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以室溫硫化硅橡膠(RTV)為主要成分的防污閃涂料具有優良的憎水性、憎水遷移性、電絕  緣性等特點，成為電力系統輸變電設備防污閃的首選涂料。但是，近年來隨著化工、煤炭、鋼鐵等現代重工業的快速發展，造成的環境污染日益嚴  重，使得輸電線路絕緣子絕緣性能下降，污閃事故頻發，給人身安全和工農業發展造成了嚴重的后果。因此，研究開發用于防污閃的高性能硅橡膠材料成為電力安全的迫切需求。

為了進一步提高RTV的使用壽命，研究人員通過改善RTV的基底材料、成分、構造等方法做了大量的研究工作，同時也取得了一定進展。

然而，上述研究主要關注了納米氧化物特別是納米CeO2對硅橡膠耐熱性能及耐腐蝕性能的作用，對硅橡膠在暴露環境下的耐氣候老化特別是耐紫外老化方面作用的研究相對較少。因此，本文通過在硅橡膠中引入納米CeO2，研究納米CeO2對RTV的抗紫外老化強度、疏水性能等影響，進而來提高RTV的戶外使用壽命。

3 納米CeO2對室溫硫化硅橡膠涂料抗老化性能的影響

3.1 實驗原料   

PRTV，德州明奧電力科技有限公司；碳酸氫銨(NH4HCO3)，天津市光復精細化工研究所；尿素(CO(NH2)2)，天津市光復精細化工研究所；氯化鑭，南京化學試劑股份有限公司；氯化鈰，南京化學試劑股份有限公司；鹽酸，北京化工廠；冰醋酸，北京化工廠；氫氧化鈉，天津市東麗區天大化學試劑廠；乙醇，天津市東麗區天大化學試劑廠；氨水(NH3·H2O)，天津市東麗區天大化學試劑廠；硬脂酸鋅(2nst2)，中山華明泰化工股份有限公司；CTAB，國藥集團化學試劑有限公司；聚乙二醇(PEG)，上海西隴生化科技有限公司；硅烷偶聯劑KH151，廣州保成新材料科技有限公司，PRTV、Znst2、硅烷偶聯劑KH151為工業級試劑，其他均為化學純。

3.2 主要儀器與設備

掃描電子顯微鏡：Hitachi S-3400N日立儀器有限公司；紫外可見分光光度計：UH4150，HITACHI；傅里葉變換紅外光譜儀：BRUKER TENSOR27，德國布魯克公司；接觸角測量儀：CAIOOB，上海盈諾精密儀器有限公司；紫外老化實驗箱：UVB-313 ZN-P型，北京中科博達儀器科技有限公司。

3.3 納米CeO2的制備

以氯化稀土、氨水、碳酸氫銨、尿素為主要原料，通過直接沉淀法，以聚乙二醇或CTAB為分散劑制備CeO2前驅體，并經過過濾干燥，置入馬弗爐，退火得到納米CeO2粉體，形貌及晶體結構如圖1所示，由圖1可以發現，CeO2粉體的粒徑是在100 nm上下的納米棒，XRD峰位對比標準圖譜(34-0394)為CeO2，并且由于納米化出現了峰位寬化的現象。

圖1 納米CeO2 棒及KH151 修飾后的CeO2 棒

3.4 納米CeO2棒改性防污閃涂料的制備

將不同質量分數的納米CeO2棒分散到防污閃涂料中，常溫下充分攪拌15min，即得納米CeO2棒改性硅橡膠涂料，表1為具體配方組成。

3.5 納米CeO2棒改性硅橡膠涂料的形貌

根據1.4的實驗方法，將納米CeO2棒進行表面改性，并根據表1的實驗條件，將納米CeO2棒均勻分散到硅橡膠涂料中，觀察RTV涂在材料表面的均勻性。實驗結果如圖2所示。

圖2  添加表面修飾前后納米CeO2的RTV形貌

由圖2a、2b可以發現，引入的納米CeO2棒彌散分布于涂層內，由圖2c可以發現，1號未經過修飾的納米CeO2棒在進入有機相時，發生嚴重的團聚即分相，不僅導致氧化鈰的分散效果差，而且影響了涂料的平整及美觀，2號和3號經過表面修飾的納米CeO2棒沒有出現如1號一樣嚴重的團聚和分相現象，分散良好，而且分散性沒有隨添加量的增加而降低。

3.6 納米CeO2棒改性防污閃涂料的性能研究

3.6.1 紫外-可見光譜分析

紫外-可見光分光光譜可以表征硅橡膠涂層在光吸收上的特性，而漫反射即光吸收程度直接影響硅橡膠涂層在戶外耐老化的程度。通過測試紫外-可見光分光光譜，可以用來分析不同添加組分對硅橡膠涂層的紫外屏蔽作用。

為了進一步測試納米CeO2棒對硅橡膠涂層基體的抗老化作用，利用由1200nm近紅外光至300 nm紫外光長波段光吸收的光譜數據分析其影響。將修飾后的納米CeO2棒樣品（1.5%（質量分數，下同））摻雜到RTV中制成了涂層并進行560h耐氣候老化后再對比，同時未添加納米CeO2 RTV也進行560 h耐氣候老化后再對比。圖3為老化前后紫外-可將光光譜測試掃描圖譜。

圖3 不同條件下RTV的紫外-可見光圖譜

由圖3可以看出，未添加納米CeO2組分的硅橡膠涂層樣品，經歷560 h耐氣候老化測試后，其在反射光譜在近紅外區發生了明顯的變化，而添加了1. 5%納米CeO2的硅橡膠涂層樣品在1200 nm至300 nm范圍內的光譜特性基本保持，沒有明顯變化。證明納米CeO2對硅橡膠涂層樣品的耐氣候老化作用明顯，保持了涂層的工作穩定性。而空白樣品在近紅外區的明顯變化應歸咎于涂層樣品內部的基團變化，具體的化學鍵位變化應通過紅外光譜測試確定和判斷。

3.7   結論

（1）納米CeO2棒經過硅烷偶聯劑KH151處理，表面增加了大量含碳基團，因此在硅橡膠涂層 中可以均勻分散不超過1. 5%的納米CeO2棒。   

（2）經歷了560 h耐老化實驗后，通過紫外-可見光譜分析、紅外光譜分析、接觸角測試等手段，表征和分析了納米CeO2棒對RTV耐老化性能的影響。結果表明，1. 5%納米CeO2棒的引入量可以有效基本保持了硅橡膠涂層的紫外-可見光光譜、紅外光譜、疏水性能等物理化學特性，可以發揮明顯的紫外屏蔽的作用。

主要參考資料

（1）張鵬等，納米二氧化鈰的制備及其光催化性能研究進展，《現代化工》，網絡首發日期：2020-08-26

（2）何川等，CeO2改性再生SCR催化劑的單質汞氧化特性，《現代化工》，網絡首發日期：2020-07-16

（3）李麟等，納米CeO2對室溫硫化硅橡膠涂料抗老化性能的影響，《稀土》：2020（1）