CN111175245A - 高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法 - Google Patents

高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法 Download PDF

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CN111175245A CN202010028752.4A CN202010028752A CN111175245A CN 111175245 A CN111175245 A CN 111175245A CN 202010028752 A CN202010028752 A CN 202010028752A CN 111175245 A CN111175245 A CN 111175245A
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Abstract

一种高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法，包括以下步骤：提供多个高温硫化硅橡胶参考样品，每一所述高温硫化硅橡胶参考样品中包含基胶、氢氧化铝以及白炭黑，多个所述高温硫化硅橡胶参考样品中所述基胶、所述氢氧化铝以及所述白炭黑的含量不同；获取每一所述高温硫化硅橡胶参考样品的太赫兹波的吸收系数谱图，读取每一所述高温硫化硅橡胶参考样品在特定频率点的吸收系数值；建立所述成分与所述吸收系数值的函数关系式；提供一高温硫化硅橡胶待测样品，测定所述高温硫化硅橡胶待测样品的吸收系数频谱；以及获取所述高温硫化硅橡胶待测样品在所述特定频率点的吸收系数值，根据所述函数关系式计算出所述高温硫化硅橡胶待测样品中所述成分的含量。

Description

高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法
技术领域
本申请涉及检测领域，尤其涉及一种高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法。
背景技术
高温硫化硅橡胶是一种电气性能和机械性能均十分优良的电气绝缘材料，目前已广泛应用于高压外绝缘的各式绝缘子中，充当护套和伞裙部分。
高温硫化硅橡胶常年累月在户外运行会发生老化，当老化达到一定程度将会严重影响所述绝缘子的绝缘可靠性，从而对电网安全产生威胁。高温硫化硅橡胶发生老化的微观表征即为主要成分的分解、变化以及绝对含量不断减少等。
而现有技术中，检测高温硫化硅橡胶中的成分含量的方法通常是有损检测，且耗时长。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种快速、准确以及无损的检测方法检测高温硫化硅橡胶中成分的含量，以解决上述问题。
一种高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法，包括以下步骤：
提供多个高温硫化硅橡胶参考样品，每一所述高温硫化硅橡胶参考样品中包含基胶、氢氧化铝以及白炭黑，多个所述高温硫化硅橡胶参考样品中所述基胶、所述氢氧化铝以及所述白炭黑的含量不同；
获取每一所述高温硫化硅橡胶参考样品的太赫兹波的吸收系数谱图，读取每一所述高温硫化硅橡胶参考样品在特定频率点的吸收系数值；
建立所述成分与所述吸收系数值的函数关系式；
提供一高温硫化硅橡胶待测样品，测定所述高温硫化硅橡胶待测样品的吸收系数频谱；以及
获取所述高温硫化硅橡胶待测样品在所述特定频率点的吸收系数值，根据所述函数关系式计算出所述高温硫化硅橡胶待测样品中所述成分的含量。
进一步地，所述特定频率点选自频率范围0.2THz-1.1THz。
进一步地，所述特定频率点的数量大于或等于15个。
进一步地，所述特定频率点的数量为22个。
进一步地，所述高温硫化硅橡胶参考样品的数量大于或等于5个。
进一步地，所述高温硫化硅橡胶待测样品与所述高温硫化硅橡胶参考样品中的所述基胶、所述氢氧化铝以及所述白炭黑的具体成分一致。
进一步地，所述基胶中包括聚甲基乙烯基硅氧烷。
进一步地，定义yi，(i＝1,2,3)分别为所述基胶、所述氢氧化铝以及所述白炭黑的含量，所述yi满足函数关系式：
yi＝bi+ki1x1+ki2x2+…+kijxj；
其中，x表示在每一所述特定频率点的吸收系数值，i表示高温硫化硅橡胶中成分种类，j表示所述特定频率点的数量，k表示所述特定频率点所测定的所述吸收系数值的系数，b表示每一所述成分种类的常数值。
本申请提供的高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法，通过建立每一主要成分与特定频率点所对应的吸收系数值之间的函数关系式，然后再通过测定高温硫化硅橡胶待测样品的吸收系数频谱，根据所述函数关系式，即可得知高温硫化硅橡胶待测样品中每一主要成分的含量，所述检测方法简单，且无需破坏高温硫化硅橡胶待测样品，实现无损检测。
附图说明
图1为本申请实施例提供的高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法流程图。
图2为本申请实施例提供的8个高温硫化硅橡胶参考样品的太赫兹波的吸收系数谱图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。
请参阅图1，本申请实施例提供一种高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法，包括以下步骤：
步骤S1：提供多个高温硫化硅橡胶参考样品，每一所述高温硫化硅橡胶参考样品中包含基胶、氢氧化铝以及白炭黑，多个所述高温硫化硅橡胶参考样品中所述基胶、所述氢氧化铝以及所述白炭黑的含量不同。
所述高温硫化硅橡胶参考样品中的主要成分为所述基胶、所述氢氧化铝以及所述白炭黑，所述高温硫化硅橡胶参考样品还包括其他无机助剂成分。
所述高温硫化硅橡胶参考样品的数量大于或等于5个，可以理解地，理论上高温硫化硅橡胶参考样品的数量越多，后续步骤S3中建立的函数关系式越准确。在本实施例中，所述基胶的成分包括聚甲基乙烯基硅氧烷；所述高温硫化硅橡胶参考样品的数量为8个。
请参阅表1，为实施例提供的8个高温硫化硅橡胶参考样品的各成分的质量份数。
表1
Figure BDA0002363449700000041
Figure BDA0002363449700000051
根据表1中基胶、氢氧化铝、白炭黑以及其他无机助剂的质量份数计算出基胶、氢氧化铝、白炭黑以及其他无机助剂在所述高温硫化硅橡胶参考样品中的质量百分比(含量)，其结果如表2所示。
表2
样品 基胶 氢氧化铝 白炭黑 其他无机助剂
样品1 63.94％ 0％ 19.18％ 16.88％
样品2 53.65％ 16.09％ 16.09％ 14.17％
样品3 48.45％ 24.22％ 14.53％ 12.80％
样品4 39.00％ 39.00％ 11.70％ 10.30％
样品5 32.64％ 48.96％ 9.79％ 8.61％
样品6 34.92％ 52.37％ 3.49％ 9.22％
样品7 33.74％ 50.61％ 6.75％ 8.90％
样品8 31.61％ 47.41％ 12.64％ 8.34％
步骤S2：获取每一所述高温硫化硅橡胶参考样品的太赫兹波的吸收系数谱图，读取每一所述高温硫化硅橡胶参考样品在特定频率点的吸收系数值。
太赫兹波是一种特殊频段的电磁波，其频段范围位于微波与远红外热波之间，所述太赫兹波具有以下优良的物理特性：(1)脉宽在皮秒量级，具有很好的时间分辨率；(2)具有较好的穿透性；(3)光子能量低，不会对被测物产生有害电离；(4)很多被测物的转动或振动能级处在太赫兹频段，受到太赫兹波作用时产生特征响应。基于上述典型特征，因此利用太赫兹波检测高温硫化硅橡胶中成分的含量。
在本实施例中，获取上述8个所述高温硫化硅橡胶参考样品太赫兹波的吸收系数谱图，获取的所述吸收系数值请参阅图2。8个所述高温硫化硅橡胶参考样品各成分的含量不同，导致其吸收系数值也表现出不同程度的差异。
根据朗伯比尔定律，可以得到表达式(1)：
Figure BDA0002363449700000061
式中，α(ω)是每个高温硫化硅橡胶参考样品的吸收系数频谱，αi(ω)是组成所述高温硫化硅橡胶参考样品的第i种成分的吸收系数频谱，yi是组成该高温硫化硅橡胶参考样品的第i种成分在所述高温硫化硅橡胶参考样品中的含量。
定义所述高温硫化硅橡胶参考样品中的基胶、氢氧化铝、白炭黑以及其他无机助剂的含量分别为y1、y2、y3以及y4，所述高温硫化硅橡胶参考样品中各组分的吸收系数频谱分别为α1(ω)、α2(ω)、α3(ω)以及α4(ω)，则高温硫化硅橡胶参考样品的吸收系数频谱如表达式(2)：
α(ω)＝y1α1(ω)+y2α2(ω)+y3α3(ω)+y4α4(ω) (2)
当频率ω在太赫兹频段上任意选取时，上式实际上就可以展开并写成无数个对应频率的式子。因此，可推导求解出三种主要成分的含量(yi,i＝1,2,3)与高温硫化硅橡胶不同频率处吸收系数值α(ωj)(j＝1,2,3...,21,22)之间的数学关系如表达式(3)：
yi＝ki1α(ω1)+ki2α(ω2)+...+kinα(ωn)+bi (3)
在本实施例中，基于上述理论基础，对8个所述高温硫化硅橡胶参考样品的吸收系数频谱测试数据进行拟合，从而获得所述高温硫化硅橡胶参考样品主要成分的基本数学表达式。由于高频噪声及散射等因素，吸收系数频谱在较高频段的光谱一致性以及重复性不好，因此选取频率范围为0.2THz-1.1THz频段上的特定频率点处的吸收系数值作为自变量，三种主要成分的含量作为3个因变量进行拟合。所述特定频率点的数量大于或等于15个。在本实施例中，所述特定频率点的数量为22个，即以22个频率点处的吸收系数值作为22个自变量，三种主要成分的含量作为3个因变量进行拟合，采用偏最小二乘法进行拟合。其中，22个特定频率点分别为0.206THz、0.244THz、0.282THz、0.320THz、0.359THz、0.397THz、0.435THz、0.473THz、0.511THz、0.549THz、0.587THz、0.626THz、0.664THz、0.702THz、0.740THz、0.778THz、0.816THz、0.854THz、0.893THz、0.931THz、0.969THz以及1.007THz，每个高温硫化硅橡胶参考样品在所述22个特定频率点对应的自变量(xn，n＝1，2，3...21，22)和因变量(yi，i＝1，2，3)的数据如表3所示。
表3
Figure BDA0002363449700000071
Figure BDA0002363449700000081
步骤S3：建立所述成分与所述吸收系数值的函数关系式；
在本实施例中，将表3中的数据进行拟合，拟合结果如表4所示。
表4
Figure BDA0002363449700000082
Figure BDA0002363449700000091
将表4中的数据代入表达式(4)中：
yi＝bi+ki1x1+ki2x2+…+ki22x22 (4)
在上式中，x表示在每一所述特定频率点的吸收系数值，i取值范围1、2或3，j表示所述特定频率点的数量，第1行bi为计算表达式的常数值，第2到23行分别是x1、x2…x22的系数。y1、y2以及y3三个表达式的均方根误差分别为：R1＝1.8237e-5，R2＝3.7006e-5，R3＝4.1524e-5，即，通过该方法获得的主要成分的含量与真实值十分接近，预测误差极小。
步骤S4：提供一高温硫化硅橡胶待测样品，测定所述高温硫化硅橡胶待测样品的吸收系数频谱。
所述高温硫化硅橡胶待测样品与所述高温硫化硅橡胶参考样品中的基胶、氢氧化铝以及白炭黑的具体成分一致。
步骤S5：获取所述高温硫化硅橡胶待测样品在所述特定频率点的吸收系数值，根据所述函数关系式计算出所述高温硫化硅橡胶待测样品中所述成分的含量。
具体地，在太赫兹透射模式测定高温硫化硅橡胶待测样品的吸收系数频谱，从中读取所述高温硫化硅橡胶待测样品的吸收系数频谱在上述特定22个特定频率点处吸收系数值，将吸收系数值代入所述函数关系式中，分别计算出各种成分的含量。
本申请提供的高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法，通过建立每一主要成分与特定频率点所对应的吸收系数值之间的函数关系式，然后再通过测定高温硫化硅橡胶待测样品的吸收系数频谱，根据所述函数关系式，即可得知高温硫化硅橡胶待测样品中每一主要成分的含量，所述检测方法简单，且无需破坏高温硫化硅橡胶待测样品，实现无损检测。
以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供多个高温硫化硅橡胶参考样品，每一所述高温硫化硅橡胶参考样品中包含基胶、氢氧化铝以及白炭黑，多个所述高温硫化硅橡胶参考样品中所述基胶、所述氢氧化铝以及所述白炭黑的含量不同；
获取每一所述高温硫化硅橡胶参考样品的太赫兹波的吸收系数谱图，读取每一所述高温硫化硅橡胶参考样品在特定频率点的吸收系数值；
建立所述成分与所述吸收系数值的函数关系式；
提供一高温硫化硅橡胶待测样品，测定所述高温硫化硅橡胶待测样品的吸收系数频谱；以及
获取所述高温硫化硅橡胶待测样品在所述特定频率点的吸收系数值，根据所述函数关系式计算出所述高温硫化硅橡胶待测样品中所述成分的含量。
2.根据权利要求1所述的高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法，其特征在于，所述特定频率点选自频率范围0.2THz-1.1THz。
3.根据权利要求1所述的高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法，其特征在于，所述特定频率点的数量大于或等于15个。
4.根据权利要求3所述的高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法，其特征在于，所述特定频率点的数量为22个。
5.根据权利要求1所述的高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法，其特征在于，所述高温硫化硅橡胶参考样品的数量大于或等于5个。
6.根据权利要求1所述的高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法，其特征在于，所述高温硫化硅橡胶待测样品与所述高温硫化硅橡胶参考样品中的所述基胶、所述氢氧化铝以及所述白炭黑的具体成分一致。
7.根据权利要求6所述的高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法，其特征在于，所述基胶中包括聚甲基乙烯基硅氧烷。
8.根据权利要求1所述的高温硫化硅橡胶中成分含量的检测方法，其特征在于，定义yi(i＝1,2,3)分别为所述基胶、所述氢氧化铝以及所述白炭黑的含量，所述yi满足函数关系式：
yi＝bi+ki1x1+ki2x2+…+kijxj；
其中，x表示在每一所述特定频率点的吸收系数值，i表示高温硫化硅橡胶中成分种类，j表示所述特定频率点的数量，k表示所述特定频率点所测定的所述吸收系数值的系数，b表示每一所述成分种类的常数值。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102608057A (zh) * 2011-12-23 2012-07-25 中国计量学院 一种测定混合物中拉米夫定和齐多夫定含量的方法
CN105092513A (zh) * 2015-08-18 2015-11-25 中国计量学院 一种测定混合药物中的药物成分的含量的方法
CN108132226A (zh) * 2018-03-07 2018-06-08 桂林电子科技大学 橡胶补强剂炭黑的太赫兹光谱定量分析方法
CN110230987A (zh) * 2019-05-31 2019-09-13 四川省派瑞克斯光电科技有限公司 一种基于太赫兹时域光谱成像对橡胶复合材料的无损检测方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102608057A (zh) * 2011-12-23 2012-07-25 中国计量学院 一种测定混合物中拉米夫定和齐多夫定含量的方法
CN105092513A (zh) * 2015-08-18 2015-11-25 中国计量学院 一种测定混合药物中的药物成分的含量的方法
CN108132226A (zh) * 2018-03-07 2018-06-08 桂林电子科技大学 橡胶补强剂炭黑的太赫兹光谱定量分析方法
CN110230987A (zh) * 2019-05-31 2019-09-13 四川省派瑞克斯光电科技有限公司 一种基于太赫兹时域光谱成像对橡胶复合材料的无损检测方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
丁志龙: "太赫兹时域光谱用于混合物定性和定量分析", 《中国优秀硕博士学位论文全文数据库（硕士） 基础科学辑》 *
殷贤华 等: "Zernike矩在橡胶添加剂太赫兹光谱定量分析中的应用研究", 《光谱学与光谱分析》 *

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