复合绝缘子用硅橡胶模压成型与注射成型的性能研究

井琼琼 刘 洋 张 倩 司哓闯

（河南平高电气股份有限公司，河南 平顶山 467001）

复合绝缘子作为必备的绝缘装置广泛应用与开关设备、输电线路、变电站等电力系统，主要由硅橡胶伞裙护套、环氧树脂玻璃纤维缠绕管（芯棒）、端部金属附件组成，其中硅橡胶伞裙护套的制备可以注射成型，也可以模压压制成型［1］。

对于复合绝缘子来说，用来制作伞裙的硅橡胶是最关键的原料，其各项性能的高低、工艺性能的好坏直接决定了复合绝缘子的质量。目前550kV及以下、800kV和1 100kV复合绝缘子都采用硅橡胶注射成型，而对于每批次的硅橡胶进厂检验，使用的是模压成型试验样片测试，没有通过注射样片进行硅橡胶性能检验。本研究通过对硅橡胶注射样片性能的检测，得到硅橡胶注射成型的最佳硫化工艺条件。

1 实验部分

1.1 原料与设备

硅橡胶混炼胶：自制；

橡胶注射成型机：REP-V67，REP，France法国REP公司；橡胶硬度计：GY-GS-HB，高铁检测仪器有限公司；厚度计：HD-10，上海化工机械四厂；电子拉力机：AI-3000，高铁检测仪器有限公司；漏电起痕装置：西安交通大学。

1.2 试样注射模具的制备及安装

注射设备采用REP-V67橡胶注射成型机，设备较小，操作灵活，如图1所示。注射模具和模压模具形状一致，在模具表面开注料口，如图2所示。模具规格分别为厚度1mm、2mm、3mm、4mm。

1.2.2 注射硫化条件

根据实际生产情况，设置注射样片的硫化温度。经过注射，发现注射过程中温度低于130℃时，硅橡胶样片有未硫化的情况；而高于140℃时，硅橡胶在注射通道已经发生部分自硫，流动性差，给注射造成困难，易造成设备注射通道的拥堵。

图1 REP-V67橡胶注射成型机

图2 单个注射模具

模压成型试样的硫化条件根据硅橡胶的硫化曲线，在注射成型硫化温度、时间的基础上增加至150℃，10min。因此选用如表1所示的硫化条件。

表1 模压注射样片硫化条件

1.2.3 注射试样的制备

注射时将注射模具放置在产品模具上，将各个小模具注料口对应设备的主料口，合模，进行注射。注射过程如图3所示。

1.3 性能测试

拉伸强度、扯断伸长率测试按GB/T 528-2009测试；撕裂强度测试按GB/T 529-2008测试；硬度测试按GB/T 531-2008测试；击穿电压测试按GB/T 1695-2005；耐漏电起痕测试按GB/T 6553-2003。

2 结果与讨论

2.1力学性能

图3 注射试样成型过程

按照不同温度不同时间的硫化工艺，对注射成型试样和模压成型试样进行力学性能及硬度的测试，结果见表2、表3。从表2可以看出，模压成型试样在150℃、10min的硫化条件下，力学性能最优。

图4显示的是模压成型和注射成型的力学性能对比图，从图中可以看出，相同时间内随着温度的升高，或是相同温度内随着时间的增加，硬度、拉伸强度逐渐升高，扯断伸长率则逐渐降低。

随着温度的升高，时间的增加，硅橡胶的硫化程度增加，分子链之间形成的交联键数量增多，形成空间网络结构，故硬度和拉伸强度增大，模压试样拉伸强度增加了24%，注射试样拉伸强度增加了30%。交联键的存在，使分子链滑移困难，扯断伸长不易，故扯断伸长率降低较多，模压试验扯断伸长率降低了52%，注射试样扯断伸长率降低了32%。

模压成型压力小，在130℃、140℃时，试样未硫化完全，因此在150℃、10min的硫化条件下性能最好，注射成型时注射压力较大，在140℃、15min的硫化条件下表现的性能最优异，且与模压成型硫化条件为150℃、10min的性能最接近。

表2 模压成型试样力学性能结果

表3 注射成型试样力学性能结果

图4 模压、注射力学性能对比图

2.2耐漏电起痕测试和击穿电压强度测试

按照不同温度不同时间的硫化工艺，注射试样，做耐漏电起痕和击穿电压强度试验（见图5、图6），结果见表4、表5。

图5为模压成型与注射成型的击穿电压强度对比图，从图中可以看出，随着时间和温度的升高，模压成型试样的击穿电压强度逐渐增大。这是因为模压成型的压力，性能指标较多依赖于时间的长短和温度的高低。而注射成型的压力，其击穿电压强度随着时间和温度的变化，数值变化不大，且都在140℃、15min时，模压和注射的击穿强度最大，最大值为23 kV/mm。

3 结论

随着时间和温度的升高，模压试样拉伸强度增加了24%，注射试样拉伸强度增加了30%，模压试验扯断伸长率降低了52%，注射试样扯断伸长率降低了32%。140℃、15min时模压和注射的击穿强度最大，最大值为23kV/mm。

注射成型在140℃、15min的硫化条件下表现的性能最优异，与模压成型硫化条件150℃、10min的性能接近。

图5 击穿强度试验照片

图6 模压成型试片

注射成型试片

表4 模压成型试样电性能结果

表5 注射成型试样电性能结果

图7 模压、注射击穿电压对比图

［1］黄文润.混炼硅橡胶的配合技术（五）［J］.有机硅材料，2006，20（5）：8-11.