硅橡胶复合绝缘子由于其优异的防污闪性能而备受电力系统青睐。其中,芯棒是承担复合绝缘子机械载荷的重要结构部件。近年来,国内发生多起以树脂降解、断口形貌不规则为主要特征的复合绝缘子酥朽断裂故障,严重威胁电力系统的安全稳定。目前国内外对复合绝缘子酥朽断裂的研究仍处于起步阶段,对其断裂的产生原因、影响因素等重要科学和技术问题尚无明确结论,对酥朽机理尚未有统一的认识。针对上述问题,本文对芯棒环氧树脂试样进行了单因素的热、酸老化试验和多因素的电蚀损老化试验,通过分析试样的微观形貌、环氧树脂含量、特征基团和特征元素,总结电、热、酸的单因素和多因素协同作用下的电化学反应过程对芯棒环氧树脂的降解机理。并通过对现场实际酥朽/断绝缘子芯棒的故障分析及材料学分析,获得实际运行中的酥朽特征,验证试验室模拟酥朽老化的可行性及环氧树脂在各因素下降解机理的正确性。主要研究结论如下:(1)热效应是造成环氧树脂降解的因素之一。环氧树脂受热分解满足阿伦尼乌斯方程,即反应速率与温度成正比,导致芯棒抗弯强度与温度成反比。同时,环氧树脂的降解还与受热时长有关,当温度较低但受热时间较长时,也会造成环氧树脂含量的减少和机械性能的下降。玻纤与环氧树脂的界面是薄弱点,该处环氧树脂会率先分解。玻璃纤维失去了环氧树脂的保护和黏结,在气体产物和热应力的冲击下变得蓬松,甚至发生断裂。酸侵蚀是造成环氧树脂降解的因素之一。放电会束缚空气中的氮元素,生成硝酸。随着硝酸浓度的升高和浸泡时间的增长,环氧树脂降解速率加快,芯棒试样逐渐从翠绿色变为黄棕色,进而转变为淡黄色,最终变为白色的发丝状玻璃纤维。试样在较低浓度硝酸的长时间作用下与在高浓度硝酸短时间作用下的效果相同。硝酸会不断向芯棒内部侵蚀,使芯棒表面出现硬度下降,性能降低的情况。硝酸对环氧树脂的作用主要是腐蚀溶解,纤维也没有出现因热应力而断裂的情况。(2)热和酸老化试验中,加热带来的能量和强氧化性的硝酸根离子会攻击芯棒环氧树脂基体,造成主链(C-O-C、C-C)断裂,甲基(-CH3)、芳香族(苯环)结构减少,环氧树脂的聚合物大分子逐渐降解。酯基在酸环境中发生水解反应,生成羧酸(-COOH)和醇,硅烷偶联剂和酸酐固化剂发生分解,交联网络被破坏。随着表面环氧树脂逐渐降解,玻璃纤维外露,试样表面的C元素含量下降,O、Si、Ca元素含量上升。电蚀损过程包含了热效应和酸侵蚀作用,其中环氧树脂的降解机理为:在放电环境下,环氧树脂基体中主链断裂,甲基、苯环等结构减少,聚合物大分子逐渐分解,最终降解为C02和H20;潮湿环境下,环氧树脂中的偶联剂和固化剂的酯基发生水解,环氧树脂交联网络被破坏,环氧树脂出现粉化现象;在水分的参与下,放电生成了具有强氧化性的硝酸根离子(N03-)和氨基化合物,使环氧树脂进一步发生氧化反应;玻璃纤维三维骨架中的金属离子被生成的H+置换,造成纤维断裂。仅在潮湿环境下的试样中检测倒了硝酸和氨基化合物,证明了水分的介入是形成酸的必要条件。(3)现场酥朽和酥断的芯棒环氧树脂含量均大幅减少。通过对比现场试样与试验室试样的SEM成像、TGA热重曲线和FTIR红外谱图,认为试验室试样在一定程度上再现了酥朽老化。其微观形貌、环氧树脂含量、不同波数处特征基团含量变化规律均与现场相吻合,更好地证明了试验室模拟的单因素和多因素酥朽老化试验的等效性和环氧树脂降解机理的正确性。