CN101445396A - 一种瓷绝缘子表面超疏水性涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种瓷绝缘子表面超疏水性涂层的制备方法，该方法以正硅酸乙酯为前躯体，无水乙醇为熔剂，在碱性催化的条件下，制备出二氧化硅溶胶，并加入硅烷偶联剂，对其进行改性处理；瓷绝缘子表面清洁处理后，浸入改性的二氧化硅溶胶中进行提拉法镀膜，形成一次涂层，得到具有类似于芋头叶子的微纳米级粗糙结构。干燥后再浸入加成型液体硅橡胶溶胶中提拉法二次镀膜，然后放入烘箱中100－120摄氏度热处理。一次涂层微纳米级粗糙结构经过具有低表面能的液体硅橡胶二次镀膜修饰，得到透明的超疏水性涂层。

Description

一种瓷绝缘子表面超疏水性涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种超疏水性界面的制备方法，特别涉及一种用于高压瓷绝缘子表面防水，防污秽，防闪络涂层的制备方法，该超疏水性涂层也可适用于玻璃表面。
背景技术
超疏水性(表面静态接触角大于150度)涂层具有防水、防污染、防氧化、自清洁等性能，因而备受人们的关注，近年来人们对材料表面的疏水性能研究越来越重视，已经制备出了许多超疏水性涂层。但是，这些涂层有的制备方法工艺复杂，有的成本昂贵。而且需要使用苛刻的化学条件和工艺，或者不能进行大范围的制备。对于基体材料也有限制，如在高压瓷绝缘子表面进行超疏水性涂层的研究目前并未见有公开报道。瓷绝缘子结构形式是多样复杂的，而目前存在的主要问题是控制其污层问题，使瓷绝缘子表面由亲水性变为超疏水性。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高压瓷绝缘子表面超疏水涂层的制备方法。该方法工艺简单，易于大规模生产，涂层透明度好，还可以用于玻璃表面，解决玻璃表面的超疏水性问题。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种瓷绝缘子表面超疏水性涂层的制备方法，包括下述步骤：
(1)以正硅酸乙酯为前躯体，无水乙醇为熔剂，在碱性催化的条件下，按照正硅酸乙酯：无水乙醇：氨水＝1：20：1的质量比混合后，在30-65℃温度下搅拌，制备出二氧化硅溶胶；
(2)将步骤(1)的二氧化硅溶胶进行改性处理，加入5-10wt％的硅烷偶联剂，在室温下搅拌，然后进行真空除泡处理；
(3)对瓷绝缘子表面进行清洁处理，在含有3wt％硅烷偶联剂的甲醇溶液中浸渍5-10分钟，取出后自然晾干；
(4)将瓷绝缘子在步骤(2)改性的二氧化硅溶胶中进行提拉法镀膜，在瓷绝缘子表面形成一次涂层，自然晾干后放入烘箱中100-120摄氏度热处理；
(5)将加成型室温硫化液体硅橡胶按10：1的质量比加入固化剂，并进行真空除泡处理；90
(6)把步骤(4)制备好一次涂层的瓷绝缘子浸入到步骤(5)已加入固化剂的加成型液体硅橡胶溶胶中提拉法再次镀膜，然后放入烘箱中100-120摄氏度热处理，得到表面平整透明的超疏水性涂层。
上述方法中，所述步骤(2)中的硅烷偶联剂可采用N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或Coatosil1770GE。所述步骤(3)中的硅烷偶联剂采用N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。所述步骤(5)中的固化剂为1，2，二氨基环己烷。
本发明根据疏水性原理，利用溶胶凝胶技术，采用简单的提拉法镀膜，仿照自然界的具有超疏水性的生物的结构与性质，自行配制了硅溶胶，并且加入偶联剂使其改性，并在瓷绝缘子表面成膜，构建出与自然界芋头叶子相似的微纳米级粗糙结构，然后再利用具有低表面能的硫化液体硅橡胶进行二次涂膜修饰，并通过简单热处理得到了平整透明的超疏水性涂层。
附图说明
图1为瓷绝缘子表面水滴接触状态对比照片。其中，图1(a)为未镀膜瓷绝缘子表面水滴的接触状态；图1(b)为镀膜后瓷绝缘子表面水滴的接触状态。
具体实施方式
实施例1
(1)以正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体，无水乙醇为熔剂，按照正硅酸乙酯：无水乙醇：氨水＝1：20：1的质量比混合后，在50℃温度下搅拌，制备出二氧化硅溶胶；
(2)二氧化硅溶胶进行改性处理，加入8wt％的N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，在室温下搅拌。然后进行真空除泡处理；
(3)对瓷绝缘子表面进行清洗，在含有3wt％N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的甲醇溶液中浸渍5分钟，取出后自然晾干；
(4)将瓷绝缘子在改性的二氧化硅溶胶中进行提拉法镀膜，在瓷绝缘子表面形成一次涂层，自然晾干后放入烘箱中110摄氏度热处理；
(5)将加成型室温硫化液体硅橡胶按10：1的质量比加入固化剂DACH(1，2，二氨基环己烷)，并进行真空除泡处理；
(6)把步骤制备好一次涂层的瓷绝缘子浸入到已加入固化剂的加成型液体硅橡胶溶胶中提拉法再次镀膜，然后放入烘箱中100摄氏度热处理，得到表面平整透明的超疏水性涂层。
实施例2
(1)以正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体，无水乙醇为熔剂，按照正硅酸乙酯：无水乙醇：氨水＝1：20：1的质量比混合后，在65℃温度下搅拌，制备出二氧化硅溶胶；
(2)二氧化硅溶胶进行改性处理，加入10wt％的环氧基硅烷偶联剂Coatosil1770GE，在室温下搅拌。然后进行真空除泡处理；
(3)对瓷绝缘子表面进行清洗，在含有3wt％N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的甲醇溶液中浸渍10分钟，取出后自然晾干；
(4)将瓷绝缘子在改性的二氧化硅溶胶中进行提拉法镀膜，在瓷绝缘子表面形成一次涂层，自然晾干后放入烘箱中100摄氏度热处理；
(5)将加成型室温硫化液体硅橡胶按10：1的质量比加入固化剂DACH(1，2，二氨基环己烷)，并进行真空除泡处理；
(6)把步骤制备好一次涂层的瓷绝缘子浸入到已加入固化剂的加成型液体硅橡胶溶胶中提拉法再次镀膜，然后放入烘箱中120摄氏度热处理，得到表面平整透明的超疏水性涂层。
实施例3
(1)以正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体，无水乙醇为熔剂，按照正硅酸乙酯：无水乙醇：氨水＝1：20：1的质量比混合后，在30℃温度下搅拌，制备出二氧化硅溶胶；
(2)二氧化硅溶胶进行改性处理，加入5wt％的N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，在室温下搅拌。然后进行真空除泡处理；
(3)对瓷绝缘子表面进行清洗，在含有3wt％N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的甲醇溶液中浸渍5分钟，取出后自然晾干；
(4)将瓷绝缘子在改性的二氧化硅溶胶中进行提拉法镀膜，在瓷绝缘子表面形成一次涂层，自然晾干后放入烘箱中120摄氏度热处理；
(5)将加成型室温硫化液体硅橡胶按10：1的质量比加入固化剂DACH(1，2，二氨基环己烷)，并进行真空除泡处理；
(6)把步骤制备好一次涂层的瓷绝缘子浸入到已加入固化剂的加成型液体硅橡胶溶胶中提拉法再次镀膜，然后放入烘箱中110摄氏度热处理，得到表面平整透明的超疏水性涂层。
如图1所示，镀膜(实施例1)前后的瓷绝缘子表面的静态接触角大大提高，表面由亲水性变成超疏水性。镀膜前陶瓷的表面静态接触角分别为28.4度，镀膜后静态接触角为154.7°。且涂层表面平整均匀，透明度好，使得瓷绝缘子表面的电性能优良，满足高压绝缘子的要求。

Claims (4)

1、一种瓷绝缘子表面超疏水性涂层的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)以正硅酸乙酯为前躯体，无水乙醇为熔剂，在碱性催化的条件下，按照正硅酸乙酯：无水乙醇：氨水＝1：20：1的质量比混合后，在30-65℃温度下搅拌，制备出二氧化硅溶胶；
(2)将步骤(1)的二氧化硅溶胶进行改性处理，加入5-10wt％的硅烷偶联剂，在室温下搅拌，然后进行真空除泡处理；
(3)对瓷绝缘子表面进行清洁处理，在含有3wt％硅烷偶联剂的甲醇溶液中浸渍5-10分钟，取出后自然晾干；
(4)将瓷绝缘子在步骤(2)改性的二氧化硅溶胶中进行提拉法镀膜，在瓷绝缘子表面形成一次涂层，自然晾干后放入烘箱中100-120摄氏度热处理；
(5)将加成型室温硫化液体硅橡胶按10：1的质量比加入固化剂，并进行真空除泡处理；
(6)把步骤(4)制备好一次涂层的瓷绝缘子浸入到步骤(5)已加入固化剂的加成型液体硅橡胶溶胶中提拉法再次镀膜，然后放入烘箱中100-120摄氏度热处理，得到表面平整透明的超疏水性涂层。
2、如权利要求1所述的瓷绝缘子表面超疏水性涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的硅烷偶联剂可采用N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或Coatosil1770GE。
3、如权利要求1所述的瓷绝缘子表面超疏水性涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的硅烷偶联剂采用N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
4、如权利要求1所述的瓷绝缘子表面超疏水性涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的固化剂为1，2，二氨基环己烷。
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