本发明属于绝缘材料憎水性检测领域，具体涉及一种基于不同盐成分的硅橡胶憎水性迁移特性判别方法。
背景技术：
外绝缘污闪问题一直是电力系统安全运行的一大威胁。硅橡胶复合绝缘子具有优异的耐污闪性能等诸多优点，广泛应用于我国电力系统中。憎水性是硅橡胶材料最为重要的参数之一，在硅橡胶复合绝缘子的抗污闪性能中发挥着十分重要的作用。憎水性状况的评价是复合绝缘子防污性能及长期老化性能评价的重要方面。随着运行时间的增长，硅橡胶材料的逐渐老化以及污秽的不断沉积会使绝缘子表面憎水性下降甚至丧失，直接导致其耐污水平大大下降。因此，运行多年复合绝缘子的憎水迁移性作为状态评价和老化程度判断的关键参数，有着重要的研究意义。憎水性迁移性是指硅橡胶表面被玷污后，硅橡胶本身的憎水性可以迁移到污秽层的表面，使污秽层表面也有了憎水性。憎水性迁移特性为憎水性测试的组成部分，旨在研究硅橡胶材料在污秽物包覆时的憎水特性。目前相关标准(如gb/t22707-2008)中，只对硅橡胶材料在nacl污染物的憎水性迁移特性进行测试。然而，当前对复合绝缘材料的污秽采样分析结果表明，自然积污中，nacl并不是主要的盐成分。不少环境中，cacl2和(nh4)2so4的含量甚至比nacl更高。以nacl为主要憎水性迁移特性的衡量指标，不能满足运行环境的要求。技术实现要素：本发明目的是为解决上述现有技术存在的不足，提供一种基于不同盐成分的硅橡胶憎水性迁移特性判别方法。本发明方法基于多种污秽进行模拟测试，采用7项憎水性迁移特性指标，综合评判硅橡胶憎水性迁移特性，使实验室测试结果与现场应用联系更密切。本发明采用的技术方案是：一种基于不同盐成分的硅橡胶憎水性迁移特性判别方法，包括以下步骤：准备样品和样品预处理、样品表面处理、样品染污、污液配制、憎水迁移性测试；所述污液配制：分别配制盐成分为nacl、cacl2和(nh4)2so4的污液，灰成分为硅藻土；不同地区污液的盐灰用量为：；所述憎水迁移性测试：测试不同盐成分污液、不同迁移时间的样品的憎水性；测试的时间分别为迁移后24h、48h、96h、144h；确定迁移憎水角的饱和值，根据憎水迁移性测试结果，计算憎水性迁移特性的指标，判别憎水迁移特性。所述确定迁移憎水角的饱和值的方法是：比较96h的憎水角θ96h和144h的憎水角θ144h，确定迁移憎水角的饱和值；若θ144h-θ96h<θ96h×10％，则以θ144h为迁移憎水角饱和值；若不满足条件，则应测试迁移时间192h的憎水角，并以此为迁移憎水角的饱和值。所述憎水性迁移特性指标，包括：nacl迁移憎水角饱和值θna、nacl迁移96h稳态占比rna、(nh4)2so4迁移96h稳态占比rnh4、(nh4)2so4迁移憎水角饱和值θnh4、(nh4)2so4迁移96h憎水角θnh4-96、cacl2迁移24h憎水角θca-24、cacl2迁移96h憎水角θca-96；憎水迁移特性具体判别方法：1)若rna-rnh4＜2％，可继续用θna表征迁移憎水角饱和值，rna*θna表征96h迁移憎水角值，方便与传统测量nacl迁移性憎水角进行对比；2)若rna-rnh4＞2％，应使用(nh4)2so4的憎水性迁移特性进行衡量，θnh4为憎水性迁移特性的衡量指标；3)若考虑憎水性在迁移期间的恢复过程，迁移憎水角在迁移96h后变化速度减慢，应综合考虑θca-24、θca-96和θnh4-96；θca-24表征恶劣环境条件下24h迁移憎水角最低值，θca-96和θnh4-96表征96h迁移憎水角的最小值和最大值。本发明方法与与传统方法相比较，具有如下有益效果：传统的憎水性迁移特性判别方法，只通过nacl染污进行判别，通过nacl迁移96h和饱和后的憎水角进行判定。正如
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中所述，当前对复合绝缘材料的污秽采样分析结果表明，自然积污中，nacl并不是主要的盐成分。不少环境中，cacl2和(nh4)2so4的含量甚至比nacl更高。以nacl为主要憎水性迁移特性的衡量指标，不能满足运行环境的要求。本发明方法基于多种污秽进行模拟测试，创造性采用7项憎水性迁移特性指标。先分析nacl与(nh4)2so4的可替代性，后分析cacl2条件下的憎水性迁移特性，综合评判硅橡胶憎水性迁移特性。优势如下：(1)由于(nh4)2so4污秽在自然界中广泛存在，测试θna、θnh4，比较rna和rnh4，判断迁移96h的憎水性恢复速度，并选择恢复速度最慢的污秽成分表征迁移特性，使实验室测试结果可以与现场应用联系更密切。(2)cacl2污秽可令硅橡胶憎水性快速丧失，恢复缓慢，并减小迁移饱和时的憎水角。通过测试θca-24，可以衡量cacl2污秽对硅橡胶憎水性的即时影响，θca-24越小则表明硅橡胶对cacl2污秽越敏感。通过测试θca-96，可以衡量硅橡胶在cacl2污秽条件下长期憎水性迁移情况，可以让试验人员对该硅橡胶在cacl2污秽严重地区的憎水性迁移特性有大致估计。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明的技术方案和技术效果做进一步说明。应当注意的是，下述实施例仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。本发明各实施例中采用的基于不同盐成分的硅橡胶憎水性迁移特性判别方法，具体步骤如下：步骤一，准备样品和样品预处理。取硅橡胶样品，可以是高温硫化硅橡胶试片，也可是室温硫化硅橡胶涂料成膜后的样品。每片样品剪裁成50mm*20mm大小，共准备6片。用无水乙醇清洗表面，然后用去离子水冲洗，干燥后置于防尘容器内，在实验室标准环境条件下至少保存24h。步骤二，样品表面处理。染污前，需要对样品进行表面处理，目的是让污秽可以有效附着在样品表面。用干燥的海绵团或软毛刷在复合绝缘子表面轻轻均匀涂敷一层干燥的硅藻土，再用洗耳球等气吹装置吹掉多余的硅藻土。步骤三，配制污液。调研该样品将来应用的运行环境情况，取运行环境中污区等级最高值，配制污液。分别配制盐成分为nacl、cacl2和(nh4)2so4的盐溶液，将定量1250目硅藻土加入溶液后搅拌均匀待用。交流污区等级c、d，采用盐密0.125mg/cm2、灰密0.4mg/cm2，交流污区等级e，采用0.35mg/cm2，灰密0.7mg/cm2。直流污区c级及以下，采用0.125mg/cm2、灰密0.4mg/cm2。直流污区d级，采用采用0.35mg/cm2，灰密0.7mg/cm2。不同污液的盐灰用量见表1。表1.不同地区污液的盐灰用量。步骤四，样品染污。采用浸污法进行染污。将经步骤二样品表面处理后的样品浸入污液中，转动一两周后拿出，在实验室标准环境条件下干燥。对样品边缘积聚的污液予以清除。在样品浸入污液过程中，不断搅拌污液，保证污液的均匀性。涂污在样品表面处理后1h内完成。为保证染污的准确性，在浸污完成后，选用一片浸污良好的试品，测试其盐密和灰密，确定是否与预定污秽度相符。盐密灰密的测量，参照标准gb/t22707-2008。在验证盐密和灰密时，选择染污良好、分布均匀的样品进行测试。盐密和灰密的误差容许值为±15％。步骤五，憎水迁移性测试采用静态接触角法测试，测试5个点，平均值为该污液在该迁移时间的憎水角。测试的时间分别为迁移后24h、48h、96h、144h，分别记录数据。步骤六，根据测试结果，计算憎水性迁移特性的指标。根据测试结果，计算憎水性迁移特性指标：分别为nacl迁移憎水角饱和值θna、nacl迁移96h稳态占比rna、(nh4)2so4迁移96h稳态占比rnh4、(nh4)2so4迁移憎水角饱和值θnh4、(nh4)2so4迁移96h憎水角θnh4-96、cacl2迁移24h憎水角θca-24、cacl2迁移96h憎水角θca-96。具体判别方法：1)若rna-rnh4＜2％，可继续用θna表征迁移憎水角饱和值，rna*θna表征96h迁移憎水角值，方便与传统测量nacl迁移性憎水角进行对比。2)若rna-rnh4＞2％，应使用(nh4)2so4的憎水性迁移特性进行衡量，θnh4为憎水性迁移特性的衡量指标。3)若考虑憎水性在迁移期间的恢复过程，迁移憎水角在迁移96h后变化速度减慢，应综合考虑θca-24、θca-96和θnh4-96。θca-24表征恶劣环境条件下24h迁移憎水角最低值，θca-96和θnh4-96表征96h迁移憎水角的最小值和最大值。实施例1.直流c级污秽硅橡胶迁移性测试判别采用本发明方法模拟直流c级污秽情况，对硅橡胶进行染污，测试憎水性，测试结果如下表2所示。表2.直流c级污秽硅橡胶迁移性测试结果迁移时间(h)naclcacl2(nh4)2so424596120.921.4114.8144126.528122.2根据测试结果，首先计算憎水角迁移饱和值θna和θnh4。对于nacl，有θna-144h-θna-96h/θna-96h＝(126.5-120.9)/120.9＝6.44％<10％，故θna＝θna-144h＝126.5对于(nh4)2so4，有θnh4-144h-θnh4-96h/θnh4-96h＝(122.2-114.8)/114.8＝4.63％<10％，故θnh4＝θnh4-144h＝122.2其次计算nacl迁移96h稳态占比rna和(nh4)2so4迁移96h稳态占比rnh4。对于nacl，rna＝θna-96h/θna＝114.8/126.5＝0.956。对于(nh4)2so4，rnh4＝θnh4-96h/θnh4＝114.8/122.2＝0.939。综合测试结果，可得该硅橡胶的数据如下表3所示。表3直流c级污秽硅橡胶迁移性数据θnarnaθnh4rnh4θnh4-96θca-24θca-96数值126.50.956122.20.939114.8521.4判别过程如下：rna-rnh4＝0.956-0.939＝0.017<2％，故应用θna＝126.5表征迁移憎水角饱和值，rna*θna＝120.9表征96h迁移憎水角值。θca-24＝5，θca-96＝21.4，θnh4-96＝114.8，可见该硅橡胶在cacl2污秽地区憎水性下降快，迁移速度慢，憎水性容易失效。实施例2.直流d级污秽硅橡胶迁移性测试判别根据相同计算方法，可得不同硅橡胶的数据。表4列出两组直流d级污秽迁移数据：表4.直流d级污秽硅橡胶迁移性数据θnarnaθnh4rnh4θnh4-96θca-24θca-96rtv-1112.10.933112.30.92103.3417.1rtv-2119.40.944113.90.934106.4720.5以nacl表征，θna1＝112.1，θna2＝119.4，rtv-2迁移速度更快，且迁移饱和时憎水性较好；以(nh4)2so4表征，rtv-2迁移速度更快，两者迁移饱和时憎水性相当；以cacl2表征，重cacl2污秽地区，rtv-1与rtv-2憎水性下降均很快，96h的憎水性迁移性仍然很差，虽然rtv-2强于rtv-1，但两者在重cacl2污秽地区表现均不理想。后续采用50％(nh4)2so4、30％cacl2和20％nacl的重污秽进行模拟染污，发现rtv-1迁移96h憎水角为46，rtv-2迁移96h憎水角为57.4，虽然rtv-2优于rtv-1，但均判定两者迁移96h后仍无憎水性。以上所述实施例仅为本申请的方法应用举例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以根据实际所需进行更改或变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。当前第1页12