1.2试验材料准备

在本次试验中准备5种不同浓度的NaCl盐溶液、2种混合种类盐溶液和4种CaSO4与NaCl配比的盐溶液作为液体表面张力和盐溶液在洁净表面上的接触角测试的试品。

在表面化学理论中，当绝大多数无机盐作为溶质时，溶液浓度提高，液体表面张力增大。为了模拟水在不同盐密的污层表面吸收盐分的情况，近似认为相同体积的液滴在不同污层表面的底面积相同并完全吸收底面积范围内的盐分，该底面积统一选用2μL的水在洁净表面上的底面积大小为0.025 cm2，再换算至0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 mg/cm2的5种盐密表面上的液滴浓度，分别为：0.0107、0.0214、0.0427、0.0641、0.0855 mol/L。

结合电力系统线路运行环境，对自然污秽分布和种类进行研究，得到两份混合成分盐溶液的离子成分配比，配置溶液的含盐质量与浓度为0.021 4 mol/L的50 mL的NaCl盐溶液相同。第一份模拟的是在经济发达地区交通繁忙路段附近的典型污秽成分，选用的盐为：NaNO3、KCl、NH4Cl、CaSO4，其相应的质量分数比为17.68：3.35：5.19：54.54；第二份模拟的是火电厂、煤矿和焦化厂等工业区附近典型污秽物成分，选用的盐为：NaCl、KCl、NH4Cl、CaSO4、MgSO4，相应的质量分数比为：74：10.6：2.98：66.34：2.1。

由于CaSO4是很多工业生产过程中的原材料或者是副产物，因此分析CaSO4成分的变化对于研究污层表面憎水性的变化有极大的意义。配置4份不同质量分数比例的NaCl和CaSO4盐溶液，配置的溶液的含盐质量与浓度为0.0214mol/L的NaCl盐溶液相同，配比选择为1：1、2：1、5：1、10：1。

憎水角测量所用的硅橡胶试片的尺寸为100 mm×100 mm×5 mm。试验中为了保证试片处于相同环境中，用清水对试片进行清洗，并用酒精擦拭后用无纺布擦干。本试验中的涂污方式采用固体层法中的定量涂刷法，根据IEC规程中的污层分级设置，选用灰密为0.5、3mg/cm2，盐密值选用0.05、0.1、0.2 mg/cm2，分别代表污秽程度为“中、重、非常重”的污秽等级。涂污之前先进行打灰处理，再将污液均匀涂抹在试片上。将涂污后的试片和洁净试片放入相同环境中，如图2所示。

本研究在憎水角测试仪中测量液滴的静态接触角，测量选用的液体体积为2。在相同的环境下每种液体在每种表面上分散测量12个点，取平均值。

图2不同污层染污情况

2盐溶液表面张力与其在洁净硅橡胶表面接触角的关系

2.1 NaCl盐溶液表面张力和接触角的关系

选用1.2节中准备的洁净硅橡胶试片和5种NaCl盐溶液，利用悬滴法测量液体表面张力，并测量其在洁净硅橡胶表面的接触角。

盐溶液的浓度、表面张力和测量的静态接触角的结果如表1所示。图3为空白组和五种盐溶液的摩尔浓度和接触角的关系曲线。

结果表明，随着盐溶液浓度增大，盐溶液的表面张力增大，且表面张力的增大呈逐渐饱和趋势。随着盐溶液浓度增大，盐溶液表面张力增大，其在洁净硅橡胶表面上的接触角也增大。

因此，对于NaCl盐溶液，当溶质的浓度发生变化时，盐溶液的表面张力和其在洁净表面的接触角的变化规律较为一致，同时对比表1和图3中数据可以发现，在浓度变化区间较小的范围内，NaCl盐溶液的摩尔浓度和表面张力的数值关系是近似直线的。

2.2多种混合盐溶液配方的表面张力对其在洁净硅橡胶表面接触角的影响

根据1.2中试验准备材料中的两份多种盐溶液配方和四种CaSO4和NaCl的质量分数配比的盐溶液，分别测量盐溶液的表面张力和其在洁净硅橡胶表面的接触角。

通过数据的对比，选择的盐配方的液滴的含盐质量与NaCl液滴的含盐质量相同，多种成分的盐溶液液体表面张力有微小降低，接触角有略微的升高。

对于四种CaSO4和NaCl的质量分数配比盐溶液在洁净硅橡胶表面的接触角的变化规律，由于总含盐质量不变而CaSO4的摩尔质量比NaCl大，因此当CaSO4的比例较小时，混合盐溶液的摩尔浓度比NaCl盐溶液的摩尔浓度更小，因此混合盐溶液的在洁净硅橡胶表面的接触角比NaCl盐溶液的接触角较小。而随着CaSO4的比例提高，混合盐溶液的表面张力增大，盐液滴在洁净硅橡胶表面的接触角升高。

因此，对于NaCl与CaSO4的混合盐溶液，CaSO4的含量增加，盐溶液表面张力增大，其在洁净表面的接触角也增大，两者变化规律一致。