纳米改性技术在RTV硅橡胶耐电痕性的应用

1、纳米改性技术在RTV硅橡胶耐电痕性的应用摘要：运行经验表明，在一定范围内采用室温硫化RTV （室温硫化） 硅橡胶涂层可有效提高绝缘子抗污闪能力，减少污闪事故发生。但由 于环境变化的多样性，电压等级和电网安全运行水平要求的提高，对 涂层性能提出了更高要求。为提高RTV硅胶的防污闪作用，进一步开 展相关的研究工作，综述了污闪产生的机制，并结合国内外防污闪涂 料的研究进展，认为采用纳米改性技术可有效提高防污闪涂料的耐电 痕性能。关键词：RTV ；耐电痕；纳米改性技术0引言RTV （室温硫化）硅橡胶是20世纪60年代问世的一种新型有机 硅弹性体，以其独特的憎水性和憎水迁移性而被用作新型高压绝缘防 污闪

2、材料，这种硅橡胶在室温下无需加热加压，仅接触空气中的湿气 或与固化剂混合后就可以硫化交联涂刷在绝缘子表面后，在正常的环 境温度下固化为橡胶膜层。运行经验表明，在一定范围内采用室温硫 化RTV硅橡胶涂层可有效提高绝缘子抗污闪能力减少污闪事故发生。近10年来由于环境污染日趋复杂并加重，交直流输电线路的电 压等级不断提高，对输变电设备的外绝缘抗污闪（耐漏电起痕性）也 提出了更高要求：660kV银东直流输电线路自2010年11月投运以 来由于局部不明原因污闪共发生了 5次降压运行，其中2012年4月结合停电检修对绝缘子串进行更换，并涂刷了 RTV涂料。但在2013年 初仍发生放电而导致降压运行。这说明

3、在部分环境中RTV涂料并不能 起到预想的防污闪效果，因此，深入研究RTV涂料的抗污闪机理及影 响因素，进一步提高其性能是今后超/特高压安全稳定运行的紧迫问 题之一。1污秽环境下电痕的形成机理电晕放电和电弧是RTV涂料绝缘失效的主要原因。有机高分子电 介质表面污闪过程形成原因为：污秽环境下RTV涂料表面易形成导电 通路，从而形成泄漏电流，由于泄漏电流的焦耳热作用，材料表面水 分蒸发形成干燥带，集中在干燥带的高压形成电弧放电并产生大量的 热量，使放电区域附近温度不断升高，最终使硅橡胶材料表面的分子 链被打破，析出碳形成碳痕和材料电蚀损，当碳痕导电通路进一步发 展时会导致绝缘材料表面被击穿。由此可知

4、电痕化反应机理与热分解 密切相关，但其过程不仅为电流热效应造成，放电产生的一系列活性 粒子及周围氧气也参加反应，故比单纯热解复杂得多。2纳米改性技术在RTV耐电痕性的应用近年来，国内外学者对纳米颗粒改性硅橡胶的导热能力和耐电蚀 能力进行了广泛的研究。目前提高RTV涂料耐电痕能力的常规方法是 采用纳米固体粒子添加技术在RTV基料中添加ATH(氢氧化铝)填料， 且w(ATH)40%。ATH有阻燃、消烟和填充功能，且不挥发、不产生 二次污染，价格低，被誉为无公害阻燃剂。ATH的抗电痕机理如下：提供更多的界面，易于生成挥发性的碳；约220C开始降解,300350C时大量脱水吸热，抑制聚合物的温 升；A

5、TH脱水后在可燃物表面生成Al2O3,实现阻燃，且脱出的水汽稀释 可燃气体亦可阻燃。但是ATH吸热分解结晶水的过程会对材料的憎水性有不利影响， 且本身吸水使水膜加速形成。ATH还会与酸反应而损失重量,形成表 面裂缝。填料粒径的大小也对漏电起痕和电蚀损有很大影响。另外无 机填料过多使材料机械性能和加工性能的下降。清华大学电机系通过添加纳米级Sb2O3,提高了 RTV涂料的阻燃性 及耐电弧烧蚀能力，刘乾采用纳米级Sb2o3与十漠二苯醚配合进行协 效阻燃,进一步提高阻燃效果及耐漏电起痕能力。贾丽等通过改性 Mg(OH)2,添加到脱醇型RTV硅橡胶中，燃烧氧指数达到34.2%,起到阻 燃性的同时具有较

6、好的力学性能。蔡登科等采用表面处理过的纳米 SiO2填充到RTV硅橡胶的空间自由体积中，阻碍02分子的渗透,最终提 高涂层耐电弧能力。Midsun小组研发的570高压绝缘涂层，以28%的 晶型石英做填料，在1.0mA盐雾条件下运行225h,比道康宁高出约 30h，耐漏电起痕、防污闪性能较高。蓝磊等以具有平面取向、大尺寸比效应的纳米层状硅酸盐作为阻 燃剂，添加5%左右即可延长燃烧挥发性分解物扩散通道,阻隔氧气进 入。其原因为RTV基体中存在的分散、大尺寸比的硅酸盐层限制了 RTV分子链的运动，使其分解温度上升，并且阻挡水和气体分子透过, 迫使它们绕过硅酸盐层，这样就提高了扩散的通道长度，便挥发性

7、分 解物不易扩散出去，从而提高了热稳定性。同时，氧气也被阻隔在材料 表层以外，使热氧反应和氧化反应不能向深层发展，所以其抗电痕性 能良好。佥合物膜 曲折的路程图1层状硅酸盐纳米复合材料的阻隔性杜伯学等人利用硅烷偶联剂对纳米氮化硼BN颗粒进行表面改性，并根据IEC 6 0 5 8 7标准对复合试样进行实验，试验结果表 明添加纳米BN颗粒可以提升硅橡胶纳米混合材料的导热能力 随着 添加纳米颗粒质量分数的增加散热性能提高试样放电区域温度降低 热传导，从而提高硅橡胶纳米混合材料的耐电蚀能力。3总结作为21世纪最具有发展潜力的高新技术，纳米改性技术给传统 电工材料学注入了新的活力，并为新型电工材料的研发提供了新的思 路。结合国内外防污闪涂料的研究进展可知，采用纳米固