氢氧化铝对复合绝缘子用硅橡胶的性能影响研究

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1、氢氧化铝对复合绝缘子用硅橡胶的性能影响研究汪宁１，陈延辉２，史鸿威２，龚浩２（１．河南平高电气股份有限公司，河南平顶山４６７００１；２．平高集团有限公司，河南平顶山４６７００１）摘要：研究了氢氧化铝的粒径及填充量对复合绝缘子用热硫化硅橡胶的力学性能、电学性能、阻燃性、憎水性能的影响。实验结果表明：当氢氧化铝粒径为２．４μｍ时，硅橡胶的力学性能及阻燃性能达到最佳，憎水性及电学性能适中；氢氧化铝填充量为１１５～１２５份之间时，硅橡胶综合性能最佳，漏电起痕达到１Ａ４．５，阻燃性能满足ＦＶ－０。关键词：氢氧化铝；粒径；添加量；硅橡胶中图分类号：ＴＱ３３３．９３文献标识码：Ａ文章编号：１００５－３

2、１７４（２０１３）０３－００４４－０４硅橡胶具有耐高低温、耐候、耐臭氧、耐电晕、电气绝缘性能好、表面憎水、压缩变形率低等特性，是橡胶中性能独特的品种［１］。由于其具备的这些良好特性，在电气绝缘系统中得到越来越广泛的应用。据不完全统计，至２００１年我国在高压线路上运行的硅橡胶复合绝缘子已达１９０万支，而且用量每年以２５％以上的速度在增长。复合绝缘子的使用大大地促进了电力工业的发展，提高了用电安全性，具有显著的社会效益和经济效益［２－４］。目前国内外大多数复合绝缘子生产厂家，均采用填充有较多氢氧化铝的甲基乙烯基硅橡胶（即高温硫化硅橡胶）作为户外绝缘材料。在高温硫化硅橡胶配方中，氢氧化铝对于制

3、品的力学性能、电性能、憎水性、阻燃性均有较大的影响［５］。研究表明，加入氢氧化铝填料，可提高硅橡胶的耐漏电起痕、耐电蚀损、耐电弧、防闪络等性能［６－７］。但氢氧化铝作为无机填料和有机高聚物硅橡胶本体在物理形态和化学结构上差异很大，两者亲和性差，这限制了氢氧化铝作为填充剂在硅橡胶中的添加量。本文系统地研究了氢氧化铝粒径及加入量对硅橡胶力学性能、电性能、憎水性、阻燃性等各种性能的影响。实验部分１主要原材料甲基乙烯基硅橡胶：１１０－２，摩尔质量（６８～７０）×１０４ｇ／ｍｏｌ，乙烯基质量分数为０．１３％，成都中蓝晨光化工研究院；气相法白炭黑：Ｎ２０，德国瓦克公司；羟基硅油：２０３，无锡全力化工

4、有限公司；氢氧化铝：平均粒径（激光粒度仪测试，５０％粒径）分别为１．２μｍ、２．４μｍ、３．２μｍ和４．０μｍ，中国铝业山东分公司；２，５－二甲基－２，５－双（叔丁过氧基）己烷（即双二五）：江苏强盛化工有限公司。１．１主要设备捏合机：ＺＨ－５，杭州嘉诚机械有限公司；开炼机：ＸＫ－１６０，无锡润兴机械制造有限公司；平板硫化机：２５Ｔ，商丘市长征机器制造有限公司；拉力机：ＣＭＴ６３０３，深圳市新三思计量技术有限公司；硬度计：ＸＹ－１，上海化工机械四厂；厚度计：上海化工机械四厂；高阻计：ＺＣ３６，上海精密科学仪器有限公司；漏电起痕测试仪：西安交通大学；高压电容电桥：ＱＳ３７ａ，上海培诚电子技术

5、发展有限公司；接触角测量仪：ＪＣ２０００Ｃ１，上海中晨数字技术设备有限公司；烘箱：ＲＧＨ－９０３６Ａ，无锡市苏瑞试验设备有限公司；本生灯：市售。１．２试样制备将１００份硅橡胶生胶加入捏合机中，分４次加入３０份气相法白炭黑、一定量的氢氧化铝和硅烷偶联剂及适量的结构化控制剂和脱模剂，全部物料加完后在１５０℃及真空（－０．１ＭＰａ）条件下１．３收稿日期：２０１３－０１－１４作者简介：汪宁（１９７７－），女，河南平顶山人，工程师，主要研究方向为电气自动化。·４５·第３期汪宁，等．氢氧化铝对复合绝缘子用硅橡胶的性能影响研究氢氧化铝粒度对硅橡胶电性能的影响１）捏合１．５ｈ，出料；然后放入开炼机中，开

6、炼至胶料光滑，得混炼胶。将混炼胶在开炼机上包辊，加入双二五，薄通３～５次，出片；在平板硫化机上硫化成型，一次硫化条件为１７０℃×１０ｍｉｎ，二次硫化条件为２００℃×４ｈ。表２氢氧化铝粒度／μｍ电性能１．２２．４３．２４．０体积电阻率／（１０１４Ω·ｃｍ）介电常数介电损耗角正切漏电起痕，是否通过１Ａ４．５１．８３．７８０．０５是２３．６７０．０３是２．１３．６３０．０２是２．４３．５６０．０１是性能测试拉伸强度和伸长率按ＧＢ／Ｔ５２８—２００９测试；硬度按ＧＢ／Ｔ５３１．１—２００８测试；撕裂强度按ＧＢ／Ｔ５２９—２００８测试；燃烧性能按ＧＢ／Ｔ１０７０７—２００８测试（垂直燃烧法）；介电

7、常数及介电损耗角因数按ＧＢ／Ｔ１６９３—２００７方法Ｂ测试；电阻率按ＧＢ／Ｔ１６９２—２００８测试；耐电痕化按ＧＢ／Ｔ６５５３—２００３测试；憎水性按ＤＬ／Ｔ８１０—２００２测试。１．４１）配方中氢氧化铝用量均为１２５份。氢氧化铝粒度对复合绝缘子用硅橡胶憎水２．１．３性能的影响在配方中加入１２５份氢氧化铝，测试制得硅橡胶的憎水性能，从图１可以看出，随着填充氢氧化铝粒径的增大，硅橡胶的平均静态接触角（Ｑａｖ）及最低静态接触角（Ｑｍｉｎ