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摘 要：硅橡胶的憎水性和憎水迁移性是影响其闪络的重要特性。该文结合实验过程介绍了憎水性的测量方法及应注意的问题，并研究了Al（OH）3添加量对憎水性影响。结果表明：在配方中添加105-120份Al（OH）3时，复合绝缘子用硅橡胶具有较好的力学性能、电学性能及不错的憎水性能。
关键词：硅橡胶 憎水性 氢氧化铝
中图分类号： TM216 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0041-01
随着当前输电电压等级的提高，绝缘子不仅要求一定的力学性能，更需要较高的电性能。特别对于污秽严重的地区，传统的瓷绝缘子、玻璃绝缘子在使用中暴露出性能上固有的缺陷，而复合绝缘子则表现出其优势，良好的憎水性能及憎水迁移性降低了绝缘子表面的闪络现象的发生。因此，鉴于合成绝缘子优异的耐闪络性能源于其外绝缘硅橡胶良好的憎水性，有必要对复合绝缘子用硅橡胶的憎水性测量方法及影响因素进行研究。
1 憎水性的测量方法
国际上憎水性的测量方法通常分为接触角法，喷水分级法和表面张力法。而硅橡胶常用前两种方法，在表示憎水性强弱时，需要标明橡胶憎水性的测试方法。
1.1 接触角测量法
静态接触角法是通过微注射器将水滴滴在材料表面，通过高速摄像机获取水滴在材料表面形态的图片，通过相应的图形处理软件测量水滴与材料表面的接触角。测量时将水滴滴在表面水平硅橡胶材料上，在空气、水和硅橡胶材料的交界点做水滴表面切线，该切线与材料表面的夹角θ即为静态接触角。这种方法测量简单、定量准确，被广泛用于材料表面憎水性的评估。
1.2 喷水分级法
测量合成绝缘子憎水性的喷水分级法是由瑞典输配电研究所提出。主要通过后退角及水膜面积这两个物理量来评估绝缘子的憎水性，将憎水性分为HC1-HC7共7个等级，其中HC1和HC7级分别对应憎水性最强和最弱的状态。一般而言，HC1-HC3属于憎水性表面，HC4是一个中间过渡级，此时，水珠和水带同时存在，HC5-HC7属于亲水性表面。
2 氢氧化铝对硅橡胶憎水性的影响
2.1 复合绝缘子硅橡胶憎水性基本原理
硅橡胶具有优异的憎水性能，与其分子结构特点不可分离，主链是由硅氧烷有规则排列成的长链，分子链呈螺旋状的结构，因si-o-si与o-si-o的键角较大，使得si-o键的极性相互抵消，整个分子表现出强的非极性特性，对极性的水分子表现出较强的排斥力，因此，硅橡胶具有较好的憎水性。然而复合绝缘子用硅橡胶同时要求较高的耐漏电起痕及耐电蚀损，添加一定量的氢氧化铝能明显提高硅橡胶耐漏电起痕及耐电蚀损，然而随着氢氧化铝的添加，将对硅橡胶憎水性能产生显著影响[1]。
2.2 实验
2.2.1 主要原料 硅橡胶生胶110-2，浙江新安；气相白炭黑，瓦克N20；氢氧化铝，HWF-1，山东铝业；乙烯基三乙基硅烷（A151）；羟基硅油203；2，5-二甲基-2，5-双（叔丁过氧基）己烷（膏状），子钧化工有限公司生产。
2.2.2 主要设备 捏合机、开炼机、平板硫化机、漏电起痕试验装置、接触角测量仪等。
2.2.3 试样制备 取100份硅橡胶生胶加入捏合机中，分四次加入30份气相法白炭黑及羟基硅油、分三次加入规定份数的氢氧化铝和硅烷偶联剂，一定量的脱模剂，促进剂，紫外老化剂等，待配方物料加完后，升温至120 ℃，在真空（真空度-0.08 MPa）下捏合30 min出料。放入开炼机中，开炼至胶料光滑得混炼胶，静置24 h后，将混炼胶在开炼机上包辊，加入双二五，薄通3～5次，出片；24 h后在平板硫化机上硫化成型，硫化条件为170 ℃×t90。
2.2.4 性能测试 耐电痕化按照GB/T 6553-2003，憎水性测量按照DL/T 376-2010。
2.3 结果与讨论
由图1可以看出，随着氢氧化铝含量的增加，静态接触角逐渐降低，这表明复合绝缘子用硅橡胶憎水性能随着氢氧化铝含量的增加而逐渐降低。氢氧化铝由75份升高到135份时，接触角由110度降低到97度，这是由于氢氧化铝表面对水分子具有一定的亲和性，因此，随着氢氧化铝逐渐增加，复合绝缘子硅橡胶憎水性能变差。
然而，降低氢氧化铝用量，憎水性能虽得到提高，漏电起痕及电蚀损性能则有一定程度的降低，由表1可以看出，当氢氧化铝用量降低到90份时，漏电起痕为1A3.5，因此，复合绝缘子硅橡胶要达到行业标准要求，氢氧化铝必须达到一定的填充量。
由上述分析可知，氢氧化铝加入对复合绝缘子硅橡胶憎水性与漏电起痕性能的影响相互矛盾，因此，综合考虑其性能，找到氢氧化铝的最佳加入点至关重要，结合图1与表1，氢氧化铝加入量在105～120份之间时比较合适。
3 结语
（1）复合绝缘子憎水性测试常用接触角及喷水分级法，我公司硅橡胶试片多采用静态接触角测量法；（2）氢氧化铝的加入虽提高了复合绝缘子硅橡胶漏电起痕性能，却降低其憎水性能，当加入量为105～120份时，综合性能较佳。
参考文献
[1] 姚喜年.热硫化硅橡胶憎水性研究[J].电瓷避雷器，2006（3）.
关键词：硅橡胶 憎水性 氢氧化铝
中图分类号： TM216 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0041-01
随着当前输电电压等级的提高，绝缘子不仅要求一定的力学性能，更需要较高的电性能。特别对于污秽严重的地区，传统的瓷绝缘子、玻璃绝缘子在使用中暴露出性能上固有的缺陷，而复合绝缘子则表现出其优势，良好的憎水性能及憎水迁移性降低了绝缘子表面的闪络现象的发生。因此，鉴于合成绝缘子优异的耐闪络性能源于其外绝缘硅橡胶良好的憎水性，有必要对复合绝缘子用硅橡胶的憎水性测量方法及影响因素进行研究。
1 憎水性的测量方法
国际上憎水性的测量方法通常分为接触角法，喷水分级法和表面张力法。而硅橡胶常用前两种方法，在表示憎水性强弱时，需要标明橡胶憎水性的测试方法。
1.1 接触角测量法
静态接触角法是通过微注射器将水滴滴在材料表面，通过高速摄像机获取水滴在材料表面形态的图片，通过相应的图形处理软件测量水滴与材料表面的接触角。测量时将水滴滴在表面水平硅橡胶材料上，在空气、水和硅橡胶材料的交界点做水滴表面切线，该切线与材料表面的夹角θ即为静态接触角。这种方法测量简单、定量准确，被广泛用于材料表面憎水性的评估。
1.2 喷水分级法
测量合成绝缘子憎水性的喷水分级法是由瑞典输配电研究所提出。主要通过后退角及水膜面积这两个物理量来评估绝缘子的憎水性，将憎水性分为HC1-HC7共7个等级，其中HC1和HC7级分别对应憎水性最强和最弱的状态。一般而言，HC1-HC3属于憎水性表面，HC4是一个中间过渡级，此时，水珠和水带同时存在，HC5-HC7属于亲水性表面。
2 氢氧化铝对硅橡胶憎水性的影响
2.1 复合绝缘子硅橡胶憎水性基本原理
硅橡胶具有优异的憎水性能，与其分子结构特点不可分离，主链是由硅氧烷有规则排列成的长链，分子链呈螺旋状的结构，因si-o-si与o-si-o的键角较大，使得si-o键的极性相互抵消，整个分子表现出强的非极性特性，对极性的水分子表现出较强的排斥力，因此，硅橡胶具有较好的憎水性。然而复合绝缘子用硅橡胶同时要求较高的耐漏电起痕及耐电蚀损，添加一定量的氢氧化铝能明显提高硅橡胶耐漏电起痕及耐电蚀损，然而随着氢氧化铝的添加，将对硅橡胶憎水性能产生显著影响[1]。
2.2 实验
2.2.1 主要原料 硅橡胶生胶110-2，浙江新安；气相白炭黑，瓦克N20；氢氧化铝，HWF-1，山东铝业；乙烯基三乙基硅烷（A151）；羟基硅油203；2，5-二甲基-2，5-双（叔丁过氧基）己烷（膏状），子钧化工有限公司生产。
2.2.2 主要设备 捏合机、开炼机、平板硫化机、漏电起痕试验装置、接触角测量仪等。
2.2.3 试样制备 取100份硅橡胶生胶加入捏合机中，分四次加入30份气相法白炭黑及羟基硅油、分三次加入规定份数的氢氧化铝和硅烷偶联剂，一定量的脱模剂，促进剂，紫外老化剂等，待配方物料加完后，升温至120 ℃，在真空（真空度-0.08 MPa）下捏合30 min出料。放入开炼机中，开炼至胶料光滑得混炼胶，静置24 h后，将混炼胶在开炼机上包辊，加入双二五，薄通3～5次，出片；24 h后在平板硫化机上硫化成型，硫化条件为170 ℃×t90。
2.2.4 性能测试 耐电痕化按照GB/T 6553-2003，憎水性测量按照DL/T 376-2010。
2.3 结果与讨论
由图1可以看出，随着氢氧化铝含量的增加，静态接触角逐渐降低，这表明复合绝缘子用硅橡胶憎水性能随着氢氧化铝含量的增加而逐渐降低。氢氧化铝由75份升高到135份时，接触角由110度降低到97度，这是由于氢氧化铝表面对水分子具有一定的亲和性，因此，随着氢氧化铝逐渐增加，复合绝缘子硅橡胶憎水性能变差。
然而，降低氢氧化铝用量，憎水性能虽得到提高，漏电起痕及电蚀损性能则有一定程度的降低，由表1可以看出，当氢氧化铝用量降低到90份时，漏电起痕为1A3.5，因此，复合绝缘子硅橡胶要达到行业标准要求，氢氧化铝必须达到一定的填充量。
由上述分析可知，氢氧化铝加入对复合绝缘子硅橡胶憎水性与漏电起痕性能的影响相互矛盾，因此，综合考虑其性能，找到氢氧化铝的最佳加入点至关重要，结合图1与表1，氢氧化铝加入量在105～120份之间时比较合适。
3 结语
（1）复合绝缘子憎水性测试常用接触角及喷水分级法，我公司硅橡胶试片多采用静态接触角测量法；（2）氢氧化铝的加入虽提高了复合绝缘子硅橡胶漏电起痕性能，却降低其憎水性能，当加入量为105～120份时，综合性能较佳。
参考文献
[1] 姚喜年.热硫化硅橡胶憎水性研究[J].电瓷避雷器，2006（3）.