室温硫化硅橡胶防污闪涂料的研究进展

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1、室温硫化硅橡胶防污闪涂料的研究进展“爬、扫、涂”是目前国内外防污闪的主要措施:“爬”是指按污区分布图配置和调整设备爬电比距;“扫”是指定期清扫设备表面污秽;“涂”是指在设备表面涂覆防污闪涂料，加装增爬裙等，其中在绝缘表面涂覆防污闪涂料是最有效的措施。室温硫化硅橡胶是20世纪60年代问世的一种新型的有机硅弹性体，这种橡胶的最显著特点是在室温下无须加热、加压即可就地固化，使用极其方便。使用室温硫化硅橡胶作基体材料制成的防污闪涂料具有良好的憎水性和憎水迁移性，涂覆在绝缘子表面，可抑制泄漏电流及局部电弧的产生和发展，显著提高耐污闪水平，降低污闪事故的发生概率。但室温

2、硫化硅橡胶防污闪涂料存在机械性能差、老化快、寿命低、憎水性丧失后恢复慢等问题，且与国外相比，国内的防污闪涂料的综合性能远远不足，使得对于一种性能长效优良的新型涂料或通过改善现有涂料提高其性能的需求更加急切。1污闪机理污闪是指大气中的尘埃微粒沉积到长期运行的绝缘子表面形成污秽层，在雾、露、小雨、雪等气象条件下，污秽层湿润后，其可溶物质逐渐溶于水，在绝缘表面形成一层导电膜，使表面电导率增加，绝缘性能下降，造成绝缘子湿润表面的闪络放电(简称污闪)。污闪一般是由绝缘子表面积污、污秽层湿润和电压作用三大因素引发的，污闪过程主要包括积污、积污表面潮化、干区与局部电弧形成

3、和闪络4个阶段.2室温硫化硅橡胶防污闪涂料早在20世纪80年代，匈牙利、美国有用有机硅材料制成防污闪涂料，此后美国DowCorning公司、WackerSilicone公司、联邦德国WackerG．m．b．H公司、Asahi化学工业有限公司等为解决多组分涂料在使用中的问题，研制并生产出单组分室温硫化硅橡胶，有效提高绝缘表面的憎水性能。20世纪80年代末，清华大学研制出多组分室温硫化硅橡胶，并开始在天津市、河南省部分地区电网的绝缘子上使用;20世纪90年代，国内也开始研制单组分室温硫化硅橡胶，因其操作使用简单，性能优良，很快得到了推广应用。室温硫化硅橡胶防污闪

4、涂料一般由室温硫化硅橡胶(基体材料)、填料(填充剂)、助剂组成，通过其中各成分、官能团的相互作用，经物理化学过程改性制成;其本身具有良好的耐高低温、耐候性、电绝缘性能、优异憎水性和憎水迁移性，但其机械性能如拉伸强度和抗撕裂强度较差，耐油、耐酸碱性不够。例如，我国超高压银东线±660kV直流线路自2010年11月投运以来，由于局部不明原因发生了5次污闪，从而降压运行;在2012年4月涂刷室温硫化硅橡胶涂料后，2013年初仍发生污闪而导致降压运行;2013年4月重新涂刷增强型室温硫化硅橡胶涂料，但在2014年初仍然发生局部污闪而导致降压运行。这说明，在部分环境中

5、，室温硫化硅橡胶防污闪涂料不能起到预想的防污闪效果。2.1室温硫化硅橡胶室温硫化硅橡胶是以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为主链(即Si—O—Si结构)，取代基或侧链为C—H结构的高分子化合物，如图1所示。聚硅氧烷分子中的甲基(有机基)与主链相连，在Si原子外形成一个倒立正四面体的伞状空间构型，从而表现出优良的憎水性能。但其本身的强度不超过0.14MPa，基本不具有使用价值。2.2填料(填充剂)纳米复合材料是将纳米颗粒添加到聚合物基体中制成的，可提高聚合物的热学、力学、电学、光学和化学性能［12］。填料的种类有很多，如白炭黑(纳米SiO2)、Al(OH)3(ATH

6、)、硅藻土、TiO2、CaCO3、石英粉等，它们是可以赋予硅橡胶各项性能的填料2.2.1补强填料室温硫化硅橡胶本身的强度非常低，需要通过添加填料来提高其强度。按照补强作用的效果又常分为补强填料和半补强填料。室温硫化硅橡胶最常用的补强填料是白炭黑，按白炭黑制备方法分为气相法白炭黑和沉淀法白炭黑。气相法白炭黑纯度高、粒径小、比表面积大、补强效果好，所制得的硅橡胶的耐候性、耐热性、电气性能等综合性能较好。气相法白炭黑是硅橡胶补强填料中研究最多、最成熟、应用最广的填料之一。沉淀法白炭黑虽然含水量较大、粒径较粗、比表面积相对较低，对硅橡胶的补强效果也远不及气相法白炭黑

7、，但是它与气相法白炭黑相比具有明显的价格优势。因此使用沉淀法白炭黑部分代替气相法白炭黑，降低硅橡胶的价格、进一步扩大其使用范围具有重要的意义。使用半补强填料是为了增加硫化硅橡胶的体积或质量，降低生产成本，提高硫化硅橡胶的硬度，改善耐油性、工艺性等，又因为这些填料具有一定的补强作用，所以称为半补强填料，常用的半补强填料有硅藻土、ZnO、钛白粉、石英粉、硅酸锆、CaCO3和氧化铁等。在防污闪涂料中，常用白炭黑和半补强填料配合使用，以改善涂料硬度，降低成本，同时还可提高室温硫化硅橡胶的耐热性，降低环境污染。HiroakiCho等在室温硫化硅橡胶中加入白炭黑和碳酸钙

8、后，试验发现室温硫化硅橡胶有更好的耐热耐湿性和附着强