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认识电气工程用有机硅凝胶
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认识电气工程用有机硅凝胶

April 19, 2017 • Columns, Developments in Epoxy Materials, Silicone Technology Review, 最近文章汇总

这是有机硅制成的."

世界各地的电力工程师正越来越多地使用 有机硅这个词, 用以指称各种用于生产电缆接头、电缆终端、连接器、避雷器、复合绝缘子和套管等聚合物部件的有机硅弹性体 (例如高温硫化或液体硅橡胶)。

图1:有机硅凝胶通常是软材料,其硬 度/柔软度可通过锥入度来测量。(图 片:瓦克化学股份有限公司) 认识电气工程用有机硅凝胶 认识电气工程用有机硅凝胶 Topic 4 July 27 001 Copy

图1:有机硅凝胶通常是软材料,其硬 度/柔软度可通过锥入度来测量。(图 片:瓦克化学股份有限公司)

但这些领域的专家现在也越来越多地使用各种硅油, 并因此更加深入地认识到有机硅化学所涉及的领域远不仅仅是弹性体材料。例如, 有一类基于有机硅聚合物的产品——有机硅凝胶——已被广泛应用于电子行业以及各种医疗应用。但遗憾的是, 在电气工程领域的应用方面, 仍未被广泛接受。

由于凝胶通常被认为是由固相和液相组成的分散体系, 这种新型材料的发明者在术语方面并没有进行严格区分。然而, 与其他通常以聚合物相和液体扩展相(例如矿物油) 混合物形式存在的凝胶状聚合物材料相比, 高品质有机硅凝胶不仅柔软, 还可具有粘性 (取决于其成分) ——即使不存在液相 (参见图1)。

与其他更多由聚合物制成的胶状材料以及一些填充液体不同的是, 用于中高压 领域的典型有机硅凝胶不会 “渗出”, 而且在广泛的温度范围内具有稳定的机械 和电气性能。它是一种低粘度双组分产品, 可在大约10分钟之内固化成模量极 低的软绝缘材料。 由于粘度较低, 该产品易于混合, 脱气迅速、高效, 即使用于填充形状复杂的缝隙 时也可快速完成浇铸。鉴于其有机硅聚合物 “结构单元” 的交联反应并不一定需 要大量热量, 该材料在室温下只需很短的时间便可完全固化。
标准有机硅凝胶可应用于最低达-40°C的环境, 同时也可以轻松承受绝缘应用 典型的高温, 而无需改变特性。由于高品质系列产品不含液体, 并且能够完全 固化, 它们不会出现渗出或泄漏现象。此外, 由于该聚合物粘度低, 因此便于添 加某些粉末添加剂 (如非增强填料), 从而实现良好的热传导性。
在电应力作用下, 有机硅凝胶与有机硅弹性体同样稳定。例如, 在电应力为65 千伏/毫米时, 可测得半径为10毫米的两个球形电极的间距为2毫米时的击穿电 场应力峰值- Ê63 (参见图3)。
基于上述所有因素, 我深信, 有机硅凝胶在电力工程领域很快就会有令人兴奋 的新应用。  
图2:有机硅软凝胶对各种基材均具有良好的粘合力。(图片:瓦克化学股份有限公司) 认识电气工程用有机硅凝胶 认识电气工程用有机硅凝胶 topic4

图2:有机硅软凝胶对各种基材均具有良好的粘合力。(图片:瓦克化学股份有限公司)

Standard silicone gels can be applied at temperatures down to about -40°C yet can also easily withstand the elevated temperatures typical of insulating applications without changing properties. Since high-quality grades do not contain fluids and are fully cured, they do not exhibit bleeding or leaking. Moreover, the low viscosity of the polymers makes it easy to incorporate certain powdery additives, e.g. non-reinforcing fillers, to achieve good thermal conductivity.  
Silicone gels have been found to be just as stable against electrical stress as silicone elastomers. For example, the peak value -  - of the breakdown field stress of a 2 mm gap between ball-shaped electrodes having 10 mm radius was measured at 65 kV/mm (see Fig. 3).  
图3:测量电击穿应力:有机硅凝胶位于球形电极之间,电极间距2毫米。 认识电气工程用有机硅凝胶 认识电气工程用有机硅凝胶 Topic 4 July 27 003

图3:测量电击穿应力:有机硅凝胶位于球形电极之间,电极间距2毫米。

Based on all these factors, it seems clear to me that silicone gels will soon find exciting new applications in power engineering.
Jens Lambrecht
 

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