一種定量測試復合絕緣子硅橡膠中小分子總濃度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于氣相色譜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種定量測試復合絕緣子硅橡膠中小分 子總濃度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 絕緣子在高壓輸電領(lǐng)域經(jīng)常被用到，其制造材料的發(fā)展經(jīng)歷了陶瓷、玻璃和硅橡 膠，用以上材料制造出來的絕緣子通常被人們稱為瓷絕緣子、玻璃絕緣子和復合絕緣子。
[0003] 復合絕緣子出現(xiàn)的時間最晚，在性能上要優(yōu)于瓷絕緣子和玻璃絕緣子，它具有重 量輕、增水性好、介電常數(shù)高、阻燃性好的優(yōu)點，并且復合絕緣子在失去憎水性后還能逐漸 恢復，使其具有了普及使用的前提。同時，我國的復合絕緣子使用量也逐年增長，大有取代 瓷絕緣子和玻璃絕緣子的趨勢。然而在實際運行的過程中，由于電暈放電、紫外輻照、酸堿 腐蝕等復雜環(huán)境的因素的影響，復合絕緣子易發(fā)生老化，并逐漸減弱并喪失憎水性。
[0004] 老化后的復合絕緣子容易在表面形成水膜，沉積在其表面的可溶于水污穢就成了 良好的電解質(zhì)，最終導致?lián)舸┦鹿实陌l(fā)生。通常，某一根絕緣子的擊穿會導致整條線路輸電 線路的癱瘓，帶來極大的經(jīng)濟損失。
[0005] 通過查閱相關(guān)文獻，目前對于復合絕緣子憎水恢復過程發(fā)生的普遍觀點為：硅橡 膠中未交聯(lián)的小分子由體層向表層迀移。因此，小分子的濃度測量對評估復合絕緣子的憎 水恢復能力至關(guān)重要。然而目前已有的方法只停留在定性測量的階段，無法得到小分子的 精確濃度，在實現(xiàn)不同樣品之間的小分子濃度橫向?qū)Ρ壬嫌须y以逾越的技術(shù)性難題。因此， 有必要為復合絕緣子用硅橡膠中小分子濃度的精確測量提供一種科學的方法。
[0006] 氣相色譜儀（Gas Chromatography，GC)是一種利用物質(zhì)的沸點、極性及吸附性質(zhì) 的差異來實現(xiàn)混合物的分離的化學分析儀器。通常而言，物質(zhì)在氣相中傳遞速度快，因此物 質(zhì)在流動相和固定相之間可以較容易地達到平衡。另外加上可選作固定相的物質(zhì)很多，因 此氣相色譜儀具有分析速度快、效率高的特點。近年來采用高靈敏選擇性檢測器，使得它又 具有分析靈敏度高、應用范圍廣等優(yōu)點。同時對于復雜的混合物，可利用混合物的沸點不 同，通過程序升溫實現(xiàn)將混合物依次分離。借著優(yōu)秀的分離能力，氣相色譜儀在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、 國防、科學研究等領(lǐng)域中等具有廣泛的應用。
[0007] 通常的氣相色譜儀由以下五大系統(tǒng)組成：氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系 統(tǒng)、檢測記錄系統(tǒng)。有時為了進一步檢測分離出的物質(zhì)成分，氣相色譜還可以實現(xiàn)與其他儀 器的聯(lián)用，如質(zhì)譜、紅外光譜等。氣相色譜的聯(lián)用在這里不再贅述。
[0008] 復合絕緣子在高溫硫化煉制的過程中，交聯(lián)程度與眾多因素有關(guān)，這就決定了成 品中未交聯(lián)小分子（比如環(huán)狀的硅烷-Dn，Dn為2n甲基環(huán)η硅氧烷，對于環(huán)硅氧烷小分子 即Dn，氣相色譜的測試上限一般為η = 20或21)的存在。同時，復合絕緣子在服役過程中， 受到各種老化環(huán)境的影響，會發(fā)生斷鏈反應并生成小分子。這些小分子的存在，在很大程度 影響了復合絕緣子硅橡膠的憎水恢復性能。因此，精確測量復合絕緣子硅橡膠中小分子濃 度對于高壓輸電領(lǐng)域具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種定量測試復合絕緣子硅橡膠中小分子總 濃度的方法，該方法采用氣相色譜法，利用復合絕緣子硅橡膠中小分子混合物的沸點不同， 通過GC中的程序升溫實現(xiàn)將小分子依次分離，采用外標法定量，實現(xiàn)復合絕緣子硅橡膠中 小分子總濃度的定量測試。
[0010] 本發(fā)明所要解決的上述技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種定量測試復 合絕緣子硅橡膠中小分子總濃度的方法，包括以下步驟：
[0011] (1)選取復合絕緣子硅橡膠樣品，清洗后干燥，采用溶劑抽提法萃取硅橡膠樣品中 的小分子，多次抽提至萃取完全；
[0012] (2)合并多次抽提的萃取液，濃縮后定容；
[0013] (3)取定容后萃取液，采用氣相色譜儀進樣，得到硅橡膠樣品的色譜圖，標出色譜 圖中各色譜峰的峰位和保留時間，并計算各色譜峰的峰面積；
[0014] (4)選取外標物，配制一組具有濃度梯度的溶液，采用同步驟⑶的氣相色譜儀條 件進樣，制作外標物的濃度-峰面積標準曲線；
[0015] (5)根據(jù)步驟⑷中外標物的濃度-峰面積標準曲線，以及步驟⑶中的各色譜峰 的峰面積，計算各色譜峰的濃度，將各色譜峰的濃度相加，即為復合絕緣子硅橡膠中小分子 總濃度。
[0016] 在上述定量測試復合絕緣子硅橡膠中小分子總濃度的方法中：
[0017] 步驟（1)中清洗時優(yōu)選采用正己烷，采用溶劑抽提法萃取時所述溶劑優(yōu)選為正己 烷。
[0018] 步驟（1)中多次抽提至萃取完全時，當?shù)谝淮尾捎萌軇┏樘岱ㄝ腿」柘鹉z樣品中 的小分子后，將硅橡膠樣品進行真空干燥，得到質(zhì)量Hi 1，然后再次重復采用溶劑抽提法萃取 娃橡膠樣品中的小分子步驟，并將娃橡膠樣品進行真空干燥，得到質(zhì)量m2，當（1?-!?)的值 趨于恒定時，則硅橡膠樣品中的小分子完全被萃取出來。
[0019] 真空干燥溫度優(yōu)選為70°C~90°C，真空干燥時間優(yōu)選為18~48h，更佳為24h。
[0020] 步驟（3)~步驟（4)中氣相色譜儀采用Agilent-6890氣相色譜儀，該氣相色譜儀 的各項參數(shù)優(yōu)選為：色譜柱：HP-5 ;進樣口溫度：280°C ;分流比：10:1 ;升溫程序：初始溫度 50°C，保留3min，然后以20°C /min的速度升溫至200°C，再保留0. 5min ;FID :280°C，進樣 量：1 μ L0
[0021] 步驟（4)中外標物的選擇需要滿足該外標物的保留時間與步驟（3)中硅橡膠樣品 的色譜圖中的某一個色譜峰的保留時間相同。
[0022] 所述的外標物優(yōu)選為D4、D5或D6。其中D4為八甲基環(huán)四硅氧烷，D5為十甲基環(huán) 五硅氧烷，D6為十二甲基環(huán)六硅氧烷。
[0023] 步驟（4)中選取外標物，配制一組具有濃度梯度的溶液時，外標物的濃度需要滿 足以下條件：步驟（3)中硅橡膠樣品的色譜圖中與所述外標物保留時間相同的色譜峰的濃 度應在該一組具有濃度梯度的溶液的最高濃度和最低濃度之間。
[0024] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0025] (1)本發(fā)明方法采用氣相色譜法，利用復合絕緣子硅橡膠中小分子混合物的沸點 不同，通過GC中的程序升溫實現(xiàn)將小分子依次分離，并采用外標法定量，可實現(xiàn)復合絕緣 子硅橡膠中小分子總濃度的定量測試；
[0026] (2)本發(fā)明方法能準確度高，可操作性好，具有較強的應用價值，可精確測量復合 絕緣子硅橡膠中的小分子濃度，對于高壓輸電領(lǐng)域具有較強的應用價值和十分重要的意 義。
[0027] (3)本發(fā)明為評估硅橡膠材料的憎水恢復能力提供了一種較為可靠的測量方法。
【附圖說明】
[0028] 圖1是實施例2中硅橡膠樣品的質(zhì)量隨著抽提時間的變化圖；
[0029] 圖2是實施例2中復合絕緣子硅橡膠樣品的色譜GC圖；
[0030] 圖3是實施例2中以D4為外標物建立的外標物的濃度-峰面積標準曲線圖；
[0031 ] 圖4是實施例3中以D5為外標物建立的外標物的濃度-峰面積標準曲線圖；
[0032] 圖5是實施例4中以D6為外標物建立的外標物的濃度-峰面積標準曲線圖。
【具體實施方式】
[0033] 以下實施例用于闡明與實施本發(fā)明，屬于發(fā)明的保護范圍，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員根據(jù)以上公開的內(nèi)容均可實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0034] 實施例1
[0035] 本實施例提供的定量測試復合絕緣子硅橡膠中小分子總濃度的方法，包括以下步 驟：
[0036] (1)、取復合絕緣子硅橡膠樣品，用正己烷清洗后置于真空干燥箱中烘干，將干燥 后的樣品置于抽提器中用正己烷抽提萃取，抽提后將硅橡膠樣品置于真空干燥箱中干燥 18~48h，24h更佳，并稱重得到質(zhì)量Hi 1，真空干燥箱設定溫度區(qū)間為：70°C~90°C ;
[0037] (2)、循環(huán)步驟（1)得到質(zhì)量娃橡膠質(zhì)量m2，當（1?-!?)的值趨于恒定時，認為娃橡 膠樣品中的小分子全部被提取出來；
[0038] (3)、將得到的抽提液蒸餾濃縮并定容至IOmL ;
[0039] (4)、將濃縮、定容后的抽提液在氣相色譜（GC)中進樣，一次進樣量為lyL，得到 樣品的色譜圖，標出峰位及保留時間；用氣相色譜自帶軟件對色譜峰進行積分得到每個峰 對應的峰面積；其中步驟（3)中硅橡膠樣品的色譜圖中與所述外標物保留時間相同的色譜 峰的濃度應在該一組具有濃度梯度的溶液的最高濃度和最低濃度之間。
[0040] (5)、選擇外標物，一般選擇標準：外標物色譜峰的保留時間必須與硅橡膠抽提液 色譜圖中的某一個峰保留時間相同（對于硅橡膠樣品，通常選擇D 4、D5或者D 6的某一種）。 配制至少4個不同濃度的外標物正己烷溶液，并在氣相色譜中進樣，得到色譜圖并求積分， 制作外標物的濃度-峰面積標準曲線。
[0041] (6)、重復步驟（5)，調(diào)整外標物濃度大小，直到硅橡膠抽液濃縮液中對應外標物 保留時間峰的濃度處于最大濃度和最小濃度之間；并根據(jù)調(diào)整后的外標物濃度制作新的濃 度-峰面積標準曲線，并通過orign軟件擬合得到兩者之間的數(shù)學表達式：
[0042] y = f (x)
[0043] 其中X代表濃度，y代表峰面積；
[0044] (7)、通過①式計算抽提液中對應外標物保留時間的小分子的濃度，再比對色譜圖 的峰面積得到其他小分子相對濃度，最后將各小分子的濃度求和得到總濃度。
[0045] 步驟（4)、（5)和（6)中的Agilent-6890氣相色譜儀的參數(shù)如下：
[0046] 色譜柱：HP-5 ;
[0047] 進樣 口溫度：280 °C
[004