加成型液体硅橡胶(ALSR)具有优异的绝缘性、憎水性、耐热性,而且加工成型后收缩率小,是高压电绝缘材料最有发展潜力和应用前景的材料之一。但是,随着经济的发展,输变电电压等级越来越高,大气污染日益严重,硅橡胶绝缘材料会发生漏电起痕破坏。一旦发生漏电起痕破坏,将严重威胁高压、超高压输变电网络的安全与稳定,甚至造成巨大的经济损失。因此,研究开发高性能耐漏电起痕硅橡胶具有十分重要的意义。本文通过脲基硅烷(US)、正硅酸乙酯(TEOS)、六甲基二硅氧烷(MM)和二乙烯基四甲基硅氧烷(MviMvi)的水解缩聚反应制备了含脲基MQ硅树脂(U-MTQ)。以U-MTQ为耐漏电起痕剂,制备了具有耐漏电起痕性能的ALSR,研究了 U-MTQ对ALSR耐漏电起痕性能、耐电蚀损性能、力学性能、热稳定性能、介电性能、透光率和接触角等的影响,探讨了 U-MTQ对ALSR耐漏电起痕作用的机理。研究内容和结果主要包括以下几个方面:(1)在盐酸的催化作用下,通过TEOS、US、MM和MviMvi的共水解缩聚反应,合成了含脲基MQ硅树脂。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、核磁共振硅谱(29Si-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和热重分析(TGA)对其进行表征,探讨了 M/Q摩尔比和盐酸用量对U-MTQ的产率和结构的影响。结果表明,通过29Si-NMR谱图计算得到的产物的M/Q摩尔比明显低于投料比;当 M/Q投料摩尔比增大时,U-MTQ的相对分子量减小,分子量分布变窄,硅醇基含量减小,结构的规整性提高。随着盐酸用量的增加,U-MTQ的相对分子量减小,分子量分布变窄,硅醇基含量增大,产物结构规整性提高;U-MTQ的产率先增大后减小,当盐酸用量占单体总量的2.10wt%时,产率最高,达到71.9%。TGA结果表明,相对于MQ,U-MTQ的外推起始失重温度(T0)从237℃降低到158℃,900℃时的质量残余率从3.5%提高到29.5%。(2)以含脲基MQ硅树脂为耐漏电起痕剂,在铂催化剂的作用下通过硅氢加成反应制备了具有良好耐漏电起痕性能的加成型液体硅橡胶。研究了 U-MTQ对ALSR的硫化特性、接触角、透光率、介电性能、热稳定性能、力学性能、耐漏电起痕性能和耐电蚀损性能的影响。结果表明,U-MTQ能有效提高ALSR的耐漏电起痕性能和耐电蚀损性能。当乙烯基含量为2.5wt%的U-MTQ用量为2phr时,ALSR通过耐漏电起痕1A4.5级测试,电蚀损率从6.10%降低到0.13%。U-MTQ还提高了 ALSR的热稳定性能和力学性能,T0从350℃提高至358℃,800℃时的质量残余率从58.3%提高至69.6%,拉伸强度从7.3MPa提高至9.1MPa,撕裂强度从31.6 kN/m提高至35.0 kN/m。U-MTQ对ALSR的硫化特性、接触角和透光率影响较小,提高了其介电常数。(3)采用IPT、TGA和热重-红外光谱联用(TG-FTIR)探讨了铂催化剂用量对ALSR耐漏电起痕性能和热稳定性能的影响。当铂催化剂的用量分别为1Oppm和15ppm时,能使U-MTQ/ALSR通过耐漏电起痕1A4.5级测试,电蚀损率分别只有0.13%和0.15%。当铂催化剂用量为15ppm时,ALSR的热稳定性最好,受热产生的羰基化合物和环状硅氧烷较少,甲烷较多。表明ALSR的侧甲基氧化和主链解扣式降解程度较小,侧甲基断裂自由基反应较多。侧甲基断裂生成的大分子自由基在高温和铂催化剂的作用下进一步发生交联反应,形成密实的Si-C陶瓷层,起到保护ALSR的作用。(4)通过研究低温等离子体辐照对硅橡胶表面的影响,采用TG-FTIR研究ALSR的热降解行为,并采用扫描电子显微镜-能量散射X射线光谱联用(SEM-EDX)和激光拉曼光谱(LRS)对ALSR耐漏电起痕试验后蚀损起痕物的微观形态和元素含量进行分析,提出了 U-MTQ对ALSR耐漏电起痕作用的机理。硅橡胶在电场和导电液的共同作用下,出现电弧放电等现象,最终使硅橡胶碳化形成导电通路而失效。电弧是一种常见的高温等离子体。U-MTQ提高ALSR耐等离子体辐照的能力,且在ALSR表面形成保护层。电弧放出的热量使ALSR发生降解,包括侧甲基氧化、主链解扣式降解和侧甲基断裂自由基反应。U-MTQ抑制了 ALSR的侧甲基氧化,而且受热生成的异氰酸根与侧甲基氧化产生的硅醇基反应,缓解了由硅醇基引起的ALSR主链解扣式降解。含U-MTQ的ALSR侧甲基断裂自由基反应产生的甲烷气体较多,带走了部分C元素,减少了 ALSR的表面碳,特别是导电碳的沉积,减弱了电弧的强度;而且侧甲基断裂自由基反应产生的大分子自由基在铂催化剂和高温的作用下进一步交联,形成密实的Si-C陶瓷层,以保护ALSR免受电弧的侵蚀,从而提高了 ALSR的耐漏电起痕性能。