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复合绝缘子在长期实地运行过程中,易受到物理、化学、放电等类型的环境因素影响而发生老化,其中NO2是重要的化学老化因素之一。当复合绝缘子高压端存在畸形电场或均压环安装不当等情况时往往伴随着放电现象的产生,而空气中的N2和O2在放电条件下会反应生成NO2。此外,人类活动中的汽车尾气排放和工农业生产等也使得大气中存在大量NO2。当复合绝缘子外绝缘硅橡胶表面直接暴露于N02时,NO2的氧化作用容易使其化学结构和物理性质发生改变。因此,本论文利用加速老化手段对硅橡胶在NO2中的老化情况进行模拟,并开展了以下工作:采用FTIR、TG-DSC和SEM对不同ATH和SiO2含量硅橡胶在N02中反应后的化学和物理结构变化进行研究并分析了 ATH和SiO2含量对反应的影响。利用FTIR、XPS、TG-DSC和SEM研究了商用复合绝缘子硅橡胶在N02中老化不同时间后表面化学和物理结构随反应时间的演化规律并讨论了相应的老化机理;采用等离子处理手段、GC-MS,从憎水恢复特性和小分子种类及含量变化的角度讨论了 N02老化对小分子和憎水恢复性的影响。主要研究结论如下:(1)FTIR、TG-DSC和SEM结果表明,不同含量ATH的硅橡胶受N02影响程度不同。对于未加入ATH的硅橡胶,N02会导致硅橡胶表面有机组分PDMS的主链Si-O-Si逐渐断裂,侧链Si-CH3被逐渐氧化并生成少量亚硝基基团,表面由于无机Si-O链结的增多且粗糙度增加;当加入ATH后,随着ATH含量逐渐增加,老化使得PDMS减少更加明显,表面不规则颗粒物增多,粗糙度进一步增加。ATH的存在导致新物质的出现并参与到前期热分解过程,且随着老化时间延长,失重比例增加。这说明ATH不仅会影响硅橡胶的组分构成,同时随着含量的增加也会加快NO2老化的进行。(2)FTIR、TG-DSC和SEM结果表明,Si02加入与否不影响硅橡胶表面化学基团的种类,说明NO2不与SiO2发生反应,但是SiO2会影响NO2与硅橡胶的反应过程。当加入一定含量的Si02后,N02同样会导致有机组分PDMS的主链Si-O-Si逐渐断裂,侧链Si-CH3被逐渐氧化,同时生成少量亚硝基基团,表面由于无机Si-O链结的增多而粗糙度增加;随着SiO2的含量逐渐增加,相同老化时间内各有机化学基团的减少加剧。同时在相同老化时间内,PDMS随着Si02的含量增加而减少加剧。SiO2尽管不与NO2发生反应,但是为硅橡胶材料体系所必需,所以合理的添加能提升硅橡胶的整体性能,但当加入过量的SiO2时,可能会使得结构体系产生更多物理缺陷,从而加速NO2与硅橡胶的反应。(3)利用FTIR、XPS、TG-DSC和SEM对商用复合绝缘子硅橡胶在N02中的老化机制进行探究。结果表明,NO2与硅橡胶表面的PDMS发生反应时导致PDMS的主链Si-O-Si断裂,侧链Si-CH3被氧化并在C游离端上引入少量亚硝基。由于反应过程中有机组分PDMS的减少,暴露出来的ATH进一步与NO2反应生成Al(NO3)3,导致表面热稳定性下降。(4)GC-MS、憎水性以及憎水恢复性结果表明:随着老化时间增加,D4-D7的相对含量增加,相应地,D12-D18的含量减少。这主要是由于NO2导致PDMS主链断裂并进一步交联成小分子,另外,大型环状小分子也会产生环解并向小型环状小分子转化。NO2老化使得试样憎水性发生下降。NO2使得试样憎水性发生改变,憎水性随着老化时间增加有增大的趋势。但与未老化试样相比,老化试样的憎水性未出现恢复现象。利用等离子体使硅橡胶表面完全亲水后,当老化小于24 h,憎水恢复更快,这是由于参与憎水恢复的D4-D7大量增加,且微通道的数量逐渐增加,小分子更容易迁移到表面参与憎水性的恢复,但当老化时间增加到36 h时,虽然微通道的数量更多,但是小分子有所损失,与老化24 h后试样的憎水恢复效果相当。