氢氧化铝对硅橡胶耐漏电起痕性影响规律的研究

系统研究了氢氧化铝含量及微粉粒径对硅橡胶耐漏电起痕性能的影响规律,探讨了提高该性能的机理。综合研究氢氧化铝对硅橡胶电气性能和物理机械性能的影响后,得出了氢氧化铝填料的最佳含量和粒径要求。     

AC/ATH体系对绝缘子用硅橡胶复合材料性能的影响

使用偶氮二甲酰胺与氢氧化铝复合，探究两者搭配使用对硅橡胶复合材料耐漏电起痕性能、力学性能及疏水性的影响。通过扫描电子显微镜、接触角测试等表征手段，讨论了二者协同提升复合材料耐漏电起痕性能的可能原因。结果表明：当单纯填充氢氧化铝时，其填充量须达到100份，硅橡胶复合材料的耐漏电起痕性能才能达1A4.5级，而使用3份偶氮二甲酰胺与80份氢氧化铝复合填充时，借助偶氮二甲酰胺分解产生的大量氮气、一氧化碳等气体的灭弧与气相阻燃作用，硅橡胶复合材料的耐漏电起痕性能即可达到1A4.5级，且较单纯填充氢氧化铝的硅橡胶复合材料具有更好的拉伸强度和疏水性，该体系有望应用于复合材料绝缘子领域。     

湿热环境下脂环族环氧树脂绝缘子和硅橡胶复合绝缘子芯棒-护套界面老化特性研究

脂环族环氧树脂绝缘子因其优异的电气性能和良好的芯棒-护套界面粘接能力,有效地解决了早期硅橡胶体系复合绝缘子的界面问题,有望广泛应用于输电线路上。目前缺少对环氧树脂复合绝缘子和硅橡胶复合绝缘子芯棒-护套界面吸水老化特性的对比研究。该文对比了脂环族环氧树脂材料和硅橡胶材料的吸水、脱水、透水和透湿特性,并进行了水扩散试验方法,结果表明脂环族环氧树脂绝缘子具有更好的芯棒-护套界面粘接和耐老化性能。该文同时研究了氢氧化铝(alumina trihydrate,ATH)填料对环氧树脂吸水渗水特性的影响,为绝缘子用脂环族环氧树脂配方中ATH粒径和添加量的确定提供了理论支持。     

在运硅橡胶复合绝缘子耐电弧性能变化研究

为研究复合绝缘子耐电弧性能变化情况及原因,随机选取3串复合绝缘子(分别来自线路TF-C、XY-B、SMF I-A)进行耐电弧试验,采用热失重分析、X射线光电子能谱以及X射线衍射等分析技术,对比分析了绝缘子表层及里层硅橡胶的热稳定性、热失重比例、元素相对含量以及结晶度。结果表明:TF-C绝缘子耐电弧性下降的主要原因是在外界因素长期作用下,其表层硅橡胶中填料与基体之间的界面被破坏,氢氧化铝填料析出。而相比之下,XY-B和SMF I-A绝缘子表层硅橡胶中氢氧化铝含量虽然有一定程度的降低,但尚不足以影响其耐电弧性。结晶度可以作为分析评价高温硫化硅橡胶运行状况的重要参数,但是TF-C绝缘子表层硅橡胶结晶度不降反升的异常现象值得关注。     

多因素下硅橡胶吸收硅油/硅脂的影响规律

电缆附件安装时需在附件绝缘与电缆本体绝缘界面处涂覆硅脂以保证界面密封性和耐电强度,但长期运行过程中附件绝缘硅橡胶会吸收硅脂,进而降低自身的电气性能与力学性能,最终引起附件绝缘故障。为此文中重点研究硅脂在硅橡胶内分子动力学扩散过程的数学物理模型,为硅橡胶吸收硅脂的研究奠定理论基础;并研究硅脂基油—硅油的黏度、硅橡胶无机填料含量和温度对硅橡胶饱和吸收硅油/硅脂量的影响。研究表明:硅油/硅脂在硅橡胶中的扩散过程符合Langmuir扩散模型;硅橡胶吸收硅油/硅脂的单位体积饱和质量变化量随着硅油黏度以及硅橡胶中氢氧化铝、气相白炭黑含量的增大而减小,随着温度的升高而增大。     

氢氧化铝在阻燃高抗撕氯丁护套中的应用

论述了氢氧化铝阻燃剂的阻燃机理 ,以及氢氧化铝的用量 ,表面处理和粒径分布等对阻燃氯丁橡胶的性能影响。文中还对阻燃氯丁胶及其成品的性能进行了比较和分析。     

层状双羟基氧化物对RTV硅橡胶阻燃性及热稳定性的影响

采用传统阻燃剂(氢氧化铝和氢氧化镁)和新型阻燃剂(LDH)分别制备室温硫化硅橡胶材料,对比研究了3种不同阻燃剂对硅橡胶材料的阻燃性、耐电痕化及热稳定性的影响。结果表明:采用经表面改性的LDH制备的室温硫化硅橡胶复合材料,其阻燃性能、耐电痕化及热稳定性得到明显提高。     

水在高温硫化硅橡胶中的扩散特性研究

水分侵入是造成复合绝缘子高温硫化硅橡胶伞裙、护套材料老化的主要因素之一。为了获得能够准确描述水分子在硅橡胶中扩散的扩散模型和扩散特性,使用固体核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术,分析了水分子在硅橡胶中的存在状态;并通过称重法试验,获得了水分子在硅橡胶中扩散时硅橡胶的增重曲线。研究表明,水分子在硅橡胶中存在"自由态"和"结合态"两种不同的状态。固体核磁共振和称重法的试验结果都表明,水分子在硅橡胶中的扩散过程符合Langmuir扩散模型,而不符合经典的Fick扩散模型。同时研究了水分子扩散过程的影响因素,结果发现:自由态水分子的含量随温度的升高而增加,结合态水分子的含量随温度的升高而降低,且温度对扩散系数的影响符合经典的Arrhenius方程;硅橡胶中的氢氧化铝(ATH)填料含量的增加会导致结合态水分子含量的增加,但ATH含量对自由态水分子含量的影响不显著。     

硝酸渗透作用对复合绝缘子发生脆断的影响

复合绝缘子脆断是电力系统的重大安全事故,鉴于此,对护套完整的复合绝缘子发生脆断的机理进行了试验研究。对带护套的复合绝缘子芯棒进行了应力腐蚀试验,对高温硫化硅橡胶在未施加电场和施加电场条件下分别进行了硝酸渗透试验,用扫描电镜(SEM)、红外光谱分析(FTIR)等手段分析了渗透过程。试验结果显示,硝酸和拉力的共同作用可以使初始阶段护套完整的复合绝缘子发生脆断,硝酸浓度的增加、试验温度的上升会加速硝酸在硅橡胶中的渗透;未发现电场对渗透过程有显著影响;被硝酸渗透后的硅橡胶出现了氢氧化铝填料的溶出,氢氧化铝填料的用量会影响单位体积硅橡胶的增重。通过对试验结果分析,认为硝酸对硅橡胶的渗透作用是护套完整的复合绝缘子发生脆断的主要原因,渗透过程受温度、硝酸浓度以及硅橡胶内氢氧化铝填料等因素的影响。     

国产硅橡胶在特高压晶闸管上的应用研究

研究了增粘剂含量、含氢硅油含氢量和填料种类对硅橡胶粘接性能的影响,制备了两种不同填料的国产硅橡胶,研究了两种硅橡胶固化工艺对晶闸管阻断性能的影响,并与进口硅橡胶的综合保护性能做了对比实验。结果表明:当增粘剂含量为3份时,含氢硅油含氢量为0.8%时,硅橡胶与硅片粘附力强,内部无空洞,且工艺效率较高,采用填料为氧化铝的国产硅橡胶对晶闸管的保护特性与进口硅橡胶基本相当,满足应用需求。     

复合阻燃材料和纳米气相二氧化硅对长效防污闪涂料性能的影响

采用复合阻燃填料氢氧化铝和十溴联苯醚、疏水性气相白炭黑,制备了长效防污闪涂料,考察了改性氢氧化铝与十溴联苯醚复合阻燃材料对涂料阻燃效果、力学性能和电性能的影响,以及气相白炭黑对涂料 '性能的影响.结果表明,氢氧化铝/十溴联苯醚混合用量为40:5(相对于每一百份硅橡胶),气相白炭黑用量为12,涂料具有最佳的性能,能够满足<国家电网公司跨区电网输变电设备外绝缘用防污闪涂料使用指导原则(试行)>(以下简称<指导原则>)的要求.     

低温下硅橡胶直流击穿特性变化规律研究

为了研究硅橡胶绝缘材料低温环境下直流击穿特性的变化,采用恒温试验箱对硅橡胶材料进行低温冷冻,利用球球电极与棒板电极模拟不均匀电场,试验测定不同温度下、不同氢氧化铝含量硅橡胶材料的直流击穿电压随温度的变化规律,分析了其中的原因机理,并测量了体积电阻率。试验结果表明:随着温度的降低,硅橡胶材料的直流击穿呈现出先增大后趋于稳定的特性;在相同的低温处理下,氢氧化铝质量分数为130%的硅橡胶样品具有最大的直流击穿电压;施加正极性直流电压时,硅橡胶绝缘材料的击穿电压略小于施加负极性直流电压时的击穿电压。     

ATH对复合绝缘子用硅橡胶性能影响的分析

通过斜面法试验研究了不同三水氧化铝(ATH)含量对硅橡胶材料耐漏电起痕和烧蚀性能的影响。借助TG、SEM等近代仪器分析技术,研究了ATH的阻燃机理及其在硅橡胶中的分散性。试验结果表明提高ATH的含量能增加硅橡胶材料的耐漏电起痕性能,但同时也将降低其机械性能。     

ATH对复合绝缘子用硅橡胶性能影响的分析

通过斜面法试验研究了不同三水氧化铝（ATH）含量对硅橡胶材料耐漏电起痕和烧蚀性能的影响。借助TG、SEM等近代仪器分析技术,研究了ATH的阻燃机理及其在硅橡胶中的分散性。试验结果表明提高ATH的含量能增加硅橡胶材料的耐漏电起痕性能,但同时也将降低其机械性能。     

低温下硅橡胶直流沿面闪络特性研究

为了研究低温下硅橡胶材料的直流沿面闪络特性,在不同的低温环境下,通过采用倒角平头板电极和倒角四分之一圆弧板电极模拟不均匀电场的方法,对不同氢氧化铝含量硅橡胶的直流沿面闪络电压进行了测试。结果表明:在温度为-60～20℃时,随着温度的降低,硅橡胶的直流沿面闪络电压呈线性升高趋势,因此该硅橡胶绝缘材料适用于持续低温环境。     

热老化对不同交联度硅橡胶电气性能的影响*

冷缩附件用硅橡胶绝缘的交联度决定了与交联聚乙烯电缆绝缘之间界面“抱紧力”的大小,从而影响附件的电气性能。为了研究热老化对不同交联度硅橡胶电气性能的影响,制备了不同交联度的硅橡胶试样,对热老化前后硅橡胶试样进行凝胶含量、红外光谱、电导 温度特性和击穿强度等测试分析。测试结果表明,硫化剂的用量决定了硅橡胶交联键的密度,适当提高硫化剂的含量,可增加硅橡胶的交联度;硅橡胶在热老化过程中,会发生侧链甲基基团的氧化,引起进一步的交联反应;硅橡胶较高的交联度,会使体积电导率减小、击穿强度提高且数据分散减小。     

白炭黑含量对硅橡胶结构和憎水恢复性影响

憎水恢复性是硅橡胶的基本特性,白炭黑作为补强剂是复合绝缘子硅橡胶的基本原料。为研究白炭黑含量对硅橡胶结构和憎水恢复性的影响,炼制了不同含量白炭黑的硅橡胶试样,并对试样进行了正电子寿命谱测试,结果表明,白炭黑含量的增多,使得τ_3增加而I_3与I_4均下降,其原因是白炭黑含量的增多使得硅橡胶中物理交联点变多,同时也使得白炭黑颗粒更容易团聚,导致更多的正电子在白炭黑中湮没。对试样进行Ar等离子体老化5min,测量其憎水恢复速度,结果表明白炭黑含量的增加会使硅橡胶憎水恢复速度下降,白炭黑加入过多会影响硅橡胶憎水恢复性能,导致使用寿命变短。     

水分侵入高温硫化硅橡胶扩散行为的仿真研究(一)：数值建模与计算

硅橡胶复合绝缘子在高湿多雨环境下容易发生劣化,但由于受到实验方法和观测表征技术的限制,难以判断硅橡胶复合材料中水分的来源及侵入路径。借助数值建模与可视化仿真,通过两篇系列论文分别研究液态水和气态水在高温硫化硅橡胶内部的扩散行为,该文是系列论文第一篇。首先,基于Langmuir扩散模型研究水分侵入过程的数值建模方法,结合时域有限差分法和牛顿–拉夫逊法实现精确建模与高效解算。然后,使用MATLAB软件编程,对高温硫化硅橡胶内部的液态水扩散行为开展仿真,实现对自由态水分和结合态水分的解耦,获得液态水侵入过程的时空分布及质量演变规律。通过硅橡胶样品吸水增重实验,验证数值模型和仿真的正确性。最后,研究氢氧化铝和温度两种因素对水分扩散行为的影响,揭示亲水性氢氧化铝填料和温度对水分侵入过程的影响规律。所提出的数值仿真方法可为研究水分侵入复合绝缘子提供新的思路。     

陶瓷改性复合绝缘子材料的力学性能研究

为解决每年大量退运陶瓷绝缘子的瓷体处理问题,结合陶瓷绝缘子的优点及其化学成分,利用废旧陶瓷绝缘子瓷体研磨成粉末后改性硅橡胶而制得陶瓷改性复合绝缘子材料,通过测试改性硅橡胶的拉伸强度、撕裂强度和硬度,并利用SEM电镜扫描及红外光谱进行分析,对比研究了陶瓷粉添加量对硅橡胶力学性能的影响。结果表明:一定比例的陶瓷粉可以替代部分氢氧化铝微粉和气相法白炭黑,且对硅橡胶的力学性能有明显的改善。     

斜方硅钙石对陶瓷化硅橡胶成瓷性能的影响

以斜方硅钙石为成瓷填料,低熔点玻璃粉为助熔剂,纳米二氧化硅(SiO2)为补强剂,制备了陶瓷化硅橡胶复合材料,研究了斜方硅钙石的含量和粒径对复合材料拉伸性能的影响.将复合材料在1000℃烧结得到陶瓷试样,并观察陶瓷试样断面的显微结构,通过XRD分析了烧结后陶瓷试样的晶相变化,测量了陶瓷试样的线性收缩率和弯曲强度.结果表明:同一粒径的斜方硅钙石含量的增加会降低复合材料的拉伸强度同时提高断裂伸长率,同一含量下小粒径的斜方硅钙石有利于提高复合材料的拉伸强度.斜方硅钙石的含量过多或过少都会降低烧结后陶瓷试样的弯曲强度和致密度,而减小斜方硅钙石的粒径有利于提高陶瓷试样的弯曲强度,但同时也会增大线性收缩率.通过调整斜方硅钙石的含量和粒径,陶瓷试样的弯曲强度最高可达58.57 MPa.