1、坏,段时间后憎水性能仍能得到恢复,保证了表面不易被润湿,降低了表面放电的可能。本章采用自制的等离子老化处理实地运行的不同位置不同线路的系列的硅橡胶复合绝缘子表面,使其达到表面完全亲水接触角为零,并通过静态接触角仪测量绝缘子表面憎水恢复过程其次,对相同的绝缘子进行抽提实验,对提取液利用气相色谱质谱联用技术测量其小分子种类和含量的变化,研究自然老化过程小分子和憎水性恢复性的关联。等离子体表面处理离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后所产生的正负电子组成的离子化气体所组成,等离子体体系内包含电子离子活性基团光子等,总的电荷数相。
2、行处理。等离子体处理硅橡胶复合绝缘子是种快速老化硅橡胶的手段,等离子体的能量远大于硅橡胶的些键的结合能,对硅橡胶绝缘子表面等离子体辐照几分钟就可使表面完全亲水,表面生成的结构与电晕老化试验相似,可以视为对电晕老化的模拟,其老化速度则远大于电晕。其次,为了考察复合绝缘子的憎水恢复性,我们需要个使绝缘子表面达到憎水丧失的手段,而传统的方法是采用覆污实验,即在绝缘子材料表面上覆盖层硅藻土后间隔时间测量其接触角的方式,实验较为繁琐。再者,等离子体处理后硅橡胶表面的非极性基团被破坏形成无机的硅氧层,导致憎水恢复过程以小分子的扩散为主导,所。
3、等离子体处理硅橡胶是种研究小分子扩散主导的憎水恢复性的快速方法。憎水性的表征硅橡胶材料的表面憎水性来源于其独特的分子独特的结构所决定的,硅橡胶分子主链上的键全部被朝外的非极性的甲基所屏蔽,宏观上表现为水不能浸润硅橡胶材料,不会铺散开来形成水膜,在液体内聚力的作用下缩小表面积而形成球状。憎水性恢复性则指在复合绝缘子运行段时间后绝缘子表面憎水性下降,但复合绝缘子的表面污秽等因素造成其憎水性的下降并不是长期的,在经过段时间之后,其憎水性又会恢复到原来的水平。目前对于硅橡胶憎水迁移性的机理仍然存在争议,但是小分子迁移理论较为被学者所认同。
4、,即小分子的浓度。将式进步变形并将为代入,得到关于的函数若将视作不变,则与小分子浓度成线性关系。实验部分实验等离子体处理图实验用等离子体处理装置简明示意图本工作使用了型等离子体清洗机,仪器功率为,图为仪器的简明装置图。在等离子体处理之前对样品使用棉花沾取乙醇清洗掉表面污秽并干燥。实验气氛为,辐照时间为,对不同线路不同位置的批现场硅橡胶复合绝缘子表面进行处理。抽提实验从待测的同块硅橡胶复合绝缘子伞裙切取抽提用的样品,每份样品约,切成块,用无水乙醇清洗掉污秽后放于真空干燥箱中干燥,干燥后用分析。
5、色谱质谱仪分析。图实验用抽提装置简明示意图表征静态接触角测量仪经过等离子体处理的硅橡胶绝缘子表面憎水性及憎水恢复性用接触角测量来表征。接触角测量仪型号为,美国科诺公司。实验均在室温下进行,选取去离子水作为测量液体,每次取液体体积为。每次均在样品上选取个不同的点进行测量,最后取这个测值量的平均值作为蒸馏水在该样品表面的接触角值,误差由这些测量值的标准偏差给出。气相色谱质谱联用仪气相色谱质谱联用仪测试条件如下色谱柱程序升温模式初始温度,升温速率,终止温度进样口温度载气氦气,纯度,流速,进样量进样方式不分流进样,后开阀。质量扫描范围电。
6、次,等离子体处理结束后,表面甲基团绝大部分被打断,所有样品的表面接触角均为,这种情况下,表面的憎水恢复是依赖于小分子从体内迁移到表面的方式。等离子体的影响深度仅仅为几十个纳米,可以认为在处理时间相同的情况下,样品在憎水恢复速度上的差异只与材料本身的结构及老化程度有关,为了定量的描述憎水恢复速度,我们需要引进个参数来描述憎水恢复的快慢。等人,在利用研究硅橡胶的表面憎水恢复性时发现接触角与恢复时间服从下列分布式中为实验得到的接触角余弦值为常数为恢复时间,为描述小分子扩散速率常数,越大则小分子扩散越快。我们按公式对图中数据。
7、进行拟合。将对作图并示于图,由该图拟合得到的上样小分子扩散速率常数。上图等离子处理后样憎水恢复拟合曲线不同地区运行绝缘子的憎水恢复性我们选取广东地区中山阳江汕尾清远个地区线路中绝缘子串同位置的个伞裙样品来分析等离子体处理样品后样品间憎水恢复性的状况,现场运行样品试验的信息如下表。表运行试样信息表试样编号线路名称电压等级机械负荷杆塔号位置地区峰香甲线中山桂香甲线阳江惠茅甲线汕尾榕茅甲线山花乙线小号清远山花乙线大号每个地区选取个样品,考察其等离子体处理后的憎水恢复特性,并作出憎水恢复拟合曲线,求出憎水恢复速率常数,如图。上上。
8、能量溶剂延迟。结果与讨论运行绝缘子的憎水恢复性我们以运行线路的绝缘子伞裙样品为例,对其等离子体辐照后,观察其在内的憎水恢复情况,样的憎水恢复过程如图所示。图样接触角随时间的恢复过程图如图所示,在等离子体刚辐照完成的绝缘子表面,表现为完全亲水,展开成连续的水膜,在憎水性恢复初期,接触角大小快速上升,后期接触角上升较缓慢,最后趋于稳定值,将接触角随时间的变化曲线表示成图。上图等离子处理后样接触角随时间的变化特性若以接触角大于定义为憎水,由图知,等离子体处理的样品表面恢复个小时后可达到憎水状态,之后接触角也不断恢复并趋近于初始角度。其。
9、天平称重,精确至。本工作使用索氏抽提器作为反应装置,正己烷作为溶剂来溶解硅橡胶绝缘子样品中未被交联的小分子。我们将处理过的样品放置在真空干燥箱内,干燥时间,温度。取将其放置在安装好的索氏抽提装置见图中,加入适量的正己烷到抽提管内,油浴加热至,抽提小时。期间应当保持定的溶剂体积,如有蒸发应补充溶剂。提取结束后,由于硅橡胶经过浸泡处理后,会有溶胀现象发生,正己烷分子会进入到样品中,而为了去除样品中残存的正己烷,将硅橡胶试样放于真空干燥箱中干燥,称重,精确至。将提取液移至旋转蒸发仪中,浓缩至毫升,将浓缩后的提取液取出并定容到,进行气相。
10、远小于液滴尺寸,其本征接触角分别用和来表示,在单位面积上所占的表面积分数为和,模型可以用下列公式来描述将模型应用到我们的工作中。假设经过等离子体处理的硅橡胶绝缘子表面只含有两种物质种为非极性记为另外种为极性记为。则方程可以写成其中为实际测得的随时间变化的接触角,为非极性物质所占表面的比例,为极性物质所占表面比例。注意到和为本征接触角,因而和为常数,将带入上式,变形后得到这里,极性物质在表面的占比约为其在表面浓度的占比,有,其中,表示总的分子浓度,非极性物质的浓。
11、小分子硅氧烷会缓慢的从硅橡胶材料内部扩散到表面再进步扩散到污秽层的表面从而使其表面也具有了憎水性。我们以接触角表征绝缘子的憎水性,但接触角的数值大小并不与表面非极性小分子的数量有正比关系。若固液两相之间的接触角,其与固气界面张力固液界面张力与液气界面张力之间存在关系此为润湿方程,即杨氏方程。图固液气相之间的表面张力与固液两相之间的接触角的关系和在杨氏方程的基础上提出了个新的模型,他们认为在粗糙表面上的接触是种复合接触,可以假设固体表面由两种物质组成,这两种不同成分的物质是以极小块形式均匀地分布在固体表面上每小块面积都。
12、等,以电中性而存在。由于等离子体中的能量远大于般聚合物材料的结合键能,用等离子体对高分子聚合物的表面进行处理通常只影响材料表面而不影响基体性能。不同气体电离产生的等离子体会额外引入不同的活性自由基,进而形成不同类型的官能团,比如等离子体就会引入含氧的官能团如羟基,羧基,羰基等,等离子体会引入含氨基的官能团。在研究等离子体处理硅橡胶的憎水恢复性时,这些官能团会使得体系变得复杂,分析起来也会相对困难,而是惰性气体,电离后只会产生和电子,不能引入自由基团,所以作用在材料表面时是使材料以发生链断裂为主。本章中使用了等离子体对硅橡胶表面进。
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现场运行复合绝缘子老化及憎水恢复性研究