0 引言

拥有良好憎水性能的RTV涂料是电力系统防污闪、耐老化的重要绝缘材料^[1]。但在运行环境下，电晕放电等因素易造成RTV涂层老化，憎水性能逐渐下降，影响电网设备安全运行。因此，研究RTV涂层老化后绝缘特性的变化规律具有重要意义^[2]。

RTV材料人工加速老化方法包括电晕老化、电痕老化、紫外老化、酸碱老化、盐雾老化等。目前，通过构建针-板电极系统进行RTV材料的电晕加速老化虽被大多数研究人员采用，但却尚未形成统一的试验方法。梁曦东等人采用多针电极系统，试验间隙设定为5 mm，施加28 kV的交流电压，进行120 h的交流电晕老化试验，得到硅橡胶交流电晕后老化性能的差异^[3-4]。Indian Institute of Science的B. Subba Reddy等人对RTV试样喷冷雾及酸雾，进行电压幅值为14 kV、间隙距离为8 mm、80 h交流电晕老化试验，对比喷冷雾和没有喷冷雾的电晕老化试样的性能研究^[5]。但是，对于RTV涂层的交流电晕老化而言，电晕放电产生的离子流在一定距离范围内运动，随着间隙距离的改变，电晕放电的轰击作用、紫外线辐射等对RTV涂层的影响不同，而现有研究中缺少恒压下不同间隙距离对老化后RTV涂层的性能影响研究。

本文通过对比4种间隙距离（2 mm、3 mm、5 mm、8 mm）条件下交流电晕老化RTV涂层的憎水性能差异，分析距离变化对其憎水性能的影响规律，并结合4种试样的红外光谱图分析不同间隙距离对RTV涂层憎水性能的影响机理。

1 试验方法 1.1 电晕老化试验装置

RTV材料的交流电晕老化试验装置如图 1所示。针-板电极装置放置于封闭室内，环境参数为温度（20±2）℃、湿度（85±5）%。电路中串联1 MΩ电阻进行限流保护，通过并联分压比为10 000的FRC-150型阻容分压器获取针-板电极上的实际电压，针-板电极的接地端串联微安表，测量电路中的电晕电流。采用CZT-15 kVA型调压器和YD-50 kV/ 15 kVA型变压器配合调节，电压有效值为8 kV。针-板电极系统产生不均匀电场，对RTV材料持续电晕老化120 h。

1.2 针-板电极装置

针-板电极装置如图 2所示。针电极曲率半径约0.05 mm，长15 mm，连接高压侧；板电极长宽均为100 mm，连接接地端。针-板电极装置共有8根针电极，选取8块50 mm×50 mm×2 mm（长×宽×高）RTV试样，中心正对针电极。试验前用无水乙醇擦拭RTV试样并经干燥预处理。

1.3 憎水性及憎水恢复性试验

采用滴座法测定静态接触角分析涂层憎水性能，静态接触角θ测试原理如图 3所示，θ越小，水滴与涂层表面的接触面积就越大，RTV涂层憎水性越差；反之，憎水性越好。为保证测试结果的准确性，试验前先用铜导线将RTV试样与大地连接，防止试样表面残留电荷影响测试结果。取30 mm×5 mm（长×宽）的RTV试样粘贴在玻璃基板上，设定憎水接触角测量仪滴在材料表面水珠体积为4 μL，持续测量电晕老化后不同间隙距离的RTV试样静态接触角，直至RTV试样憎水性恢复至稳定水平。

2 试验结果分析 2.1 试验结果

交流电晕老化后不同间隙距离下的RTV涂层憎水恢复性曲线如图 4所示。在120 h电晕结束后立刻进行静态接触角测量，可以反映出电晕老化试样的初始状态。试验结果表明，不同间隙距离下的试样在交流电晕老化后都丧失了憎水性；但在恢复10 h后，试样的憎水性基本恢复到了稳定状态，因此选择0~10 h的静态接触角变化结果作为憎水恢复速率的判断标准。

统计4种间隙距离下电晕老化试样的憎水性信息见表 1。交流电晕老化试样的初始静态接触角随着间隙距离的增加而增大，憎水性恢复速率则随着间隙距离的增加而减小。说明随着间隙距离的增加，RTV涂层的憎水性受交流电晕的影响减弱。在恢复24 h后，交流电晕老化试样均恢复憎水性，静态接触角达到110°以上，说明短时间的交流电晕老化并不能使RTV涂层彻底丧失憎水恢复性。

2.2 红外光谱测试结果

利用IRAffinity-21型傅里叶红外光谱仪分析RTV涂层样品的主要官能团含量，可以从化学结构角度反映老化后RTV涂层的憎水特性变化。用无水乙醇清洗RTV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24 h，至RTV涂层样品完全干燥，用小刀切割下边长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的红外光谱。表 2为红外光谱中RTV主要基团及其特征吸收峰的波数范围。由于RTV的主侧链官能团反映RTV材料的性能，因此需要关注主侧链基团的峰面积变化，其大小代表硅橡胶材料的老化程度，Si-O-Si特征峰面积越小，则Si-CH₃中的C-H特征峰、Si-CH₃特征峰、Si-（CH₃）₂特征峰面积越小，-OH特征峰面积越大，RTV老化程度越严重。

4种间隙距离条件下电晕老化后试样的红外光谱图如图 5所示。硅橡胶试样的憎水性主要受甲基（-CH₃）含量的影响。由于甲基中C-H键的键能较低，为414 kJ/mol，容易受到电晕放电轰击及辐射所带来的能量破坏，即随着间隙距离的增加，交流电晕放电产生的电子及带电离子到达硅橡胶试样表面的数量减少，对C-H键的破坏也逐渐减少。因此，随着间隙距离的增加，Si-CH₃中的C-H特征峰、Si-CH₃特征峰、Si-（CH₃）₂特征峰面积变大。导致初始静态接触角随着间隙距离的增加而增大，憎水性恢复速率则随着间隙距离的增加而减小。

3 结论

为研究恒压下不同间隙距离对老化后RTV涂层的憎水性能，本文对比交流电晕老化后4种间隙距离下RTV涂层的静态接触角变化情况，发现随着间隙距离的增加，RTV的憎水性受交流电晕的影响减弱，即试样的初始静态接触角随着间隙距离的增加而增大，憎水性恢复速率则随着间隙距离的增加而减小。结合试样红外光谱图发现，随着间隙距离的增加，交流电晕放电产生的电子及带电离子到达RTV试样表面的数量减少，对C-H键的破坏也逐渐减少，因此随着间隙距离的增加，RTV涂层的憎水性受交流电晕的影响减弱。