CN102503582B - 一种耐大电流冲击的无机-有机复合绝缘涂层的制备方法 - Google Patents

一种耐大电流冲击的无机-有机复合绝缘涂层的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐大电流冲击的无机-有机复合绝缘涂层的制备方法，属于电阻片用绝缘涂层制备技术领域。其特点在于先在电阻片表面制备一层致密均匀的无机绝缘涂层，原料包括：ZnO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、WO3，各原料均为纳米粉体，在有机硅涂料加入纳米Al2O3改性，然后涂布于制备完成的无机涂层表面，烧结，从而获得所需的无机-有机复合绝缘涂层。该涂层综合电学性能优异，具有很高的耐大电流冲击性能和很强的附着力。

Description

一种耐大电流冲击的无机-有机复合绝缘涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐大电流冲击的无机-有机复合绝缘涂层的制备方法，具体适用于高压输电线路用的避雷器电阻片，属于电阻片绝缘涂层制备技术领域。
背景技术
氧化锌压敏电阻片是一种功能型复合陶瓷材料，由于其具有良好的电阻非线性、通流容量大、漏电流小等特点，被广泛的应用于电力输送系统的保护设备避雷器中，用于吸收电力输送线路的过电压能量、限制过电压幅值。
电阻片耐受大电流冲击能力是其重要的特性参数之一。当脉冲大电流的持续时间较短时，则会出现沿面闪络破坏。因此，要提高电阻片耐受陡波大电流冲击能力，必须通过涂覆侧面绝缘保护层来解决沿面闪络问题。目前，国内外大致有两种侧面绝缘保护方法，一种是有机绝缘涂层，一种是有机绝缘涂层。
无机侧面绝缘层釉具有结合牢、 耐老化的特点，在不影响电阻片本身伏安特性的前提下，可提高短波放电容量，改善耐潮、耐电弧、耐电晕性能；无机侧面绝缘层釉使用温度高，扩大了氧化锌电阻片的使用范围。有机涂层主要以环氧涂料和有机硅涂料为主。环氧涂料是由绝缘性能良好的环氧树脂和固化剂作为绝缘基体，加入适量的填料（调节膨胀系数），稀释剂（调整釉浆稠度）以及着色剂等组成。环氧系有机物，是常见的电阻片侧面绝缘材料，具有优良的成型特性，易与固体或其它物体混合，粘结度很高，收缩性较小。还具有优良的化学稳定性、对各种化学药品有优异的抵抗能力，有较小的吸水率和优良的电绝缘性能，在一定程度上加强了侧面绝缘强度。
但是，传统的方法中，单独采用无机或有机绝缘涂层，均存在各自的缺陷，如无机涂层憎水性弱，可能因吸潮而降低绝缘性能，而有机涂层耐高温性能较差，与电阻片基体结合不紧密，很多新开发的有机涂层在这方面稍微有所改善，但是相对价格昂贵，从而限制了其大规模的工业应用。
为改进以上问题，本发明采用纳米技术工艺，先在电阻片侧面制备一层致密均匀的无机绝缘涂层，然后在无机涂层表层涂布一种新型有机改性复合涂层，从而获得具有耐大电流冲击性能的无机-有机复合绝缘涂层。
发明内容
本发明的目的，就是采用纳米技术工艺，提供一种可耐大电流冲击的无机-有机复合绝缘涂层的制备方法。
本发明采用的技术方案，其主要特征包含以下制备工艺过程和步骤：
 （1）配方按摩尔百分比配制，具体组分包含：ZnO：75-83%，SiO2：7-12%，Al2O3：3-7%，Fe2O3：0.5-5%，WO3：1-4%，以上各原料均为纳米级，平均粒径为20-50nm；
    （2）按以上配方称取各原料，然后放入球磨机中湿磨10-13h，粉磨后的浆料放置在70℃烘箱中烘干2h；
（3）将上步制备的粉体，加入3 wt%的甲基纤维素，混合均匀，然后涂布于电阻片侧面，厚度约0.1-0.4mm，涂布完成后放入加热炉加热60-100min，温度控制为900-1000℃；
（4）按重量百分比，在有机硅涂料中加入纳米Al2O3粉体，有机硅涂料：Al2O3粉体为20:1，将两者放入球磨机中球磨8-10h；
（5）将上步球磨后的有机硅复合涂料均匀涂布于已烧结完毕的电阻片无机涂层表面，厚度约0.1-0.3mm，涂布完成后放入加热炉加热60-120min，温度控制为200-300℃，从而获得可耐大电流冲击的无机-有机复合绝缘涂层。
本发明所使用的原料均为纳米粉体，有利于形成均匀致密的无机涂层，此外，改性后的有机涂层，具有良好的憎水性，同时克服耐高温性能不足等缺点，无机-有机复合绝缘涂层，结合力紧密，具有耐大电流冲击等优异性能。
具体实施方式
本发明的具体实施叙述于下：
实施例1
 （1）配方按摩尔百分比配制，具体组分包含：ZnO：78%，SiO2：11%，Al2O3：5%，Fe2O3：3%，WO3：3%，以上各原料均为纳米级，平均粒径为40nm；
    （2）按以上配方称取各原料，然后放入球磨机中湿磨10h，粉磨后的浆料放置在70℃烘箱中烘干2h；
    （3）将上步制备的粉体，加入质量百分比3%的甲基纤维素，混合均匀，然后涂布于电阻片侧面，厚度约0.2mm，涂布完成后放入加热炉加热100min，温度控制为1000℃；
    （4）按重量百分比，在有机硅涂料中加入纳米Al2O3粉体，有机硅涂料：Al2O3粉体为20:1，将两者放入球磨机中球磨8h；
    （5）将上步球磨后的有机硅复合涂料均匀涂布于已烧结完毕的电阻片无机涂层表面，厚度约0.2mm，涂布完成后放入加热炉加热120min，温度控制为300℃，从而获得可耐大电流冲击的无机-有机复合绝缘涂层。
对复合涂层进行电学性能测试，结果列于表1中。
实施例2
（1）配方按摩尔百分比配制，具体组分包含：ZnO：80%，SiO2：9%，Al2O3：5%，Fe2O3：3%，WO3：3%，以上各原料均为纳米级，平均粒径为40nm；
   （2）按以上配方称取各原料，然后放入球磨机中湿磨10h，粉磨后的浆料放置在70℃烘箱中烘干2h；
   （3）将上步制备的粉体，加入质量百分比3%的甲基纤维素，混合均匀，然后涂布于电阻片侧面，厚度约0.2mm，涂布完成后放入加热炉加热100min，温度控制为1000℃；
   （4）按重量百分比，在有机硅涂料中加入纳米Al2O3粉体，有机硅涂料：Al2O3粉体为20:1，将两者放入球磨机中球磨8h；
   （5）将上步球磨后的有机硅复合涂料均匀涂布于已烧结完毕的电阻片无机涂层表面，厚度约0.2mm，涂布完成后放入加热炉加热120min，温度控制为300℃，从而获得可耐大电流冲击的无机-有机复合绝缘涂层。
对复合涂层进行电学性能测试，结果列于表1中。
实施例3
（1）配方按摩尔百分比配制，具体组分包含：ZnO：81%，SiO2：9%，Al2O3：4%，Fe2O3：3%，WO3：3%，以上各原料均为纳米级，平均粒径为40nm；
   （2）按以上配方称取各原料，然后放入球磨机中湿磨10h，粉磨后的浆料放置在70℃烘箱中烘干2h；
   （3）将上步制备的粉体，加入质量百分比3%的甲基纤维素，混合均匀，然后涂布于电阻片侧面，厚度约0.2mm，涂布完成后放入加热炉加热100min，温度控制为1000℃；
   （4）按重量百分比，在有机硅涂料中加入纳米Al2O3粉体，有机硅涂料：Al2O3粉体为20:1，将两者放入球磨机中球磨8h；
   （5）将上步球磨后的有机硅复合涂料均匀涂布于已烧结完毕的电阻片无机涂层表面，厚度约0.2mm，涂布完成后放入加热炉加热120min，温度控制为300℃，从而获得可耐大电流冲击的无机-有机复合绝缘涂层。
对复合涂层进行电学性能测试，结果列于表1中。
表1  本发明制备的电阻片侧面无机-有机复合绝缘涂层的电学性能测试结果：
  实施例1 实施例2 实施例3
4/10μs耐大电流冲击性能最大耐受值（kA） 78 82 79
附着力 0 0 0
实例证明利用本发明技术制备的无机-有机复合绝缘涂层，结合力紧密，同时具有很高的耐大电流冲击性能。

Claims (1)

1.一种耐大电流冲击的无机-有机复合绝缘涂层的制备方法，其特征在于该方法具有以下工艺步骤：
 （1）配方按摩尔百分比配制，具体组分包含：ZnO：75-83%，SiO2：7-12%，Al2O3：3-7%，Fe2O3：0.5-5%，WO3：1-4%，以上各原料均为纳米级，平均粒径为20-50nm；
    （2）按以上配方称取各原料，然后放入球磨机中湿磨10-13h，粉磨后的浆料放置在70℃烘箱中烘干2h；
（3）将上步制备的粉体，加入3 wt%的甲基纤维素，混合均匀，然后涂布于电阻片侧面，厚度0.1-0.4mm，涂布完成后放入加热炉加热60-100min，温度控制为900-1000℃；
（4）按重量百分比，在有机硅涂料中加入纳米Al2O3粉体，有机硅涂料：Al2O3粉体为20:1，将两者放入球磨机中球磨8-10h；
（5）将上步球磨后的有机硅复合涂料均匀涂布于已烧结完毕的电阻片无机涂层表面，厚度0.1-0.3mm，涂布完成后放入加热炉加热60-120min，温度控制为200-300℃，从而获得可耐大电流冲击的无机-有机复合绝缘涂层。
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