复合绝缘子外绝缘材质憎水迁移性综述
合绝缘子是新型绝缘结构的绝缘子，经十几年来实际挂网运行验证，其防污性能良好，经济效益和社会效益显著，应用前景广阔。复合绝缘子的外绝缘材质，是以硅橡胶为基材，填充多种添加剂，经混炼加热硫化而成。硅橡胶是有机聚合绝缘材料，其高键能分子结构，使之具有其它所有有机聚合绝缘材料难以相比的耐各种老化性能，这种产品在自然环境下能长期运行不致于损坏。其材料分子独特的原子构成及特殊的排列组合，使材料具有良好的憎水迁移性，明显提高复合绝缘子长期挂网运行的防污性能。
1复合绝缘子外绝缘材质结构分布状态
复合绝缘子外绝缘材质加工包括原材料混炼和外绝缘材质硫化成型两个阶段，对外绝缘材质内部各种原料分布状态，基本取决于原料的混炼阶段，而外绝缘材质表面结构分布状态，除了与原料混炼阶段有直接关系外，还要考虑外绝缘材质硫化成型阶段的影响。
1.1外绝缘内部材质结构分布情况
复合绝缘子外绝缘材质基材硅橡胶与填充剂混炼过程中，分为捏合、密炼、研炼等工序。在捏合工序中，是把10nm级粒径的白炭黑粒子及其短聚集体组成极轻补强剂放置在胶状硅橡胶材料上，填加防结构化羟基硅油后，进行机械捏合，促使白炭黑粒子及其短聚集体整个外表面，通过羟基硅油的中间作用，以氢键力吸附硅氧烷分子，使之较为均匀地在硅橡胶材料中硅氧烷分子间随机分布。在密炼工序中，是把捏合的胶料放入密炼机内进行搅抖，再把氢氧化铝和少量其它填充剂放置胶料上，然后施加机械压力强行填入内有补强剂的胶料内，使颗料外表面所粘附硅氧烷分子都以取向排列的二维状态存在［1］，至于这种强行的填入对已存在的白炭黑补强剂颗粒表面的硅氧烷分子状态，因白炭黑表面氢键力远大于氢氧化铝颗粒表面粘附范得华力，而且颗粒径相差100多倍，对白炭黑颗粒表面硅氧烷分子状态的影响不大。在研炼工序中，是把密炼好的胶料，在对辊间隙不大于0.5mm的研炼机进行3～5次研炼，每次研炼都是以90°角进胶方向进行。通过研炼，可以使填充剂颗粒外表面各部位能更充分吸附和粘附硅氧烷分子，同时，也促使所有填充剂颗粒间的硅氧烷分子，以线性螺旋构象分子状态存在，减少对外绝缘材质性能带来众多不利硅氧烷分子自由卷曲螺旋状现象的出现。复合绝缘子外绝缘材质硫化，是通过交链剂把混炼好胶料的硅氧烷分子经加温加压交链成三维网状分子结构，使外绝缘形成整体。
1.2外绝缘表面材质结构分布情况
复合绝缘子外绝缘表面是将混炼好的外绝缘材质胶料，放入固定形状模具腔内，经加热、加压硫化而成，其表面材质结构分布与内部材料结构分布有所差别，如果表面层随机性分布白炭黑补强剂颗粒部分，由于白炭黑补强剂外表面羟基和防结构化剂羟基硅油的中间作用，使白炭黑补强剂颗粒表面存在着相当厚度硅氧烷分子，其外表面存在正常构象的硅氧烷分子活动链段和由有机基封头数量众多硅氧烷分子自由状态末端，对于表面层随机分布粒径相应特别大的氢氧化铝及少量其它填充剂颗粒时，其表面以粘附取向排列二维状线性硅氧烷分子及分子间交链点作用，不可能存在分子活动链段和极少存在硅氧烷分子自由状态末端。致于相应特别大粒径的氢氧化铝及少量其它填充剂颗粒在其表面存在的状态，因定型模具加温、加压硫化工艺及胶状硅氧烷分子的流动性等因素，使成型的外缘材质表面不可能出现颗粒凸起现象，有可能使颗粒顶部与硅橡胶材质表面呈平行状态。
2复合绝缘子外绝缘材质的憎水迁移性
复合绝缘子外绝缘材质基材硅橡胶与各种填充剂是按一定比例重量进行填充混炼的，按规定的配方，以硅橡胶材料的硅氧烷分子量为62万，填充的白炭黑粒子及其短聚集体的粒径为14nm，填充氢氧化铝及少量其它填充剂颗粒的粒径为2μm进行宏观计算，基材硅橡胶材料中硅氧烷分子所占的空间体积基本上与所有填充剂颗粒所占的空间体积近似，而且这些填充剂都是通过填充混炼方式，在硅橡胶材料中硅氧烷分子间随机性分布。
2.1外绝缘基材硅橡胶加填充剂后表面硅氧烷分子末端及分子活动链段浸润污秽物变化情况
长期在污秽地区运行的复合绝缘子，在外绝缘表面常常出现污秽物“硫化层”［2］，这是复合绝缘子外绝缘表面硅氧烷分子自由状态的末端及其分子的活动链段浸润污秽物造成的，是外绝缘材质憎水迁移性不可忽略的组成部分。对于填有各种填充剂的外绝缘材质来说，其外绝缘表面层必然随机性分布各种填充剂颗粒，在有白炭黑补强剂颗粒分布的外绝缘表面层部分，由于其颗粒表面存在较厚的正常构象分布的硅氧烷分子，使表面硅氧烷分子末端及其分子的活动链段，对污秽物浸润无太大的变化。只是在污秽物增至一定厚度时，将受到一定程度的影响。对于外绝缘表面层存在的氢氧化铝及其它少量填充剂颗粒时，其表面粘附满取向排列二维状态线性硅氧烷分子，并受离子构成颗粒的范得华力及线性硅氧烷分子间的交链点影响，这部分面积硅氧烷分子末端及其活动链段浸润污秽物而出现的憎水迁移性将受到很大程度的影响。如果外绝缘表面层填充剂颗粒所占的空间体积，按整个外绝缘材质填充剂颗粒所占的空间体积进行推算，那么，外绝缘表面硅氧烷分子末端及其活动链段浸润污秽物而出现憎水迁移性能，受严重影响的只占外绝缘表面层空间体积4/10的氢氧化铝及少量其它填充剂颗粒的圆顶部分，剩下部分对硅氧烷分子末端和活动链段的憎水迁移性能不受太大影响。
(3)复合绝缘子外绝缘材质补强剂白炭黑的微酸诱导作用，在一定条件下，使硅氧烷分子硅氧链发生异裂反应，出现一个或几个硅原子链的端部及断链本身生成环硅氧烷小分子，有可能移出材质表面浸润污秽物。
(4)复合绝缘子外绝缘表面呈微酸性污秽物，长期对浸润的硅氧烷分子末端和活动链段产生微酸诱导作用，在一定条件下促使硅氧烷分子硅氧链发生异裂反应，出现一个或几个硅原子链端及断链生成环硅氧烷小分子，进一步浸润污秽物。
1复合绝缘子外绝缘材质结构分布状态
复合绝缘子外绝缘材质加工包括原材料混炼和外绝缘材质硫化成型两个阶段，对外绝缘材质内部各种原料分布状态，基本取决于原料的混炼阶段，而外绝缘材质表面结构分布状态，除了与原料混炼阶段有直接关系外，还要考虑外绝缘材质硫化成型阶段的影响。
1.1外绝缘内部材质结构分布情况
复合绝缘子外绝缘材质基材硅橡胶与填充剂混炼过程中，分为捏合、密炼、研炼等工序。在捏合工序中，是把10nm级粒径的白炭黑粒子及其短聚集体组成极轻补强剂放置在胶状硅橡胶材料上，填加防结构化羟基硅油后，进行机械捏合，促使白炭黑粒子及其短聚集体整个外表面，通过羟基硅油的中间作用，以氢键力吸附硅氧烷分子，使之较为均匀地在硅橡胶材料中硅氧烷分子间随机分布。在密炼工序中，是把捏合的胶料放入密炼机内进行搅抖，再把氢氧化铝和少量其它填充剂放置胶料上，然后施加机械压力强行填入内有补强剂的胶料内，使颗料外表面所粘附硅氧烷分子都以取向排列的二维状态存在［1］，至于这种强行的填入对已存在的白炭黑补强剂颗粒表面的硅氧烷分子状态，因白炭黑表面氢键力远大于氢氧化铝颗粒表面粘附范得华力，而且颗粒径相差100多倍，对白炭黑颗粒表面硅氧烷分子状态的影响不大。在研炼工序中，是把密炼好的胶料，在对辊间隙不大于0.5mm的研炼机进行3～5次研炼，每次研炼都是以90°角进胶方向进行。通过研炼，可以使填充剂颗粒外表面各部位能更充分吸附和粘附硅氧烷分子，同时，也促使所有填充剂颗粒间的硅氧烷分子，以线性螺旋构象分子状态存在，减少对外绝缘材质性能带来众多不利硅氧烷分子自由卷曲螺旋状现象的出现。复合绝缘子外绝缘材质硫化，是通过交链剂把混炼好胶料的硅氧烷分子经加温加压交链成三维网状分子结构，使外绝缘形成整体。
1.2外绝缘表面材质结构分布情况
复合绝缘子外绝缘表面是将混炼好的外绝缘材质胶料，放入固定形状模具腔内，经加热、加压硫化而成，其表面材质结构分布与内部材料结构分布有所差别，如果表面层随机性分布白炭黑补强剂颗粒部分，由于白炭黑补强剂外表面羟基和防结构化剂羟基硅油的中间作用，使白炭黑补强剂颗粒表面存在着相当厚度硅氧烷分子，其外表面存在正常构象的硅氧烷分子活动链段和由有机基封头数量众多硅氧烷分子自由状态末端，对于表面层随机分布粒径相应特别大的氢氧化铝及少量其它填充剂颗粒时，其表面以粘附取向排列二维状线性硅氧烷分子及分子间交链点作用，不可能存在分子活动链段和极少存在硅氧烷分子自由状态末端。致于相应特别大粒径的氢氧化铝及少量其它填充剂颗粒在其表面存在的状态，因定型模具加温、加压硫化工艺及胶状硅氧烷分子的流动性等因素，使成型的外缘材质表面不可能出现颗粒凸起现象，有可能使颗粒顶部与硅橡胶材质表面呈平行状态。
2复合绝缘子外绝缘材质的憎水迁移性
复合绝缘子外绝缘材质基材硅橡胶与各种填充剂是按一定比例重量进行填充混炼的，按规定的配方，以硅橡胶材料的硅氧烷分子量为62万，填充的白炭黑粒子及其短聚集体的粒径为14nm，填充氢氧化铝及少量其它填充剂颗粒的粒径为2μm进行宏观计算，基材硅橡胶材料中硅氧烷分子所占的空间体积基本上与所有填充剂颗粒所占的空间体积近似，而且这些填充剂都是通过填充混炼方式，在硅橡胶材料中硅氧烷分子间随机性分布。
2.1外绝缘基材硅橡胶加填充剂后表面硅氧烷分子末端及分子活动链段浸润污秽物变化情况
长期在污秽地区运行的复合绝缘子，在外绝缘表面常常出现污秽物“硫化层”［2］，这是复合绝缘子外绝缘表面硅氧烷分子自由状态的末端及其分子的活动链段浸润污秽物造成的，是外绝缘材质憎水迁移性不可忽略的组成部分。对于填有各种填充剂的外绝缘材质来说，其外绝缘表面层必然随机性分布各种填充剂颗粒，在有白炭黑补强剂颗粒分布的外绝缘表面层部分，由于其颗粒表面存在较厚的正常构象分布的硅氧烷分子，使表面硅氧烷分子末端及其分子的活动链段，对污秽物浸润无太大的变化。只是在污秽物增至一定厚度时，将受到一定程度的影响。对于外绝缘表面层存在的氢氧化铝及其它少量填充剂颗粒时，其表面粘附满取向排列二维状态线性硅氧烷分子，并受离子构成颗粒的范得华力及线性硅氧烷分子间的交链点影响，这部分面积硅氧烷分子末端及其活动链段浸润污秽物而出现的憎水迁移性将受到很大程度的影响。如果外绝缘表面层填充剂颗粒所占的空间体积，按整个外绝缘材质填充剂颗粒所占的空间体积进行推算，那么，外绝缘表面硅氧烷分子末端及其活动链段浸润污秽物而出现憎水迁移性能，受严重影响的只占外绝缘表面层空间体积4/10的氢氧化铝及少量其它填充剂颗粒的圆顶部分，剩下部分对硅氧烷分子末端和活动链段的憎水迁移性能不受太大影响。
(3)复合绝缘子外绝缘材质补强剂白炭黑的微酸诱导作用，在一定条件下，使硅氧烷分子硅氧链发生异裂反应，出现一个或几个硅原子链的端部及断链本身生成环硅氧烷小分子，有可能移出材质表面浸润污秽物。
(4)复合绝缘子外绝缘表面呈微酸性污秽物，长期对浸润的硅氧烷分子末端和活动链段产生微酸诱导作用，在一定条件下促使硅氧烷分子硅氧链发生异裂反应，出现一个或几个硅原子链端及断链生成环硅氧烷小分子，进一步浸润污秽物。
