1 RTV涂料介绍

室温硫化硅橡胶（Room Temperature Vulcanized Silicone Rubber，RTV）涂料具有卓越的憎水性和憎水迁移性，能起到限制泄漏电流的作用。涂刷RTV防污闪涂料已成为电力系统防污闪工作的重要手段，不同地区由于自然环境和运行条件各异，对RTV性能要求不一样。不同填料配方的RTV涂料在憎水性、憎水迁移性、耐电起痕性等方面的性能也不同。目前在线路绝缘子防污闪方面应用较多的RTV涂料有自洁室温硫化硅橡胶（Self Cleaning Room Temperature Vulcanized Silicone Rubber，SRTV）和持久性室温硫化硅橡胶（Permanent Room Temperature Vulcanized Silicone Rubber，PRTV）。

SRTV是一种由有机氟和有机硅组成的高自洁型防污闪涂料，产品引入了有机氟单体，具有表面能低，耐候性、疏水性和斥油性强，摩擦系数低等特点。其表面污秽可通过雨水自洁，不易粘尘结垢，憎水性及憎水迁移性的丧失时间比普通防污闪涂料更长，使用寿命可达20 a以上。

PRTV长效防污闪涂料在RTV的基础上加入了纳米级高绝缘补强材料，具有更高的机械强度和附着力，能够耐受强风沙侵蚀，必要时可使用去离子水冲洗，其机械性能与合成绝缘子伞裙护套材料相当。PRTV采用憎水迁移性催化级释技术和聚合物合成技术，结合有机硅氟材料和纳米技术工艺，使涂料使用寿命大幅延长。涂料吸附的水分较少，不形成水膜，大大提高了设备的爬电比距和防污闪性能，可以有效提高设备的外绝缘等级，防止闪络事故的发生。

2 憎水性分析

通常采用喷水分级法（HC法）和静态接触角法对绝缘子的憎水性能进行分析。

2.1 HC法

HC法将材料表面的憎水性状态分为7级，分别表示为HC1—HC7^[1]，数值越小，憎水性越强。

2.1.1 试验方法

将两种同一厂家生产的PRTV和SRTV涂料分别涂覆于长80 mm、宽80 mm、厚5 mm的玻璃基板上，涂覆厚度为0.3 mm，待其完全固化后，对其表面进行喷水。将涂层表面水滴的分布状态与标准的憎水分级图片进行对比，得到被测涂层的憎水性等级。

2.1.2 结果分析

涂覆RTV试片表面的水滴分布情况如图 1所示。将其与标准的憎水分级图片进行对比，得到PRTV试片的憎水等级为HC2，SRTV试片的憎水等级为HC1。

由图 1可见，两种试片水分均以分散的水珠形式存在，水珠直径较小，两种涂层的憎水性都很好，而SRTV的憎水等级优于PRTV，即SRTV防污闪涂料的初始憎水性优于PRTV涂料。

2.2 静态接触角法

静态接触角法可以有效衡量涂料的憎水性能。利用高倍显微镜找到空气、水滴和RTV涂层交界面处的水滴表面切线，该切线与RTV涂层之间的夹角即为静态接触角。通过测量SRTV和PRTV的静态接触角可以得出两种涂料憎水性的优劣。静态接触角越大，说明水滴与涂层表面的接触面积越小，其憎水性越好。通常认为静态接触角＞90°的RTV涂层具有较好的憎水性^[1-2]。

2.2.1 试验方法

用NaCl和硅藻土模拟污秽对涂覆RTV的试片进行人工涂污，要求试品表面的等值盐密和灰密分别为0.1 mg/cm²和0.5 mg/cm²。涂污后的试品在干燥的防尘容器内进行憎水性迁移，迁移时间为4 d^[3-4]；用接触角测量仪对试片表面水滴的静态接触角进行测定，选用水滴体积为4 μL，每个试品测量6次，记录两个试品6个测点的最大值、最小值及平均值。

2.2.2 结果分析

由人工涂污的两种试片在憎水性迁移4 d后，测得其静态接触角数据如表 1所示。

由表 1可以看出，两种涂料的静态接触角均超过100°，因此SRTV和PRTV均具有良好的憎水性和憎水迁移性。但PRTV的静态接触角大于SRTV，最小值高出3.4°，最大值高出6.9°，平均值高出5.5°，表明PRTV相对于SRTV具有更好的憎水迁移性。

3 耐污闪特性分析

憎水迁移性可在RTV涂料表面积污时，将涂料本身的憎水性迁移至污秽表面，阻止污秽表面形成水膜，从而提高其耐污闪水平，通过在同等环境条件下，测量涂覆不同种类RTV的绝缘子的交直流污闪电压，可以直观地反映RTV涂料的耐污闪性能。

3.1 试样制备

选用XP-70标准绝缘子3片，用去离子水反复冲洗其表面并擦拭干净，然后悬吊放置在绝缘子架上晾干。24 h后，对其中两片绝缘子分别涂覆厚度为0.4 mm的SRTV和PRTV涂层，并在防尘容器中放置48 h，确保涂料完全固化。用NaCl和硅藻土模拟污秽，要求试样表面的等值盐密和灰密分别为0.1 mg/cm²和0.5 mg/cm²，用适量的去离子水将试样所需的NaCl和硅藻土混合，充分搅拌并全部均匀涂抹在试样表面。

3.2 闪络特性分析

用淋雨装置模拟绵绵细雨的天气环境，在此环境下对3片绝缘子分别加压直至闪络，记录闪络电压值。之后用电导率＜10 μS/cm的去离子水将3片绝缘子清洗干净，待72 h后再次涂污3片绝缘子进行污闪试验，每片绝缘子分别加压4—5次并记录闪络电压值。测量结果如图 2所示。

由图 2可看出，在具有相同污秽的情况下，涂覆SRTV涂层和涂覆PRTV涂层的绝缘子均比无RTV涂层绝缘子的初次闪络电压高出1倍多。即使两种RTV涂层的绝缘子在放电后有所损伤，导致闪络电压均有不同程度的下降，但仍比无涂层的绝缘子高至少约75%，这表明RTV涂料可有效提高绝缘子的耐污闪水平。

由图 2可以看出，涂覆SRTV涂层和涂覆PRTV涂层的绝缘子初次污闪电压值均为最高，之后的几次闪络电压均有不同程度下降，表明初次污闪后部分涂层的憎水性有暂时降低现象。原因为RTV涂料被电弧灼烧后，高温致使涂层表面的硅橡胶分子氧化分解，硅原子上的甲基与氧作用生成过氧化物，而过氧化物又迅速裂解生成甲醛和-OH基，这些非憎水性物质附在涂料表面导致RTV涂料憎水性出现暂时性下降^[5]，进而导致RTV涂层表面的水膜增多、电导率增大，使得之后的几次闪络电压减小。

因RTV涂料具有憎水迁移性，硅橡胶内部游离态的憎水性物质逐渐向表层扩散，使硅橡胶氧化分解出的非憎水性物质重新具有一定的憎水性。72 h后再次对原样品进行试验，初次污闪时涂覆SRTV涂层的绝缘子闪络电压同72 h前的平均闪络电压值基本相同，说明其被电弧灼烧后丧失的憎水性并未恢复，同时也说明其憎水迁移性相对有限；而涂覆PRTV涂层的绝缘子在72 h后初次闪络电压与72 h前初次闪络电压差别较小，说明其被电弧灼烧后丧失的憎水性部分恢复，即PRTV较SRTV具有更好的憎水迁移性。

4 不同运行环境下同种RTV涂层试验

内蒙古地区的线路绝缘子主要在工业污秽区和草原两种环境下运行。分别采集薛家湾供电局处于草原地区的RTV涂层样品5份和乌兰察布电业局处于工业污秽区的RTV涂层样品1份，6份样品为组分含量相同的普通RTV涂料，运行时间均已超过6 a，且运行期间未进行过清洗。通过对6份样品进行静态接触角测试、喷水分级测试和红外光谱测试，分析同种RTV涂料在不同运行环境下的老化情况。

4.1 静态接触角测试

将采集到的涂层切割成长30 mm、宽5 mm的长条，黏贴在玻璃基板上，采用静态接触角法测量涂层的憎水性，每个样品选5个点进行测试，水珠体积设定为4 μL，滴水后10 s之内测量静态接触角，部分静态接触角测试图片如图 3所示。统计静态接触角的最小值、最大值、平均值和标准差，结果如表 2所示。由表 2可以看出，薛家湾供电局运行于草原地区的RTV涂层憎水性相对更好。

4.2 喷水分级测试

为了从整体上判定涂层的憎水性，采用喷水分级法对涂覆有RTV涂层的绝缘子进行检测。调节喷水装置的喷水量为1 mL，喷水流散开角为50°~ 70°。测试时喷水方向尽可能垂直于试品表面，喷水装置的喷嘴到试品的距离为25 cm，每秒喷水1次，喷水约25次直至试品表面有水分流下^[6-7]，在喷水结束后30 s内拍摄试品的照片，将试品表面状态与标准的憎水分级图进行对比，根据试品表面的水珠形状和水膜面积，判定憎水分级的HC值。喷水分级试验图如图 4所示。

通过与标准的憎水分级图进行对比得到的喷水分级结果如表 3所示。

由喷水分级试验结果可以看出，薛家湾供电局5个绝缘子的RTV涂层样品的憎水性整体上优于乌兰察布电业局的RTV涂层样品，该结果也与静态接触角的测试结果基本相符。

4.3 红外光谱测试

RTV涂层所具有的憎水性主要是源于聚二甲基硅氧烷含有大量的憎水性官能团，利用红外光谱分析RTV涂层样品的主要官能团含量，可以从微观化学结构角度反映RTV的老化程度以及憎水性等宏观特性的变化。

用无水乙醇清洗涂层样片表面的污秽，再用去离子水清洗，将涂层样品放置在干燥容器中静置24 h，待RTV涂层样品干燥后，用小刀切割出边长为10 mm的RTV涂层样片，放置在红外光谱仪的反射附件上，测量500~4000 cm^-1波数范围内的红外光谱。参照RTV主要官能团特征峰的波数对样品的谱线进行标峰，根据特征峰的高度分析对应官能团的含量，进而得到样品宏观性质的差异。RTV主要官能团特征峰的波数如表 4所示。

RTV样品的红外光谱测试结果如图 5所示。将红外光谱的峰高进行归一化，比较表 5中和憎水性相关的基团特征峰。由分析结果可知这几个样品的Si-CH₃中的C-H基团的含量相差不大，但是薛家湾供电局RTV样品的Si-（CH₃）2基团含量明显大于乌兰察布电业局RTV样品，-OH基团的含量低于乌兰察布电业局RTV样品。由于Si-（CH₃）2为聚二甲基硅氧烷的侧链，是1种憎水性基团，而-OH是亲水性基团，因此薛家湾供电局RTV试样的憎水性优于乌兰察布电业局的试样。

综上分析，乌兰察布电业局RTV试样的侧链断裂较为严重，含有较多因氧化而产生的羟基，可以判定乌兰察布电业局RTV样品的老化程度比薛家湾样品更严重，憎水性较差。这与憎水性试验得到的结果相符。

5 结论

通过对内蒙古地区不同运行环境下具有相同组分含量的RTV涂层样品进行测试分析可以看出，同种RTV涂料在运行时间相同的情况下，积污情况越严重，涂层表面发生污闪的概率就越高，加速了涂层的老化速度，进而导致涂层抗污闪能力的下降。如果在相同运行环境下，涂层具有更好的憎水迁移性，抗积污能力就越强，发生污闪的概率也相对降低。

通过对SRTV涂料和PRTV涂料的憎水性、憎水迁移性及污闪特性测试可以看出，SRTV涂料的初始憎水性优于PRTV涂料，但PRTV涂料的憎水迁移性更强，且无论在直流电压还是交流电压下，PRTV涂料的污闪电压均比SRTV涂料高，说明抗污闪涂料的憎水迁移性越强，抗污闪能力越好。内蒙古地区具有干燥少雨、多风沙的气候特点，涂层通过雨水自洁的概率较小，积污后污闪问题相对较为突出，因此，更适合使用憎水迁移性相对强的PRTV涂料。