北京哈科分析接触角法测量绝缘子表面湿润性
 

　　通常认为复合绝缘子的表面湿润性能是评价一种复合绝缘子当前性能，特别是耐污秽性能的重要指标。伞套材料表面的水湿润特性通常用憎水〔或憎水性)和亲水(或亲水性)来描述[l]。不易被水湿润的表面是斥水的，而容易被水湿润的表面是亲水的。伞套材料表面湿润现象复杂且受许多不同因素的影响。一些重要因素包括:伞套材料类型、伞套表面粗糙度、伞套表面的不均匀性、伞套材料的化学成分和制造工艺、伞套表面污秽物质的存在，一些绝缘子通常采用的伞套材料由于受周围环境条件的影响，其湿润性能会随时间而变化。这种变化可以是可逆的或不可逆的。不同绝缘子材料的动态湿润性状或多或少有所不同。《绝缘子表面湿润性测量导则》已经颁布实施，标准中规定了3种测量方法，分别为方法A:接触角法，B:表面张力法，方法C:喷雾法。我们验证了标准中规定的测量方法A，并讨论了可能影响试验结果的一些因素。探索了实现标准规定测量方法的途径和实际操作控制手段，为试验数据的客观性和结果判定的准确性和有效性提供参考。方法A一接触角法规定的斜面技术法和水滴添加或抽出法。设备:HARKE-SPCAX3(见产品图片)。结果和分析标准规定采用接触角来判断硅橡胶材料的憎水性能。标准中所涉及的接触角有:静态接触角和前接触角、后接触角。同时规定获得接触角的方法有:斜面技术法、水滴添加或抽出法和控制起泡技术。从测量结果可见:水滴体积为20μL，将斜面角度从20°增大到50°时，后接触角有明显的减小趋势:水滴体积为30μL，在斜面角度增大到35°时，水珠自身开始缓慢移动，继续增大斜面角度时，移动速度加快，后接触角继续减小，此时测量的后接触角已失去意义;水滴体积为50μL时，在30°的斜面下移动很明显。试品表面与水平面存在一定夹角条件下，后接触角的测量结果与水滴体积的大小有一定关系:随着水滴体积增大，后接触角减小。
 

　　静态接触角的测量与试品表面和水平面夹角大小的关系试品表面与水平面的夹角不变、水滴体积表面与水平面的夹角为30°时:随着水滴体积的增大，后接触角减小，但是没有运动趋势; 试品表面与水平面的夹角为35°时:随着水滴体积的增大，后接触角减小，水滴体积增加到50μL时，水珠有运动的趋势; (4)试品表面与水平面的夹角为40°时:随着水滴体积的增大，后退角减小，水滴体积增加到30μL时，水滴有移动的趋势;水滴体积增加到40μL时，水滴移动明显;水滴体积增加到50μL时，移动比较明显，不能很好地把握瞬时移动，测量的后接触角不符合标准规定。试品表面与水平面的夹角为45°和50°时:随着水滴体积的增大，后退角减小，水滴体积增加到30μL时，水滴快速移动，测量后接触角失去意义。从上述结果可知，使用标准*的50μL水量时，试品表面与水平面的夹角应控制在30°以下。如果期望在更大角度下得到后接触角，建议水滴水量在20一40μL之间选择。使用过小的水滴测量得到的后接触角没有意义、或者不能达到标准附录B中定义的后接触角。小的水滴在斜面角度变化时，不应出现瞬间移动的迹象。使用斜面技术法测量后接触角，不能使水滴移动，一定要把握“瞬间”，如若移动，那么此时测量得到的后接触角就不是静态接触角所对应的在试品上的点，而且移动中测量的后接触角比实际把握“瞬间”测量的后接触角要小。
 

　　针头偏离水珠的远点对接触角的影响由于针头和水滴之间的表面张力，使得在使用对水滴添加或抽出法时，针头不能偏离水滴的远点，针头如果偏离水滴的远点，测量得到的后退角两边的角度值差异较大，针头靠近的一端，角度偏大。可以在试验开始之前在试样上尝试用适量的水滴测试，在试样和水平面的夹角为多大时，水滴能缓慢的移动，移动速度越慢越好，以便在实际试验测量时，能很好地控制“瞬间”。使用斜面法测量时，应注明控制水滴的液滴体积是多少，而注水抽水法无需注明。
 

　　采用对水滴添加或抽出法测量静态接触角水滴添加或抽出法测量接触角是用带刻度的吸管或者注射器滴注水滴到试样的水平表面上测量静态接触角的方法。用这种方法测量静态接触角时需要注意的是:在温度较高而相对湿度较小的环境时，此时水滴的蒸发速度较快，尤其是小水滴，这将直接影响到测量的结果，所以水滴的大小应根据环境的温度和湿度来调整;针头的位置以及针头深人水滴的深浅都对试验结果有一定的影响。《绝缘子表面湿润性测量导则》已经颁布实施,按照标准规定的测量方法A进行了试验验证,提出了实现标准规定测量方法的途径和实际操作控制手段,分析了可能影响试验结果的几个关键因素:接触角的测量与液滴体积大小的关系;静态接触角的测量与试品表面和水平面夹角大小的关系;针头偏离水珠的较高点对接触角的影响,并就验证过程中所遇到的问题做出了分析和讨论,为试验数据的客观性和结果判定的准确性和有效性奠定了基础。
 

　　HARKE-SPCA-X3接触角测量仪产品参数
 

　　样品台尺寸：100mm*120mm
 

　　接触角测量范围：0-180°
 

　　接触角显示精度：±0.01°
 

　　接触角测量精度：±0.1°
 

　　表面/界面张力测量范围：0-1000mN/m
 

　　光学系统：0.7X-5X高清晰卡位变倍镜头
 

　　视频系统：USB3.0摄像机+PC软控40帧/秒(可选100帧/秒、300帧/秒、1000帧/秒或更高)
 

　　仪器外形尺寸：300mm*760mm
 

　　镜头移动行程：30mm
 

　　仪器重量：30Kg
 

　　测量软件：SPCA1.0
 

　　电源：220V3A50Hz
 

　　测量温度：室温
 

　　测量方法：圆环法、椭圆法、高宽法等8种方法提供
 

　　电运定位精度：±0.1mm
 

　　注射系统器移动行程：30mm
 

　　HARKE-SPCA-X3接触角测量仪基本功能
 

　　自动液滴识别+延时
 

　　自动液滴形成
 

　　曲线生成
 

　　自动着滴控制
 

　　自动X轴移动单列测量
 

　　动态接触角(转落法)前进角、后退角、滑动角
 

　　HARKE-SPCA-X3接触角测量仪可选附加项：
 

　　表/界面张力(悬滴法)
 

　　动态接触角(扩张收缩法)前进角、后退角
 

　　固体表面自由能
 

　　HARKE-SPCA-X3产品图片