Effect of UV radiation aging on creepage discharge characteristics of high temperature vulcanized silicon rubber at high altitude

The physicochemical properties and creepage discharge characteristics of aged high temperature Vulca nized(HTV)silicone rubber materials were investigated by ultraviolet radiati on(UV)aging method in this study.The experimental results show that as the aging time increases,the creepage discharge flashover voltage increases first and then decreases.But the aging time has little effect on the creepage discharge inception voltage.With the aging time prolonged,the discharge endurance time of HTV silicone rubber is shortened,and the creepage discharge development velocity is accelerated.In the short time of applying voltage to aging material,the magnitude of discharge in creases rapidly.According to the partial discharge characteristic parameters of creepage discharge,the whole creepage discharge process is partitioned into four stages.Compared with unaged HTV silicone rubber,the aged HTV silicone rubber has less fluctuation in performance parameters and a clear trend.The study found that UV aging not only affects the physicochemical and hydrophobic properties of the HTV silicone rubber,but also accelerates the development of creepage discharge under AC voltage.

模拟运行环境状态下动车组绝缘子剩余寿命研究

本文提出了一种关于复合绝缘子高温硫化硅橡胶在综合老化作用下的使用寿命和剩余寿命的分析方法。通过分析新品绝缘子硅橡胶在综合老化试验中拉伸强度的退变趋势和五级修硅橡胶的初始拉伸强度,评估其新品硅橡胶使用寿命和五级修硅橡胶的剩余寿命。实验表明,新品硅橡胶在综合老化条件下退变到五级修的加速因子为18.64;进一步评估新品伞裙的使用寿命为14.8年,五级修绝缘子伞裙的剩余寿命为6.8年。后续可为绝缘子的检修策略优化提供数据支撑。

高压IGBT封装硅凝胶材料高温和热老化绝缘特性研究

在高压IGBT器件中,新兴的宽禁带半导体芯片逐渐代替了传统的硅基半导体芯片,其高功率密度特性会导致电力电子模块的工作温度急剧上升。硅凝胶作为高压IGBT器件的封装用绝缘材料,其绝缘性能面临高温和热老化的挑战。为了研究高温和热老化对硅凝胶材料热稳定性和绝缘性能的影响,本文基于硅凝胶材料的高温试验与热老化试验,测试了高温和长期热应力作用对硅凝胶材料介电性能、体积电导率和击穿强度的影响,对硅凝胶的高温特性和热老化特性进行分析。结果表明:随着温度的升高,硅凝胶的复介电常数实部降低、介质损耗增加、直流电导率升高、击穿强度降低;随着热老化时间的增加,硅凝胶的复介电常数实部增加、介质损耗先减小后增大、直流电导率先增大后减小、击穿强度降低。

一种低密度导热凝胶的制备及性能研究

以乙烯基硅油、含氢硅油、氢氧化铝等原料,制备了一种低密度导热凝胶,探讨了不同粉体用量对导热性能的影响;同时考察了不同硅氢比对凝胶力学性能与导热性能以及渗油率的影响,并且对高温老化下的综合性能进行了考察。结果表明:油粉比达到5.5时,导热系数能够到达2 W·m^(-1)·K^(-1),硅氢比在0.7时综合性能最佳:黏度180 Pa·s,硬度为60 HOO,拉伸强度为0.22 MPa,伸长率为140%,剪切强度为0.15 MPa,渗油率0.52%。同时在高温老化过程中,导热凝胶的各方面性能依旧保持良好,能够满足实际使用要求。

高温硫化硅橡胶加速电晕老化试验分析及其寿命预测

高温硫化(HTV)硅橡胶属于有机材料,具有重量轻、憎水性好等优点,但也存在易老化的缺点。电晕是引起HTV材料老化的重要因素之一,因此对HTV进行了加速电晕老化试验,并对电老化后的试验样品进行了Fou-rier变换红外光谱(FTIR)分析。试验结果表明,随着老化时间的增加,HTV电晕老化速率会越来越慢。根据基于陷阱理论的聚合物电老化寿命公式及电晕老化前后HTV的红外光谱变化分析HTV的寿命模型,确定了寿命公式中的待定系数,得到了HTV老化寿命的定量表达式。此方法可为建立硅橡胶材料的老化模型和寿命评估提供参考。

紫外辐射对高温硫化硅橡胶性能影响初探

高温硫化(HTV)硅橡胶凭其强憎水性、憎水迁移性和恢复性等优越性能,成为合成绝缘子外绝缘的首选材料。然而,与无机材料相比,高温硫化硅橡胶更易受环境影响而老化,因此通过氙灯辐照对高温硫化硅橡胶进行紫外加速老化试验。采用静态接触角法测量和评价硅橡胶材料的憎水性,同时进行了硬度以及扫描电子显微镜(SEM)测试,另外采用image-pro plus 6.0软件对SEM图片进行测试分析。试验结果表明:短时氙灯辐照对高温硫化硅橡胶表面憎水性影响不大,材料硬度有变大趋势,材料表面凹凸不平,粗糙度变大,并有填充物外露的趋势。随着辐照时间增加,欲析出颗粒数目逐渐增多,颗粒大小逐渐变大,总面积增加。

低模量、高延伸率有机硅密封材料的研究进展

为适应现代建筑业的特殊工程要求,低模量、高延伸率有机硅密封材料成为近年来研究的热点。本文在简要介绍实现低模量、高延伸率的原理基础上,对其低模量、高延伸率有机硅密封材料的研究现状进行评述并对其发展趋势进行预测。

高温硫化硅橡胶改性及老化研究进展

高温硫化硅橡胶由于其优异的高低温性能、耐候性、表面性能等特点而在航天、电力和医疗器械等领域中得到广泛应用。本文主要介绍了最近五年来,通过化学或物理方法对硅橡胶表面性能和低温性能等进行强化方面的相关研究,以及在实现产品功能化方面取得的进展。此外还介绍了在加速老化条件下不同硅橡胶材料的力学、介电性能等变化及其机理,以及在老化研究方法的精确化、可靠化和可视化方面的研究进展,重点关注多因素影响下的材料寿命分析和预测;并特别关注了水在硅橡胶老化过程中的作用及机理研究成果。最后,对高温硫化硅橡胶改性和老化研究的前景进行了展望。未来,极端环境下的硅橡胶功能化研究以及多因素影响下的材料寿命分析和预测将成为重要的发展方向。

复合绝缘子高温硫化硅橡胶紫外辐射研究

采用自行设计的可调式紫外老化试验箱对A、B两个厂家的HTV硅橡胶进行了紫外辐射(0-1000 h)加速老化实验,辐射光波长320-750 nm。通过辐射前后试样的拉伸实验、硬度、体积电阻率、表面电阻率、击穿强度及憎水性测试,以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试分析,探讨紫外辐射下硅橡胶试样的力学性能、电气性能及其变化机理。试验结果表明:经紫外辐射后,A试样拉伸强度由6.4 MPa下降到4.6 MPa,降幅为28%,B试样由5.1 MPa下降到4.6 MPa,降幅为9%;A试样拉断伸长率由156%下降到76%,降幅为51.3%,B试样由247%下降到148%,降幅为40.1%;硬度增大了1-2度;体积电阻率、表面电阻率和击穿强度均有不同程度的减小;憎水性降低了1-2级。A、B试样经紫外辐射后力学性能和电气性能均有所降低。

道路有机硅密封胶的性能评价与技术要求

为了评价道路有机硅密封胶的性能，分析了国内外的各种技术标准，根据路用性能要求，提出了表干时间、固化时间、流平性、流值、弹性（复原）率以及低温拉伸这6个评价指标．分别对4种有机硅密封胶（2种进口材料和2种国产材料）进行试验，试验证实这些材料均为自流平材料，表干时间不超过90min，固化时间为2～3周，弹性（复原）率均超过90％，90℃流值均为0mm，-30℃下至少可通过100％拉伸量的3次循环．结果表明：有机硅密封胶是高弹性材料，具有开放交通快、施工方便等优点，且具有优越的高低温性能．另外还根据试验结果提出了相应的技术要求．

有机硅密封剂耐热空气老化性能的研究

对室温硫化耐高温有机硅密封剂在热空气环境中的老化行为进行了研究。结果表明 :密封剂在2 5 0～ 30 0℃下具有良好的耐热空气老化性能 ,老化初期的硬度有较大的下降 ,随着老化时间的增加 ,硬度缓慢增大 ,伸长率降低 ,拉伸强度增大。 35 0℃高温稳态下和 40

248nm紫外激光照射高温硫化硅橡胶实验及老化机理探讨

高温硫化硅橡胶(high-temperature vulcanizationsilicone rubber,HTV)通常作为特高压直流输电的复合绝缘子的外套材料,而其老化问题是危害输电线路可靠性的重要原因之一。文章通过248 nm紫外激光照射HTV进行了加速老化试验,并对照射前后样品进行了接触角、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、傅里叶红外变换光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)以及X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)测试。结果表明:在紫外激光照射下,样品接触角呈减小趋势;材料表面出现浅坑,粗糙度变大,部分填充物外露。结合FTIR和XPS的结果,初步探讨了紫外老化机理,分析认为:照射后的样品中有部分C-H键、Si-CH3键和Si-O-Si键被打断而形成自由基,同时形成了亲水性-COOH或者-CH2OH;在含氧气氛中,O和Si交联形成了SiOx(x=3或4)。紫外激光照射HTV造成了其物理老化和光氧化老化。

非粘接型耐高温有机硅密封材料的性能研究

以聚硅氮烷为基体树脂,硅氧烷为增韧剂和浸润剂,云母粉、硅藻土、碳化硼为填料,制备了耐600℃高温的非粘接型密封材料,该密封材料经室温～600℃热循环24次后,密封压力达到4 MPa;以聚硅氮烷为基体树脂,二硅化钼、云母粉、滑石粉、二氧化硅为填料,制备了耐800℃高温的非粘接型密封材料,该密封材料经室温～800℃热循环24次后,密封压力达到4 MPa。

缩合型RTV硅橡胶耐高温性研究进展

介绍了缩合型室温硫化(RTV)硅橡胶的热老化机理,综述了提高缩合型RTV硅橡胶耐热性的主要方法:改变主链和侧基结构、使用新型硫化交联体系、加入添加剂以及其它方法,并指出了提高缩合型RTV硅橡胶耐热性的研究发展方向。

耐800℃密封材料(涂料)的研制

以有机硅树脂为基料,多种陶瓷粉为填料、氧化铁为颜料,制备了耐800℃的密封材料(涂料),该材料对金属不腐蚀,经过800℃×36h高温老化后,表面基本无变化,可以保护金属材料表面不会被氧化,对金属缝隙的密封压力≥2.5MPa;材料也具有耐800℃高温涂料的普遍性能。此材料可以用于金属缝隙的高温密封和金属表面的高温保护涂料。

硅烷改性聚醚密封胶的耐候性能研究

通过自制不同配比的MS(硅烷改性聚醚)密封胶,开展了自然曝晒试验和高温加速老化试验,对不同配比下MS密封胶的耐候性能进行了系统研究,并获得了较佳的配比方案。在此基础上,对多种双组分和单组分MS密封胶的耐候性能进行了对比。研究结果表明:在自然曝晒试验中,单组分试样的性能表现要优于双组分试样,而在高温老化试验中,双组分试样的表现好于单组分试样。在使用MS密封胶时,应该考虑具体需求来选择产品。该研究成果可为MS密封胶设计和研究提供参考。

紫外辐照高温硫化硅橡胶的红外光谱分析和老化机理

高温硫化(HTV)硅橡胶复合绝缘子广泛应用于特高压输电线路,其抗紫外老化性能越来越受到人们的关注。采用自行设计的可调式紫外老化试验箱对两个厂家的高温硫化硅橡胶样品进行了紫外辐照(0,500和1000 h)加速老化实验,辐照光波长范围为320~750 nm。对辐照前后试样进行傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)测试,分析谱峰的变化与试样(表面)官能团的关系,辅以扫描电子显微镜(SEM)和憎水性、体积电阻率的测试来研究HTV硅橡胶的老化机理。结果表明:高温硫化硅橡胶FTIR全谱图中1260 cm^-1处Si—CH 3反射峰和800 cm^-1附近Si—(CH 3)2反射峰强度随辐照时间的增加而逐渐减弱,1000~1100 cm^-1处的Si—O—Si反射峰强度随辐照时间的增加先减弱后增强;扫描电镜观察到辐照后的样品表面出现大颗粒和坑洞、粗糙度变大,其主要元素O,Si和Al重量百分比略增加;喷水分级法在表面形成的水珠随着样品辐照时间的延长由均匀分布变得不均匀且出现合并,憎水性有明确下降;体积电阻率略微降低。分析认为:辐照后紫外线切断了HTV硅橡胶部分Si—C,C—C和C—H键,对称排列的非极性甲基基团—CH 3从硅氧主链上脱落,减弱了对主链强极性的屏蔽作用,使Si—O—Si峰强度减弱,且少量侧链被氧化,形成C—O和—OH(COOH);而主链之间因裸露出来的自由基—Si·发生进一步的交联反应,使得Si—O键相对含量增加,使Si—O—Si峰强度再增强。二方面结果均导致高温硫化硅橡胶表面极性增强,憎水性下降。水本身具有微弱的电离,憎水性下降的高温硫化硅橡胶易吸收空气中的水使其表面载流子浓度增加体积电阻率略有下降。通过红外光谱分析,紫外线是通过切断高温硫化硅橡胶表面的部分Si—C,C—C,C—H键,使其生成新的自由基并发生交联和氧化而使其老化的。红外光谱的应用对于高温硫化硅橡胶复合绝缘子老化研究及其在特高压输电线路上的挂网应用均具有重要意义。

氧化铁对复合绝缘子用高温硫化硅橡胶性能的影响

复合绝缘子的伞裙和护套是由高温硫化(HTV)硅橡胶制成的,其常用的红色着色剂为氧化铁(Fe2O3)粉体,属于无机物,在有机物硅橡胶中不易均匀分散。为探讨氧化铁对硅橡胶硫化性能的影响,采用不同氧化铁添加方式制备了含有不同用量氧化铁的硅橡胶试片,测定了试片的硫化曲线。然后通过热空气老化试验,结合试片的机械性能、电气性能和微观形貌测试结果,讨论了着色剂氧化铁在热空气环境中对硅橡胶试片性能的影响。试验结果表明:硫化过程中Fe+3和氧化铁表面的酸根离子消耗自由基,使硫化程度降低,因此氧化铁用量越多,试片刚性越差;将氧化铁预先制备成色母胶,在炼胶过程中添加,可以显著提高氧化铁粒子在试片中的分散性,进而在热空气环境中体现氧化铁耐热添加剂的作用,减缓试片因热氧老化造成的性能下降。

高温硫化硅橡胶老化状况及表征技术研究进展

老化是高温硫化硅橡胶使用过程中存在的主要问题,建立可靠的硅橡胶老化特征评估体系重要且迫切。本文简要回顾了国内外硅橡胶复合绝缘子的发展历程及使用情况,详细综述了电晕、臭氧、湿度、温度、表面污秽、紫外、酸雨、表面局部电弧以及多因素同时作用下,高温硫化硅橡胶材料的老化特征及机理;介绍了基于电老化阈值、陷阱特性、力学性能、体积电阻率-温度特性、泄漏电流特性等特征量的定量表征技术的原理及方法;最后提出了主要存在的问题及今后发展重点。

紫外辐射加速老化高温硫化硅橡胶的X射线光电子能谱研究

高温硫化硅橡胶具有优良的电气性能、机械性能、憎水性而广泛应用于特高压输电线路,但亦会受外界环境的影响而老化,其抗紫外老化性能受到关注。课题组模拟户外紫外辐射环境,设计搭建了可调式紫外辐射加速老化试验箱,对A、B两个厂家的高温硫化硅橡胶样品进行了紫外辐射(0,500和1000 h)加速老化实验,重点对辐射前后的试样进行X射线光电子能谱全谱扫描和窄区谱分析、确定元素化学位移及相对含量,分析紫外辐射对高温硫化硅橡胶表面化学态的影响,进而判断紫外辐射加速高温硫化硅橡胶老化机制。结果表明:高温硫化硅橡胶主要元素为O_(1S),C_(1S),Si 2p,其中O_(1S)主要以O—Si—O(532.4 eV)的形式存在,紫外辐射后,拟合分峰观察到534 eV的—OH的小峰,积分面积随辐照时间延长而增加;C_(1S)为C—H,C—C(284.8 eV)或C—O(286.3 eV),随着辐射时间的延长,C—H和C—C结合能峰积分面积减小,C—O结合能峰的积分面积略微增加;Si_(2p)为Si—C(102.39 eV),紫外辐射后新增SiO_(x)(x=3~4)结合能峰(103.6 eV)且积分面积随辐射时间延长而增加。分析认为紫外辐射加速老化的机理是紫外线切断硅橡胶中键能较低的部分Si—C,C—C和C—H键,裂解后的自由基可相互结合发生交联反应形成SiO_(x)(x=3~4);辐射产生高活性的臭氧氧化自由基生成—COOH。XPS技术能够探究高温硫化硅橡胶的表面化学态从而促进其老化机理的研究。