层与RTV涂层的玻璃基板进行耐酸、碱、盐腐蚀性试验,并在试验中设置了不同的腐蚀时间、腐蚀介质浓度,研究化学腐蚀对超疏水涂层表面憎水性的影响.结果表明:超疏水涂层的耐酸、盐腐蚀性强于耐碱腐蚀性;添加含氟类化合物能够显著提升超疏水涂层的耐化学腐蚀性;含氟超疏水涂层的耐酸、碱腐蚀性与RTV涂层接近,但耐盐腐蚀性明显优于RTV涂层.     

基于3D打印的多孔超疏水结构制备

为了采用简便、无模的方法获得超疏水膜,本研究在对3D打印机传动系统改造的基础上,运用疏水二氧化硅纳米颗粒填充热塑性弹性体溶液材料制备打印墨水,将该墨水通过3D打印技术实现了有序多孔结构的超疏水膜制备,并对配置墨水的可打印性,膜的润湿型、耐磨性、绝缘性、油水分离性等进行了探究。结果表明：通过该方法制备出的多孔结构膜具有良...