C6F12O/N2混合气体与密封橡胶材料在不同温度下的相容性研究

作者：田双双^*; 兰佳琪; 饶夏锦; 李晓涵; 邓广宇; 邹怡

来源：高电压技术, 2022, 48(11): 4275-4286.

DOI：10.13336/j.1003-6520.hve.20211751

• 新型环保绝缘介质
• C6F12O/N2混合气体
• 密封橡胶材料
• 相容性
• 分子动力学理论
• 吸附能

C6F12O混合气体具有良好的绝缘性能，被认为具有较大潜力在中低压电气开关设备中作为绝缘介质使用。C6F12O与设备气室密封材料之间良好的相容性是保障设备长期安全稳定运行的关键之一。为此通过实验研究不同温度下，C6F12O/N2混合气体与常用密封橡胶(三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)、丁腈橡胶(nitrile butadiene rubber,NBR)和氟橡胶(fluororubber,FKM))之间相容性，并通过气相色谱质谱仪分析混合气体的组分，扫描电镜、X射线光电子能谱和拉伸应力机检测橡胶材料的性质变化。同时搭建C6F12O与橡胶分子链的仿真模型，从分子层面计算分析C6F12O在橡胶材料中的扩散和吸附作用。实验结果发现随着实验温度升高，C6F12O/N2混合气体与3种橡胶材料反应均生成了C3F6、C3F7H，并且还与FKM生成了CS2气体副产物。同时EPDM表面出现了密集的褶皱，而NBR表面则析出了大量晶体颗粒，大量F元素积累在橡胶表面上，并且实验后EPDM和NBR的力学性能都大幅度下降。FKM表面结构和力学性能受C6F12O/N2混合气体影响较小。理论计算发现升高温度能够促进C6F12O与橡胶中的扩散和吸附，并且在90℃下，C6F12O在EPDM中的扩散系数(8.912×10–11 m/s2)和吸附能最高(317.436kJ/mol)，与FKM的吸附能最低。因此，综合分析实验和理论计算结果，C6F12O/N2与FKM之间的相容性更好。该研究成果可为C6F12O/N2混合气体相关设备材料选择提供重要的指导意义。

• 单位
  湖北工业大学; 广西电网有限责任公司电力科学研究院; 国网湖北省电力公司荆州供电公司