填料对自固化硅橡胶绝缘保护材料性能的影响（一）

电力设备的填料长期安全运行需要建立在有效的绝缘保护体系下，而绝缘材料作为保护体系的对自基础，其性能的固化硅橡优劣对电力设备运行十分重要。选择合适的胶绝绝缘材料作为电力设备的保护，并进一步研究和更新现有绝缘材料，缘保影响以适应多变的护材使用环境，一直是料性促进电力行业发展的重要研究课题。对于裸露在自然环境的填料电气设备，进行绝缘包覆是对自一种常见的绝缘保护形式，例如电缆接头处的固化硅橡绝缘防护、线夹和开关柜中导体的胶绝绝缘保护等。

目前常见的缘保影响包覆性外绝缘保护材料主要有以下3类：热塑套管类、环氧浇注类和高温硫化硅橡胶类。护材热 塑套管类多由聚氯乙烯（PVC）、料性聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、填料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）、乙 烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）等塑料制成，通过加热收缩可紧覆于保护物表面，但对于不规则的表面难以做到完全覆盖与密封，而且热塑套管容易老化，使用寿命短。环氧树脂在浇注时流动性较强，没有表面形状的限制，但其成型工艺复杂，固化后柔韧性降低，容易发生断裂而导致失效。硅橡胶则兼顾了绝性、表面适应性和柔韧性这三大优势，具有理化性能稳定、耐候性良好等优点，在设备外绝缘保护中发挥着重要作用。但采用硅橡胶作为绝缘保护材料仍存在许多困难。首先是由于交联工艺的限制，常用的高温硫化硅橡胶交联条件比较苛刻，难以在工作现场完成。其次是纯硅橡胶的性能仍存在缺陷，难以满足外绝缘保护材料的性能要求，所以实际工程中迫切需要一种施工便捷且具备优良综合性能的硅橡胶绝缘保护材料。自固化硅橡胶绝缘保护材料通常应用于较低电压等级的导线包覆和开关柜中，主要用于外绝缘及防水密封等，其最重要的性能是电气绝缘性能和力学性能。针对硅橡胶在电力设备外绝缘保护应用方面的不足，本研究采用室温交联和掺杂两种改性手段，综合考虑各种填料配方与成品性能，研究不同填料对自固化硅橡胶绝缘保护材料电气绝缘性能和介电性能的影响，确定具备良好综合性能的材料配方。

 1 试 验

 1.1 原材料

自固化硅橡胶基料为市售南大704硅橡胶联剂 KH-550 采购自广州亿珲盛化工有限公司， T660 炭黑采购自东莞市斯洛尔贸易有限公司，Al(OH)（3 分析纯）、CBN（分析纯）、CH3COOC2H5、白炭黑（分析纯）均来自天津市天力化学试剂有限公司。 

1.2 主要仪器和设备

QX-3SD2 行星式球磨机，北京大学仪器仪表厂；真空搅拌装置，自制；FRQ-1020超声水浴装置，深圳法兰特科技有限公司；聚四氟乙烯固化模板，浙江巨化集团进出口有限公司（材料来源于集中采购，生产厂家尚不可考）；HTP-410变温烘箱，北京五环仪器仪表厂；6517B 型高阻计，美国 KEITHLEY公司；2821型高压西林电桥，瑞士TETTES AG INSTRUMENTS公司；电子万能试验机，MTS公司。

1.3 试样的制备

为了避免不同尺寸的填料对试样整体性能的影响，采用行星式球磨机将除炭黑外的填料处理至10 μm级，该尺寸有利于避免更加精细的纳米结构导致的团聚等问题。为了解决无机填料与有机基料间的界面结合问题，使填料与基体紧密地结合，选用硅烷偶联剂KH-550对炭黑、氢氧化铝和氮化硼等无机填料进行偶联处理。

在硅橡胶基料中掺杂填料，首先应考虑填料在基料中的分散问题。本研究选择在真空环境下，采用机械搅拌装置使微米级填料在硅橡胶基料中快速地充分分散，同时使用超声水浴进行超声分散，防止填料团聚。充分混合均匀后，在尺寸为 100 mm×100 mm×5 mm的聚四氟乙烯模具中浇注成型，随后将模具放入湿热烘箱中固化 72 h，控制温度为15 ℃，湿度为50%。待材料完全固化后脱模，制得试样，制备流程如图 1 所示，制备好的试样如图 2所示。

1.4 试验方法

1.4.1 体积电阻率

体积电阻率是表征材料绝缘性能最基本的物理量，是材料的本征参数，与其形状、大小无关。根 据GB/T 31838.2—2019，采用高阻计对试样的体积电阻率（以下简称“电阻率”）进行测量。高阻计测试采用三电极系统，以避免边缘效应对测试结果的影响。试验电压为1 kV工频交流电，通过测量漏电流的大小计算试样的体积电阻率。 

1.4.2 击穿强度

按照 GB/T 1695—2005 对试样的电气强度进行测试。采用直径为50 mm的球电极，以25#绝缘油为绝缘介质，在室温下对试样施加工频电压，电压从0 kV开始，采用1 kV/s的连续升压方式。每个试样选取20个点进行击穿试验，使用威布尔统计方法计算电气强度。

1.4.3 介电常数和介质损耗因数

根据 GB/T 1409—2006 采用高压西林电桥测量试样的相对介电常数和介质损耗因数。为提高测量精度，试验电压设置为2 kV工频交流电。 

1.4.4 拉伸强度和断裂伸长率

使用专用铳具将试样制成国标规定的3型哑铃型试样，采用电子万能试验机根据GB/T 528—2009进行拉伸强度和断裂伸长率测量，设置拉伸速率为500 mm/min。各配方试样分别进行5次重复试验，计算拉伸强度与断裂伸长率的平均值。

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