硅橡胶在高压绝缘上的应用

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1、硅橡胶一、一、概述概述 1、在外绝缘上应用的有机材料分类及初步评价、在外绝缘上应用的有机材料分类及初步评价 1.1三元乙丙橡胶三元乙丙橡胶 三元乙丙橡胶是以乙烯、丙烯及少量非共轭双烯为单体三元乙丙橡胶是以乙烯、丙烯及少量非共轭双烯为单体共聚而制得。因其常温流动性好，具备很好的耐天候、耐臭共聚而制得。因其常温流动性好，具备很好的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱和电性能，在高压绝缘领域有一定的应用。氧、耐热、耐酸碱和电性能，在高压绝缘领域有一定的应用。 三元乙丙橡胶分子结构上没有极性基团，宏观表现缺乏三元乙丙橡胶分子结构上没有极性基团，宏观表现缺乏极性，对各种极性化学品有较好的抗耐性，但也导致其内聚极

2、性，对各种极性化学品有较好的抗耐性，但也导致其内聚能低，自粘性和互粘性很差，使得伞套与芯棒界面特性较差，能低，自粘性和互粘性很差，使得伞套与芯棒界面特性较差，易发生蚀损、老化龟裂，使用寿命短。易发生蚀损、老化龟裂，使用寿命短。 三元乙丙橡胶具备较好的憎水性，但表面积污后憎水性三元乙丙橡胶具备较好的憎水性，但表面积污后憎水性不能迁移至污层表面，而且在相同的接触压力下，耐电强度不能迁移至污层表面，而且在相同的接触压力下，耐电强度要比硅橡胶差。要比硅橡胶差。 1.2环氧树脂环氧树脂 环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物的有机高

3、分子化合物 。 环氧树脂为热固性绝缘材料，在加入固化剂高温固化环氧树脂为热固性绝缘材料，在加入固化剂高温固化成型后，有很好的化学稳定性成型后，有很好的化学稳定性 ，具有优良的耐碱性、耐酸，具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性，而且是具有高介电性能、耐表面漏电、耐性和耐溶剂性，而且是具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。电弧的优良绝缘材料。 在环氧树脂的主链上引入脂环或苯在环氧树脂的主链上引入脂环或苯环支链，采用特殊的固化剂，可用于户外绝缘。环支链，采用特殊的固化剂，可用于户外绝缘。 但因引入活性基团，环氧树脂表面易积污，积污后憎但因引入活性基团，环氧树脂表面易积污，积污后憎水性不能迁

4、移至污层表面，使其耐污闪得能力降低。环氧水性不能迁移至污层表面，使其耐污闪得能力降低。环氧树脂非常坚硬，长期运行后老化容易脆断；且环氧树脂易树脂非常坚硬，长期运行后老化容易脆断；且环氧树脂易吸潮，潮气与树脂中的酸性物质结合，形成酸性溶液，腐吸潮，潮气与树脂中的酸性物质结合，形成酸性溶液，腐蚀环氧树脂，不能保证内外绝缘的电气性能。蚀环氧树脂，不能保证内外绝缘的电气性能。1.3硅橡胶硅橡胶 硅橡胶主要是由高摩尔质量的线型聚硅氧烷组成。由硅橡胶主要是由高摩尔质量的线型聚硅氧烷组成。由于于-Si-O-Si-键是其构成的基本键型，硅原子主要连接甲基，键是其构成的基本键型，硅原子主要连接甲基，侧链上引入极

5、少量的不饱和基团，分子间作用力小，分子侧链上引入极少量的不饱和基团，分子间作用力小，分子呈螺旋状结构，甲基朝外排列并可自由旋转，因此硅橡胶呈螺旋状结构，甲基朝外排列并可自由旋转，因此硅橡胶硫化后具有优异的耐高、低温，耐候、憎水、憎水迁移、硫化后具有优异的耐高、低温，耐候、憎水、憎水迁移、电气绝缘性、生理惰性等特点。电气绝缘性、生理惰性等特点。 1.3.1耐候性耐候性 如前所述，有机硅产品的主链为如前所述，有机硅产品的主链为-Si-O-Si-，无双键存在，无双键存在，且键能比紫外线辐照能量高，因此不易被紫外光和臭氧所且键能比紫外线辐照能量高，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有机硅具有比其他高分子材

6、料更好的热稳定性以及分解。有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力，在自然环境下的使用寿命可达几十年。耐辐照和耐候能力，在自然环境下的使用寿命可达几十年。1.3.2耐温特性及化学稳定性耐温特性及化学稳定性 硅橡胶（硅橡胶（Silicone Rubber）是一种分子键兼具无机）是一种分子键兼具无机和有机性质的高分子弹性材料，它的分子主键由硅原子和有机性质的高分子弹性材料，它的分子主键由硅原子和氧原子交替组成（和氧原子交替组成（-Si-O-Si-）。硅氧键的键能达）。硅氧键的键能达370kJ/mol，比紫外线辐照能量高，比一般的橡胶的，比紫外线辐照能量高，比一般的橡胶的C-C结

7、合键能结合键能240kJ/mol要大得多，在高温（或辐射照射）要大得多，在高温（或辐射照射）下分子的化学键不断裂、不分解。可在下分子的化学键不断裂、不分解。可在90+300温温度范围内长期使用，仍不失原有的强度和弹性。度范围内长期使用，仍不失原有的强度和弹性。 硅橡胶硫化成型后，主链和侧链上均没有活性基团，硅橡胶硫化成型后，主链和侧链上均没有活性基团，因此硅橡胶具备极佳的化学稳定性，酸和碱都不会对其因此硅橡胶具备极佳的化学稳定性，酸和碱都不会对其分子结构造成影响。分子结构造成影响。 而且，无论是化学性能还是物理机械性能，随温度而且，无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。的变化都很

8、小。1.3.3电气绝缘性能电气绝缘性能 硅橡胶具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、硅橡胶具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影响材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。其常规性能参数如下：很小。其常规性能参数如下： 1.3.4优异的憎水性和憎水迁移性优异的憎水性和憎水迁移性 有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，

9、合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强。这种低表面张力和表面张力弱，表面能小，成膜能力强。这种低表面张力和低表面能使其具备优良的憎水性，使得雨水在硅橡胶表面低表面能使其具备优良的憎水性，使得雨水在硅橡胶表面呈水珠状，随时滚落，不会形成导电水膜或连成线状的水呈水珠状，随时滚落，不会形成导电水膜或连成线状的水流，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。流，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。而且，硅橡胶材料具备特殊的憎水迁移性，硅橡胶良好的而且，硅橡胶材料具备特殊的憎水迁移性，硅橡胶良好的憎水性能在憎水性能在2448小时内迁移至其表面

10、的污秽上，使污秽小时内迁移至其表面的污秽上，使污秽表面也具备憎水性。所以硅橡胶具有极高的耐污闪、耐雨表面也具备憎水性。所以硅橡胶具有极高的耐污闪、耐雨闪能力。闪能力。 因此，硅橡胶已逐渐取代了其它复合绝缘材料在高压因此，硅橡胶已逐渐取代了其它复合绝缘材料在高压线路和变电站中广泛应用。线路和变电站中广泛应用。2、硅橡胶的种类和基本特点硅橡胶的种类和基本特点 硅橡胶产品能在电力系统中大量运行，主要得益于其硅橡胶产品能在电力系统中大量运行，主要得益于其优异的憎水性、憎水迁移性和耐污闪能力。现行市场上的优异的憎水性、憎水迁移性和耐污闪能力。现行市场上的产品，主要有以下三类：产品，主要有以下三类： 3、

11、三类硅橡胶的基本性能比较、三类硅橡胶的基本性能比较 ，见下表：，见下表：复合绝缘子的组成复合绝缘子的组成 伞群、护套：有机合成材料制成。伞群、护套：有机合成材料制成。 如：乙丙橡胶、硅橡胶等如：乙丙橡胶、硅橡胶等 玻璃钢芯棒：以玻璃纤维做增强材料、玻璃钢芯棒：以玻璃纤维做增强材料、 环氧树脂做基体的玻璃钢复合材料环氧树脂做基体的玻璃钢复合材料 端部金具：表面镀有热镀锌层的碳素铸端部金具：表面镀有热镀锌层的碳素铸 钢、碳素结构钢以及高强度合金铝钢、碳素结构钢以及高强度合金铝均压环：降低端部电场畸变均压环：降低端部电场畸变 二、复合绝缘子在输配电线路的应用二、复合绝缘子在输配电线路的应用复合绝缘子