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绝缘子为什么用硅橡胶

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绝缘子为什么用硅橡胶


从十九世纪后半叶开始,在架设输电线路时,唯一适用于高压的绝缘材料是陶瓷和玻璃。进入廿世纪40年代,由于高分子材料的问世,陶瓷和玻璃已不再是首选的绝缘体材料,欧美国家着手研究聚合物绝缘子。而后对电绝缘体的物理性能、电性能、长期可靠性和最佳形状进行了研究,且生产率也得到了不断的提高。

  可以代替陶瓷和玻璃的高分子材料中,硅橡胶从60年代开始就有了实用业绩,在几种聚合物中脱颖而出。硅橡胶绝缘子比陶瓷绝缘子具有更多的优势。首先,它重量轻,容易操作且安全;另外,陶瓷绝缘子经常遭受破裂的困扰,一种冲击它就会破损。而硅橡胶绝缘子则能抗击车辆碰撞电线杆之类的机械冲击。

  虽然其它高分子材料也具有以上所介绍的优点,但只有硅橡胶不会对环境造成太大的污染。聚合物绝缘子能防水,因而就不会发生因水滴落下而发生漏电和表面电弧现象。硅橡胶绝缘子的防水性比其它聚合物绝缘子恢复得快,是一种在恶劣环境中能长期使用的耐久性材料。

  文中对高压电绝缘用的硅橡胶的特征进行说明,并介绍最近的发展趋势。

  1 硅橡胶的特征

  1.1硅氧烷健的化学特征

  1.1.1化学性能稳定的化学键

  硅橡胶的主链是由硅氧烷(Si-O)链构成的。由于这种键上的Si、O的负电性分别为1.8与3.5,差异很大,所以形成如图1(略)所示的极化结构,它具有离子键性质。这样,Si-O的键能比C-C键能高(见表1)。另外,①由于主链离子键的性质,而使侧链甲基C-H的离子性质减弱,不容易受其它分子攻击,所以其化学稳定性好;②由于Si不会形成双键和三键,所以难以形成主链分解的起点(由于这一原因致使Si-C键相当稳定),进而导致硅橡胶的主链更加稳定。

  图1电子分布(略)

Si-O

420

C-C

350

紫外线(300 nm)

400

  1.1.2高柔软性聚合物

  硅氧烷的键角(Si-O-Si)大(130°-160°),其自由度比有机聚合物(C-C,C:110°)的高。而Si-O键距离(1.64A)也比C-C的(1.5A)大。也就是说,聚合物分子整体运动容易(容易变形)。

  (3)螺旋结构(图2(略))

  由于聚硅氧烷呈螺旋结构,主链上的硅氧烷键因离子键引力向内,外侧是侧链相互作用弱的甲基,所以聚硅氧烷分子间引力变小。

  1.2硅橡胶的特性

  根据1.1节介绍的化学特征,硅橡胶有如下特征,它可用于高压电绝缘场合。

  1.2.1耐热和耐寒性

  由于硅橡胶的键能高、化学稳定性好,所以其耐热性比有机聚合物的好。再者,由于分子间相互作用力弱,所以玻璃化温度低,耐寒性也好。因此,在地球上的任何地区使用,其特性都不会变化。

  1.2.2防水性

  由于聚硅氧烷的表面为甲基基团,所以它具有疏水性,因而可用于防水。

  1.2.3电性能

  硅橡胶分子中的碳原子数比有机聚合物的少,所以其抗电....


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