CN103280281B - 一种防污闪绝缘子的制备方法 - Google Patents

一种防污闪绝缘子的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种防污闪绝缘子的制备方法，其包括步骤：首先将偏钛酸按照比例加入到去离子水中混合搅拌；将混合溶液按比例缓慢加入双氧水，然后搅拌后得到溶胶前驱液，将上述溶胶前驱液按照比例加入SiO2溶胶混合后搅拌均匀得到复合溶胶；原子百分比的量向上述溶胶中加入钒掺杂源后搅拌溶解，经喷涂或者浸涂的方式在刚刚制备完成的普通瓷质绝缘子表面涂膜；最后经烘干后，进行热处理后即得到与基体附着良好的防污闪绝缘子。采用本发明制备的防污闪绝缘子在太阳光下具有良好的光催化自清洁性能，可以在有效防止污闪事件发生的同时起到净化空气美化环境的作用。

Description

一种防污闪绝缘子的制备方法
技术领域：
本发明属于无机材料和电力领域，涉及防污闪绝缘子的制备方法。
背景技术
瓷质绝缘子作为一种传统的无机绝缘材料，由于具有良好的绝缘性能、足够的电气强度和机械强度，在电力输送系统中占有重要地位。然而随着环境污染的日益严重，输电线路中越来越多的绝缘子因表面积存各种污秽而导致污闪事故频发。
纳米TiO2自清洁薄膜由于可以在紫外光照射下同时具有光催化和超亲水性能，因而通过在瓷绝缘子釉料表面涂敷一层TiO2薄膜，通过光照即能使附着在绝缘子表面的污秽氧化分解而不易在表面牢固附着，在外部风力、水淋冲刷或者重力等的作用下，会自动从绝缘子表面剥落，实现绝缘子表面自动清洁、成为解决绝缘子污闪事故的有效途径之一。但是不做掺杂改性处理的TiO2自清洁薄膜只能在紫外光的照射下才具有光催化自清洁性能，而紫外光在太阳光中只占不到5％，因而通过掺杂和复合半导体材料来扩展光响应的同时提高光催化性能，从而提高其在太阳光下的亲水和自清洁性能将十分有效。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低廉且光催化自清洁性能良好的防污闪绝缘子的制备方法。
发明是通过以下技术方案实现：
1、将偏钛酸与去离子水按照0.1～2mol偏钛酸每L离子水的比例添加，混合搅拌15～90min得到混合溶液；
2、将上述混合溶液中在25～60℃条件下，按照摩尔比为钛离子：双氧水＝1：(1～10)的比例缓慢加入双氧水，然后搅拌0.5～3h后得到溶胶前驱液，将上述溶胶前驱液按照钛离子：SiO2溶胶质量比为(0.5～5)：1的比例混合后搅拌均匀得到复合溶胶；
3、按0.1～5％的原子百分比的量向上述溶胶中加入钒掺杂源后搅拌溶解后得到了掺杂的涂膜前驱液，使用浸涂或者喷涂工艺在刚刚制备完成的普通瓷绝缘子表面涂膜处理；
4、最后将涂膜处理完成的绝缘子样品在100～160℃烘干30～90min后，在350-600℃热处理后即得到与基体附着良好的防污闪绝缘子。
进一步的，所述的钒掺杂源为草酸钒、柠檬酸钒、酒石酸钒、醋酸钒、乙二酸钒中的一种或几种的混合物。
所述的SiO2溶胶中SiO2的固含量为5～40wt％。
本发明所述的制备方法适用于低压及高压的瓷质绝缘子表面处理。
本发明提出了在绝缘子表面实现低成本且自清洁性能良好的可见光响应钒掺杂自清洁薄膜的制备的工艺方法，使得所制备的绝缘子在光照的条件下即能使附着在绝缘子表面的污秽氧化分解而不易在表面牢固附着，然后通过外部风力、水淋冲刷或者重力等的作用下，自动从绝缘子表面剥落，实现绝缘子表面自动清洁从而有效防止绝缘子污闪事故的发生。采用本发明制备的防污闪绝缘子在太阳光下具有良好的光催化自清洁性能，可以在有效防止污闪事件发生的同时起到净化空气美化环境的作用。
附图说明
图1为：实施例1所制备样品表面的FESEM图片；
图2为：实施例2所制备样品断面的FESEM图片；
图3为：实施例1到4号样品裁切后在日光灯下对200ml浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液的降解数据示意图；
图4为：实施例1到3号样品裁切后小块样品在中午12点至13点的日光下接触角的变化情况示意图。
具体实施方式
实施例1：
将偏钛酸与去离子水按照0.1mol/L的浓度混合搅拌15min得到混合溶液；将上述混合溶液中在25℃条件下，按照摩尔比为钛离子：双氧水＝1：1的比例缓慢加入双氧水，得到溶胶前驱液，将上述溶胶前驱液按照钛离子：SiO2溶胶(SiO2含量为20wt％)质量比为1：1的比例混合后搅拌均匀得到复合溶胶；按5％的原子百分比的量向上述溶胶中加入草酸钒后搅拌溶解，经喷涂的方式在刚刚制备完成的瓷绝缘子表面涂膜；最后负载完成的薄膜经120℃烘干30min后，在350℃热处理后即得到与基体附着良好的防污闪绝缘子。图1为实施例1所制备样品表面的FESEM图片，由图可见膜层十分均匀，由尺寸为10纳米的氧化钛颗粒和60nm左右的二氧化硅颗粒组成。图3为：实施例1到4号样品裁切后在日光灯下对200ml浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液的降解数据示意图，如图所示：实施例1到4号样品裁切后50×50mm小块样品在日光灯下对200ml浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液的降解数据，由图可见，各实施例制备样品对亚甲基蓝均有一定降解效果。图4为：实施例1到3号样品裁切后小块样品在中午12点至13点的日光下接触角的变化情况示意图，由图可见，样品对水的接触角均可在光照60分钟后降至10度以下，显示出了良好的亲水性能。
实施例2：
将偏钛酸与去离子水按照2mol/L的浓度混合搅拌90min得到混合溶液；将上述混合溶液中在40℃条件下，按照摩尔比为钛离子：双氧水＝1：5的比例缓慢加入双氧水，然后搅拌3h后得到溶胶前驱液，将上述溶胶前驱液按照钛离子：SiO2溶胶(SiO2含量为40wt％)质量比为0.5：1的比例混合后搅拌均匀得到复合溶胶；按0.1％的原子百分比的量向上述溶胶中加入柠檬酸钒后搅拌溶解后得到了掺杂的涂膜前驱液，使用浸涂工艺在刚刚制备完成的瓷绝缘子表面涂膜，涂膜完成后的绝缘子样品在140℃下烘干20min后，在600℃热处理后即得到与基体附着良好的防污闪绝缘子。图2为：实施例2所制备样品断面的FESEM图片，由图可见膜层厚度约为480nm。图3为：实施例1到4号样品裁切后在日光灯下对200ml浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液的降解数据示意图，如图所示：实施例1到4号样品裁切后50×50mm小块样品在日光灯下对200ml浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液的降解数据，由图可见，各实施例制备样品对亚甲基蓝均有一定降解效果。图4为：实施例1到3号样品裁切后小块样品在中午12点至13点的日光下接触角的变化情况示意图，由图可见，样品对水的接触角均可在光照60分钟后降至10度以下，显示出了良好的亲水性能。
实施例3：
将偏钛酸与去离子水按照0.5mol/L的浓度混合搅拌30min得到混合溶液；将上述混合溶液中在60℃条件下，按照摩尔比为钛离子：双氧水＝1：10的比例缓慢加入双氧水，然后搅拌0.5h后得到溶胶前驱液，将上述溶胶前驱液按照钛离子：SiO2溶胶(SiO2含量为5wt％)质量比为5：1的比例混合后搅拌均匀得到复合溶胶；按1％的原子百分比的量向上述溶胶中加入醋酸钒后搅拌溶解后得到了掺杂的涂膜前驱液，使用浸涂工艺在刚刚制备完成的瓷绝缘子表面涂膜，涂膜完成后的绝缘子样品在120℃下烘干60min后，在550℃热处理后即得到与基体附着良好的防污闪绝缘子。图3为：实施例1到4号样品裁切后在日光灯下对200ml浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液的降解数据示意图，根据实施例1到4号样品裁切后50×50mm小块样品在日光灯下对200ml浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液的降解数据，由图可见，各实施例制备样品对亚甲基蓝均有一定降解效果，其中实施例3制备样品可以在6小时降解90％以上的亚甲基蓝，说明样品有着良好的光催化性能。图4为：实施例1到3号样品裁切后小块样品在中午12点至13点的日光下接触角的变化情况示意图，由图可见，样品对水的接触角均可在光照60分钟后降至10度以下，显示出了良好的亲水性能。
实施例4：
将偏钛酸与去离子水按照1mol/L的浓度混合搅拌60min得到混合溶液；将上述混合溶液中在50℃条件下，按照摩尔比为钛离子：双氧水＝1：8的比例缓慢加入双氧水，然后搅拌2h后得到溶胶前驱液，将上述溶胶前驱液按照钛离子：SiO2溶胶(SiO2含量为30wt％)质量比为3：1的比例混合后搅拌均匀得到复合溶胶；按3％的原子百分比的量向上述溶胶中加入酒石酸钒后搅拌溶解后得到了掺杂的涂膜前驱液，使用喷涂工艺在刚刚制备完成的瓷绝缘子表面涂膜，涂膜完成后的绝缘子样品在160℃下烘干30min后，在450℃热处理后即得到与基体附着良好的防污闪绝缘子。

Claims (2)

1.一种用于防污闪绝缘子的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
1） 首先将偏钛酸按照0.1~2mol/L的浓度加入到去离子水中，混合搅拌15~90min；
2）在25~60℃条件下，按照摩尔比为钛离子：双氧水=1：（1~10）的比例向上述混合溶液中缓慢加入双氧水，然后搅拌0.5~3h后得到溶胶前驱液，将上述溶胶前驱液按照钛离子： SiO2溶胶的质量比为（0.5~5）：1的比例混合后搅拌均匀得到复合溶胶；所用的SiO2溶胶中SiO2的固含量为5~40wt%；
3） 按0.1~5%的原子百分比的量向上述溶胶中加入钒掺杂源后搅拌溶解，经喷涂或者浸涂的方式在刚刚制备完成的普通瓷质绝缘子表面涂膜；所述的钒掺杂源为草酸钒、柠檬酸钒、酒石酸钒、醋酸钒中的一种或几种的混合物；
4）最后将涂膜处理完成的绝缘子样品在100~160℃烘干30~90min后，在350-600℃热处理后即得到与基体附着良好的防污闪绝缘子。
2.根据权利要求1所述的用于防污闪绝缘子的制备方法，其特征在于：所述的制备方法适用于低压及高压的瓷质绝缘子表面处理。
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