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合絕緣子是新型絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣子，經(jīng)十幾年來實(shí)際掛網(wǎng)運(yùn)行驗(yàn)證，其防污性能良好，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，應(yīng)用前景廣闊。復(fù)合絕緣子的外絕緣材質(zhì)，是以硅橡膠為基材，填充多種添加劑，經(jīng)混煉加熱硫化而成。硅橡膠是有機(jī)聚合絕緣材料，其高鍵能分子結(jié)構(gòu)，使之具有其它所有有機(jī)聚合絕緣材料難以相比的耐各種老化性能，這種產(chǎn)品在自然環(huán)境下能長(zhǎng)期運(yùn)行不致于損壞。其材料分子獨(dú)特的原子構(gòu)成及特殊的排列組合，使材料具有良好的憎水遷移性，明顯提高復(fù)合絕緣子長(zhǎng)期掛網(wǎng)運(yùn)行的防污性能。
1復(fù)合絕緣子外絕緣材質(zhì)結(jié)構(gòu)分布狀態(tài)
復(fù)合絕緣子外絕緣材質(zhì)加工包括原材料混煉和外絕緣材質(zhì)硫化成型兩個(gè)階段，對(duì)外絕緣材質(zhì)內(nèi)部各種原料分布狀態(tài)，基本取決于原料的混煉階段，而外絕緣材質(zhì)表面結(jié)構(gòu)分布狀態(tài)，除了與原料混煉階段有直接關(guān)系外，還要考慮外絕緣材質(zhì)硫化成型階段的影響。
1.1外絕緣內(nèi)部材質(zhì)結(jié)構(gòu)分布情況
復(fù)合絕緣子外絕緣材質(zhì)基材硅橡膠與填充劑混煉過程中，分為捏合、密煉、研煉等工序。在捏合工序中，是把10nm級(jí)粒徑的白炭黑粒子及其短聚集體組成極輕補(bǔ)強(qiáng)劑放置在膠狀硅橡膠材料上，填加防結(jié)構(gòu)化羥基硅油后，進(jìn)行機(jī)械捏合，促使白炭黑粒子及其短聚集體整個(gè)外表面，通過羥基硅油的中間作用，以氫鍵力吸附硅氧烷分子，使之較為均勻地在硅橡膠材料中硅氧烷分子間隨機(jī)分布。在密煉工序中，是把捏合的膠料放入密煉機(jī)內(nèi)進(jìn)行攪抖，再把氫氧化鋁和少量其它填充劑放置膠料上，然后施加機(jī)械壓力強(qiáng)行填入內(nèi)有補(bǔ)強(qiáng)劑的膠料內(nèi)，使顆料外表面所粘附硅氧烷分子都以取向排列的二維狀態(tài)存在［1］，至于這種強(qiáng)行的填入對(duì)已存在的白炭黑補(bǔ)強(qiáng)劑顆粒表面的硅氧烷分子狀態(tài)，因白炭黑表面氫鍵力遠(yuǎn)大于氫氧化鋁顆粒表面粘附范得華力，而且顆粒徑相差100多倍，對(duì)白炭黑顆粒表面硅氧烷分子狀態(tài)的影響不大。在研煉工序中，是把密煉好的膠料，在對(duì)輥間隙不大于0.5mm的研煉機(jī)進(jìn)行3～5次研煉，每次研煉都是以90°角進(jìn)膠方向進(jìn)行。通過研煉，可以使填充劑顆粒外表面各部位能更充分吸附和粘附硅氧烷分子，同時(shí)，也促使所有填充劑顆粒間的硅氧烷分子，以線性螺旋構(gòu)象分子狀態(tài)存在，減少對(duì)外絕緣材質(zhì)性能帶來眾多不利硅氧烷分子自由卷曲螺旋狀現(xiàn)象的出現(xiàn)。復(fù)合絕緣子外絕緣材質(zhì)硫化，是通過交鏈劑把混煉好膠料的硅氧烷分子經(jīng)加溫加壓交鏈成三維網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，使外絕緣形成整體。
1.2外絕緣表面材質(zhì)結(jié)構(gòu)分布情況
復(fù)合絕緣子外絕緣表面是將混煉好的外絕緣材質(zhì)膠料，放入固定形狀模具腔內(nèi)，經(jīng)加熱、加壓硫化而成，其表面材質(zhì)結(jié)構(gòu)分布與內(nèi)部材料結(jié)構(gòu)分布有所差別，如果表面層隨機(jī)性分布白炭黑補(bǔ)強(qiáng)劑顆粒部分，由于白炭黑補(bǔ)強(qiáng)劑外表面羥基和防結(jié)構(gòu)化劑羥基硅油的中間作用，使白炭黑補(bǔ)強(qiáng)劑顆粒表面存在著相當(dāng)厚度硅氧烷分子，其外表面存在正常構(gòu)象的硅氧烷分子活動(dòng)鏈段和由有機(jī)基封頭數(shù)量眾多硅氧烷分子自由狀態(tài)末端，對(duì)于表面層隨機(jī)分布粒徑相應(yīng)特別大的氫氧化鋁及少量其它填充劑顆粒時(shí)，其表面以粘附取向排列二維狀線性硅氧烷分子及分子間交鏈點(diǎn)作用，不可能存在分子活動(dòng)鏈段和極少存在硅氧烷分子自由狀態(tài)末端。致于相應(yīng)特別大粒徑的氫氧化鋁及少量其它填充劑顆粒在其表面存在的狀態(tài)，因定型模具加溫、加壓硫化工藝及膠狀硅氧烷分子的流動(dòng)性等因素，使成型的外緣材質(zhì)表面不可能出現(xiàn)顆粒凸起現(xiàn)象，有可能使顆粒頂部與硅橡膠材質(zhì)表面呈平行狀態(tài)。
2復(fù)合絕緣子外絕緣材質(zhì)的憎水遷移性
復(fù)合絕緣子外絕緣材質(zhì)基材硅橡膠與各種填充劑是按一定比例重量進(jìn)行填充混煉的，按規(guī)定的配方，以硅橡膠材料的硅氧烷分子量為62萬(wàn)，填充的白炭黑粒子及其短聚集體的粒徑為14nm，填充氫氧化鋁及少量其它填充劑顆粒的粒徑為2μm進(jìn)行宏觀計(jì)算，基材硅橡膠材料中硅氧烷分子所占的空間體積基本上與所有填充劑顆粒所占的空間體積近似，而且這些填充劑都是通過填充混煉方式，在硅橡膠材料中硅氧烷分子間隨機(jī)性分布。
2.1外絕緣基材硅橡膠加填充劑后表面硅氧烷分子末端及分子活動(dòng)鏈段浸潤(rùn)污穢物變化情況
長(zhǎng)期在污穢地區(qū)運(yùn)行的復(fù)合絕緣子，在外絕緣表面常常出現(xiàn)污穢物“硫化層”［2］，這是復(fù)合絕緣子外絕緣表面硅氧烷分子自由狀態(tài)的末端及其分子的活動(dòng)鏈段浸潤(rùn)污穢物造成的，是外絕緣材質(zhì)憎水遷移性不可忽略的組成部分。對(duì)于填有各種填充劑的外絕緣材質(zhì)來說，其外絕緣表面層必然隨機(jī)性分布各種填充劑顆粒，在有白炭黑補(bǔ)強(qiáng)劑顆粒分布的外絕緣表面層部分，由于其顆粒表面存在較厚的正常構(gòu)象分布的硅氧烷分子，使表面硅氧烷分子末端及其分子的活動(dòng)鏈段，對(duì)污穢物浸潤(rùn)無太大的變化。只是在污穢物增至一定厚度時(shí)，將受到一定程度的影響。對(duì)于外絕緣表面層存在的氫氧化鋁及其它少量填充劑顆粒時(shí)，其表面粘附滿取向排列二維狀態(tài)線性硅氧烷分子，并受離子構(gòu)成顆粒的范得華力及線性硅氧烷分子間的交鏈點(diǎn)影響，這部分面積硅氧烷分子末端及其活動(dòng)鏈段浸潤(rùn)污穢物而出現(xiàn)的憎水遷移性將受到很大程度的影響。如果外絕緣表面層填充劑顆粒所占的空間體積，按整個(gè)外絕緣材質(zhì)填充劑顆粒所占的空間體積進(jìn)行推算，那么，外絕緣表面硅氧烷分子末端及其活動(dòng)鏈段浸潤(rùn)污穢物而出現(xiàn)憎水遷移性能，受嚴(yán)重影響的只占外絕緣表面層空間體積4/10的氫氧化鋁及少量其它填充劑顆粒的圓頂部分，剩下部分對(duì)硅氧烷分子末端和活動(dòng)鏈段的憎水遷移性能不受太大影響。
(3)復(fù)合絕緣子外絕緣材質(zhì)補(bǔ)強(qiáng)劑白炭黑的微酸誘導(dǎo)作用，在一定條件下，使硅氧烷分子硅氧鏈發(fā)生異裂反應(yīng)，出現(xiàn)一個(gè)或幾個(gè)硅原子鏈的端部及斷鏈本身生成環(huán)硅氧烷小分子，有可能移出材質(zhì)表面浸潤(rùn)污穢物。
(4)復(fù)合絕緣子外絕緣表面呈微酸性污穢物，長(zhǎng)期對(duì)浸潤(rùn)的硅氧烷分子末端和活動(dòng)鏈段產(chǎn)生微酸誘導(dǎo)作用，在一定條件下促使硅氧烷分子硅氧鏈發(fā)生異裂反應(yīng)，出現(xiàn)一個(gè)或幾個(gè)硅原子鏈端及斷鏈生成環(huán)硅氧烷小分子，進(jìn)一步浸潤(rùn)污穢物。
