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卡扣式硅胶管日常使用老化机理

文章出处:沃尔兴 责任编辑:peter 作者:市场部 人气: 发表时间:2015-11-03 14:51
   卡扣式硅胶管老化反应是影响到卡扣式硅胶管的寿命的最主要原因,也是我们需要了解的重要机理之一。
   表面放电是造成卡扣式硅胶管老化的主要原因。表面放电包括电弧放电和电晕放电。许多研究认为造成卡扣式硅胶管电老化的原因足干带电弧,故对干带电弧现象及机理进行了非常深入的探讨。Dickson等发现电晕放电会引起卡扣式硅胶管的电老化,这一结论相继被其他研究结果所证实。电晕放电的发生与现场条件密切相关,而干带电弧是与泄露电流相关的现象,仅发生在亲水性表面(憎水性的表面不会有泄漏电流)。因此,就憎水性表面来说,电晕是导致其电老化的主要原因。电晕引起绝缘材料腐蚀破坏的因素可能有以下几方面:
   (1)电晕放电产生的带电粒子对绝缘材料表面的撞击,使材料主链断裂,高分子解聚或部分变成低分子;
   (2)电晕放电产生活性气体臭氧和硝酸,它们的氧化及腐蚀作用使材料逐渐老化;
   (3)电晕放电能量一部分转为热能,其热量在材料内部不易散出而逐渐积累,导致局部温度上升,可使材料产生热裂解;
   (4)电晕放电产生紫外线或X射线等辐射,引起材料分解。
   对于绝缘材料内部的电晕放电,其能量中的一部分将转化成热能,在材料内部不易散出而逐渐积累,导致材料发生热裂解。空气中的电晕放电不会引起材料表面温度的急骤上升,故发生热裂解的可能性小。在实际运行条件下,空气中的电晕放电产生的臭氧容易向周围扩散,从而减弱了其对材料的影响,并且文献证明即使在臭氧浓度达到200ppm时,干燥氧气中产生的臭氧对硅橡胶表面的腐蚀作用也较小。对于硝酸的影响,已有研究者证明在现场中生成pH=2.5~3的硝酸的条件是存在并且完全可能的。
   具体到不同的实验条件,国内外研究者所持观点如下:
   美国Arizona大学以Gorur教授为代表的课题组采用单针一板的电极形式产生电晕,通过观测合成绝缘子在电晕不同时间后的表面态,重量损失,FTIR谱图等,对卡扣式硅胶管在潮湿环境下的电老化机理进行了研究。结果验证了化学反应是硅橡胶材料电晕老化主导的假设。
   Moreno等人模拟卡扣式硅胶管的会具端部电晕放电和护套水珠电晕放电,对卡扣式硅胶管在这两种电晕放电形式下的老化进行了试验研究。试验分析结果表明,卡扣式硅胶管的电晕老化是一个电、化学反应共同作用的结果,而不是热效应。
   Karady课题组针对电晕引起的全介质自承式光缆护套的老化问题进行了研究,结合化学分析提出了电晕放电产生的等离子体和表面相互作用的老化机理,而非热作用。
   Yukihiro等人探讨了电晕放电对硅橡胶的老化作用及填料种类、含量对硅橡胶老化特性的影响。通过测量电晕放电过程中的臭氧浓度及硅橡胶表而的pH值,并结合FTIR分析结果,认为电晕放电时硅橡胶表面褪色(变白)及白色粉术沉淀主要是山硝酸引起的。
   美国的Kumosa等人通过试验分析,表明在空气电晕放电时产生的硝酸不但能够腐蚀老化卡扣式硅胶管表面,导致卡扣式硅胶管性能下降,更能渗入到内部导致卡扣式硅胶管发生脆性断裂,产生更大的危害。
   武汉大学通过测量RTV硅橡胶在电晕老化不同时间后的FTIR谱图,对材料的抗电晕老化性能进行了试验研究,分析后认为电晕放电造成硅橡胶材料老化的主要原因是高能粒子的碰撞,其次是紫外线辐射,化学腐蚀(硝酸和臭氧)处于次要地位。