復(fù)合絕緣子用硅橡膠模壓成型與注射成型的性能研究

井瓊瓊 劉 洋 張 倩 司嘵闖

（河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467001）

復(fù)合絕緣子作為必備的絕緣裝置廣泛應(yīng)用與開(kāi)關(guān)設(shè)備、輸電線(xiàn)路、變電站等電力系統(tǒng)，主要由硅橡膠傘裙護(hù)套、環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維纏繞管（芯棒）、端部金屬附件組成，其中硅橡膠傘裙護(hù)套的制備可以注射成型，也可以模壓壓制成型［1］。

對(duì)于復(fù)合絕緣子來(lái)說(shuō)，用來(lái)制作傘裙的硅橡膠是最關(guān)鍵的原料，其各項(xiàng)性能的高低、工藝性能的好壞直接決定了復(fù)合絕緣子的質(zhì)量。目前550kV及以下、800kV和1 100kV復(fù)合絕緣子都采用硅橡膠注射成型，而對(duì)于每批次的硅橡膠進(jìn)廠檢驗(yàn)，使用的是模壓成型試驗(yàn)樣片測(cè)試，沒(méi)有通過(guò)注射樣片進(jìn)行硅橡膠性能檢驗(yàn)。本研究通過(guò)對(duì)硅橡膠注射樣片性能的檢測(cè)，得到硅橡膠注射成型的最佳硫化工藝條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料與設(shè)備

硅橡膠混煉膠：自制；

橡膠注射成型機(jī)：REP-V67，REP，F(xiàn)rance法國(guó)REP公司；橡膠硬度計(jì)：GY-GS-HB，高鐵檢測(cè)儀器有限公司；厚度計(jì)：HD-10，上海化工機(jī)械四廠；電子拉力機(jī)：AI-3000，高鐵檢測(cè)儀器有限公司；漏電起痕裝置：西安交通大學(xué)。

1.2 試樣注射模具的制備及安裝

注射設(shè)備采用REP-V67橡膠注射成型機(jī)，設(shè)備較小，操作靈活，如圖1所示。注射模具和模壓模具形狀一致，在模具表面開(kāi)注料口，如圖2所示。模具規(guī)格分別為厚度1mm、2mm、3mm、4mm。

1.2.2 注射硫化條件

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，設(shè)置注射樣片的硫化溫度。經(jīng)過(guò)注射，發(fā)現(xiàn)注射過(guò)程中溫度低于130℃時(shí)，硅橡膠樣片有未硫化的情況；而高于140℃時(shí)，硅橡膠在注射通道已經(jīng)發(fā)生部分自硫，流動(dòng)性差，給注射造成困難，易造成設(shè)備注射通道的擁堵。

圖1 REP-V67橡膠注射成型機(jī)

圖2 單個(gè)注射模具

模壓成型試樣的硫化條件根據(jù)硅橡膠的硫化曲線(xiàn)，在注射成型硫化溫度、時(shí)間的基礎(chǔ)上增加至150℃，10min。因此選用如表1所示的硫化條件。

表1 模壓注射樣片硫化條件

1.2.3 注射試樣的制備

注射時(shí)將注射模具放置在產(chǎn)品模具上，將各個(gè)小模具注料口對(duì)應(yīng)設(shè)備的主料口，合模，進(jìn)行注射。注射過(guò)程如圖3所示。

1.3 性能測(cè)試

拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率測(cè)試按GB/T 528-2009測(cè)試；撕裂強(qiáng)度測(cè)試按GB/T 529-2008測(cè)試；硬度測(cè)試按GB/T 531-2008測(cè)試；擊穿電壓測(cè)試按GB/T 1695-2005；耐漏電起痕測(cè)試按GB/T 6553-2003。

2 結(jié)果與討論

2.1力學(xué)性能

圖3 注射試樣成型過(guò)程

按照不同溫度不同時(shí)間的硫化工藝，對(duì)注射成型試樣和模壓成型試樣進(jìn)行力學(xué)性能及硬度的測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表2、表3。從表2可以看出，模壓成型試樣在150℃、10min的硫化條件下，力學(xué)性能最優(yōu)。

圖4顯示的是模壓成型和注射成型的力學(xué)性能對(duì)比圖，從圖中可以看出，相同時(shí)間內(nèi)隨著溫度的升高，或是相同溫度內(nèi)隨著時(shí)間的增加，硬度、拉伸強(qiáng)度逐漸升高，扯斷伸長(zhǎng)率則逐漸降低。

隨著溫度的升高，時(shí)間的增加，硅橡膠的硫化程度增加，分子鏈之間形成的交聯(lián)鍵數(shù)量增多，形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，故硬度和拉伸強(qiáng)度增大，模壓試樣拉伸強(qiáng)度增加了24%，注射試樣拉伸強(qiáng)度增加了30%。交聯(lián)鍵的存在，使分子鏈滑移困難，扯斷伸長(zhǎng)不易，故扯斷伸長(zhǎng)率降低較多，模壓試驗(yàn)扯斷伸長(zhǎng)率降低了52%，注射試樣扯斷伸長(zhǎng)率降低了32%。

模壓成型壓力小，在130℃、140℃時(shí)，試樣未硫化完全，因此在150℃、10min的硫化條件下性能最好，注射成型時(shí)注射壓力較大，在140℃、15min的硫化條件下表現(xiàn)的性能最優(yōu)異，且與模壓成型硫化條件為150℃、10min的性能最接近。

表2 模壓成型試樣力學(xué)性能結(jié)果

表3 注射成型試樣力學(xué)性能結(jié)果

圖4 模壓、注射力學(xué)性能對(duì)比圖

2.2耐漏電起痕測(cè)試和擊穿電壓強(qiáng)度測(cè)試

按照不同溫度不同時(shí)間的硫化工藝，注射試樣，做耐漏電起痕和擊穿電壓強(qiáng)度試驗(yàn)（見(jiàn)圖5、圖6），結(jié)果見(jiàn)表4、表5。

圖5為模壓成型與注射成型的擊穿電壓強(qiáng)度對(duì)比圖，從圖中可以看出，隨著時(shí)間和溫度的升高，模壓成型試樣的擊穿電壓強(qiáng)度逐漸增大。這是因?yàn)槟撼尚偷膲毫Γ阅苤笜?biāo)較多依賴(lài)于時(shí)間的長(zhǎng)短和溫度的高低。而注射成型的壓力，其擊穿電壓強(qiáng)度隨著時(shí)間和溫度的變化，數(shù)值變化不大，且都在140℃、15min時(shí)，模壓和注射的擊穿強(qiáng)度最大，最大值為23 kV/mm。

3 結(jié)論

隨著時(shí)間和溫度的升高，模壓試樣拉伸強(qiáng)度增加了24%，注射試樣拉伸強(qiáng)度增加了30%，模壓試驗(yàn)扯斷伸長(zhǎng)率降低了52%，注射試樣扯斷伸長(zhǎng)率降低了32%。140℃、15min時(shí)模壓和注射的擊穿強(qiáng)度最大，最大值為23kV/mm。

注射成型在140℃、15min的硫化條件下表現(xiàn)的性能最優(yōu)異，與模壓成型硫化條件150℃、10min的性能接近。

圖5 擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)照片

圖6 模壓成型試片

注射成型試片

表4 模壓成型試樣電性能結(jié)果

表5 注射成型試樣電性能結(jié)果

圖7 模壓、注射擊穿電壓對(duì)比圖

［1］黃文潤(rùn).混煉硅橡膠的配合技術(shù)（五）［J］.有機(jī)硅材料，2006，20（5）：8-11.