一种基于X射线衍射图谱分峰拟合的液体硅橡胶老化程度评估方法

摘要

一种基于X射线衍射图谱分峰拟合的液体硅橡胶老化程度评估方法，具体步骤如下：1S从待检测液体硅橡胶上进行取样。2S对样品进行X射线衍射分析，对内层和表层的X射线衍射图谱进行分峰拟合，计算PDMS和白炭黑对应衍射峰的积分面积之比，比较表层和内层的这一比值，从而判断液体硅橡胶的老化程度；白炭黑和PDMS对应衍射峰的积分面积之比，记为XSiO2/PDMS；3S对样品的老化程度进行判定，优点是，给出更准确的电站设备液体硅橡胶材料的老化程度评估，完善设备的老化评估程序，从而为运检部门制定可靠的检修策略打下基础。

说明书

技术领域

本发明涉及材料性能评估技术领域，具体为一种基于X射线衍射图谱分峰拟合的液体硅橡胶老化程度评估方法。

背景技术

硅橡胶是电力系统常用的复合绝缘材料，在高电压外绝缘领域的应用广泛，液体硅橡胶是70年代以来发展起来的一种较为高档的硅橡胶，它的特点是：由乙烯基硅氧烷与硅氢基的加成反应完成交联；分子量小，胶料粘度低，易于加工成型；既可以在室温下硫化，也可以提高温度加速硫化。与缩合型硅橡胶相比，它还具有能深层硫化，无副产物，收缩率小等特点。

液体硅橡胶已经作为互感器的外绝缘护套广泛用于国家电网、南方电网110kV～500kV的变电站中。近年来，用于南方电网部分地区的液体硅橡胶外绝缘护套出现了憎水性下降、龟裂、粉化等严重的老化现象，极大地影响了设备的正常运行。因此，通过检测液体硅橡胶的各项性能参数，准确评估其老化状态，对于电站设备的运行维护工作有着重要的指导意义和工程价值。

X射线衍射分析是利用X射线在晶体中的衍射现象来分析材料的晶体结构、参数以及缺陷的一种方法。液体硅橡胶的主要成分为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，并含有较多的白炭黑填料。由于性能优良，液体硅橡胶一般不需要添加氢氧化铝填料以提高耐漏电起痕性能。而白炭黑填料的成分与硅氧烷主链相似，因此在元素和官能团分析中很难把二者完全区分开。但在XRD衍射图谱中，白炭黑填料与硅氧烷的峰位不同，可以通过分峰拟合区别开来。

在发生老化的液体硅橡胶中，PDMS的侧链有机基团被氧化，交联成都增加，体现为有机成分含量明显下降，而无机成分(包括白炭黑填料和PDMS交联结构中的类SiO2结构)含量上升。XRD的衍射峰积分强度与对应物相含量呈正比，因此可以通过分峰拟合，计算PDMS和白炭黑的衍射峰积分强度，从而定量分析液体硅橡胶材料的成分，帮助检修部门更准确地评估材料的老化程度，以制定对应的运行维护策略。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种通过对液体硅橡胶表层和里层的X射线衍射图谱进行分析，判断液体硅橡胶表层的成分变化的基于X射线衍射图谱分峰拟合的液体硅橡胶老化程度评估方法，测试方法适用于不含氢氧化铝填料的液体硅橡胶材料检测试验和老化程度评估。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种基于X射线衍射图谱分峰拟合的液体硅橡胶老化程度评估方法，具体步骤如下：

1S从待检测液体硅橡胶上进行取样。

2S对样品进行X射线衍射分析，对内层和表层的X射线衍射图谱进行分峰拟合，计算PDMS和白炭黑对应衍射峰的积分面积之比，比较表层和内层的这一比值，从而判断液体硅橡胶的老化程度；白炭黑和PDMS对应衍射峰的积分面积之比，记为X_SiO2/PDMS：

其中，A(SiO2)为分峰后白炭黑对应的峰的积分面积，峰的中心横坐标位于2θ＝22±0.1°，A(PDMS)为分峰后PDMS对应的峰的积分面积，峰的中心横坐标位于2θ＝12±0.1°。

3S对样品的老化程度进行判定，样品的表层和内层X_SiO2/PDMS的比值X_外/内＝X_SiO2/PDMS外/X_SiO2/PDMS内，当X_外/内＞1.5时，判定样品发生严重老化，需要采取修复或更换措施；当1.5＞X_外/内＞1时，判定样品发生轻微老化的现象，需要结合其他检测手段进行进一步评估；当X_外/内＝1，判定液体硅橡胶未发生老化。

作为上述方案的改进，步骤1所述的从待检测液体硅橡胶上进行取样，为通过手术刀从待检测的液体硅橡胶护套上进行取样取样后使用蘸取无水乙醇的无纺布清洁样品表面附着的污秽，待无水乙醇挥发完毕后，从样品的表层和内层上切取长宽约1cm*1cm，厚度为1至2mm的样片，以进行X射线衍射分析。

作为上述方案的改进，步骤2所述的X射线衍射图谱进行分峰拟合前要对X射线衍射图谱进行预处理，具体步骤如下：

2.1S读取X射线衍射图，PDMS在图谱中衍射角2θ＝12±0.1°出现非晶弥散峰，白炭黑在图谱中衍射角2θ＝22±0.1°出现非晶弥散峰。

2.2S调整图谱基线，使图谱底部整体与基线较为平滑完整地重合，扣除基线以下的部分，获得较为准确的衍射峰数据。

2.3S，对衍射峰数据进行分峰拟合。

本发明具有以下有益效果：本发明涉及一种基于X射线衍射图谱分峰拟合的液体硅橡胶老化程度评估的新方法，能够结合现有评估手段，给出更准确的电站设备液体硅橡胶材料的老化程度评估，完善设备的老化评估程序，从而为运检部门制定可靠的检修策略打下基础。

附图说明

图1为实施例中的液体硅橡胶表层样片表层的X射线衍射图谱。

图2为实施例中的液体硅橡胶表层样片内层的X射线衍射图谱。

具体实施方式

实施例

一种基于X射线衍射图谱分峰拟合的液体硅橡胶老化程度评估方法，具体步骤如下：

1S从待检测液体硅橡胶上进行取样；通过手术刀从待检测的液体硅橡胶护套上进行取样取样后使用蘸取无水乙醇的无纺布清洁样品表面附着的污秽，待无水乙醇挥发完毕后，从样品的表层和内层上切取长宽约1cm*1cm，厚度为1至2mm的样片，以进行X射线衍射分析。

2S如图1和图2所示，读取X射线衍射图，PDMS在图谱中衍射角2θ＝12±0.1°出现非晶弥散峰，白炭黑在图谱中衍射角2θ＝22±0.1°出现非晶弥散峰。

3S调整图谱基线，使图谱底部整体与基线较为平滑完整地重合，扣除基线以下的部分，获得较为准确的衍射峰数据。

4S，对内层和表层的X射线衍射图谱进行分峰拟合，计算PDMS和白炭黑对

应衍射峰的积分面积之比，比较表层和内层的这一比值，从而判断液体硅橡胶的老化程度；白炭黑和PDMS对应衍射峰的积分面积之比，记为X_SiO2/PDMS：

其中，A(SiO2)为分峰后白炭黑对应的峰的积分面积，峰的中心横坐标位于2θ＝22±0.1°，A(PDMS)为分峰后PDMS对应的峰的积分面积，峰的中心横坐标位于2θ＝12±0.1°。

5S对样品的老化程度进行判定，样品的表层和内层X_SiO2/PDMS的比值X_外/内＝X_SiO2/PDMS外/X_SiO2/PDMS内，当X_外/内＞1.5时，判定样品发生严重老化，需要采取修复或更换措施；当1.5＞X_外/内＞1时，判定样品发生轻微老化的现象，需要结合其他检测手段进行进一步评估；当X_外/内＝1，判定液体硅橡胶未发生老化，根据图1、图2所检测的样品，得到的结果为表1如下：

X_外/内＝1.840＞1.5，判定样品发生严重老化，需要采取修复或更换措施。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。