CN104134499A - 一种高压复合绝缘子 - Google Patents
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Abstract
为了克服现有技术中存在的抗结冰能力不足以及抗积垢能力随着时间推移迅速消失的问题，本发明提供了一种高压复合绝缘子，所述绝缘子由陶瓷基体，热敏电阻材料层，光催化纳米材料层构成。本发明的绝缘子具有较好的抗结冰性能和抗积垢性能。本发明的表面涂敷层不仅涂层与本体粘附牢固，不易脱落，而且热敏电阻材料层在雨雪天气下利用微弱的泄露电流产生热量，从而减少了在绝缘子表面发生覆冰。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂有防水防冰涂层的防污高压复合绝缘子及其制备方法。
背景技术
输电线路中的绝缘子在使用中一般是裸露在空气中，空气中的微尘颗粒、盐碱颗粒、鸟粪、硫氮氧化物等物质会吸附在绝缘子的表面，从而降低绝缘子的击穿电压。自然的雨雪雾霾等天气会使得沾附在绝缘子表面的污秽物吸附潮气，从而进一步增大表面的泄露电流，引发污闪。
常用的绝缘子防污闪措施包括，定期清洗或清扫积污，增大爬电比距，喷涂防污涂料等。其中喷涂防污材料是有效解决绝缘子污闪的主要措施。防污涂料具有较好的憎水性以及憎水迁移性，其实施比较方便，且具有较好的防治污闪功能。
超疏水表面处理经过多年的研究，其理论和制备方法都已经比较完善。超疏水表面形成的两个必要因素：表面化学物质具有一定的疏水性；结构表面具有多重粗糙度。表面经过物理、化学方法处理后可以呈现微纳米复合的微结构表面，这样可以保证固液接触面积占其接触地面的投影面积的比例最小，也就有利于形成疏水表面。
CN1136060公开了一种用于高压输变电设备中瓷瓶上的防污闪涂料。该涂料以甲基三乙氧基硅烷改性的聚偏氟乙烯树脂为成膜物质，以N－(β－氨乙基)－γ－氨丙基三乙氧基硅烷为活性稀释剂，两组分充分混合而组成。具有活性基团的涂料在常温固化时与瓷瓶釉面形成的稳定化学键使得涂层界面获得优良的耐老化性能，且涂层表面具有良好的自洁性和重涂性。
CN1273422提供一种不降低机械强度、提高绝缘击穿强度即闪络强度的高压用瓷绝缘子，包括：瓷绝缘子本体；主要含有设在瓷绝缘子本体表面上的高介电常数晶体、由瓷质原料构成的第一涂覆层2；由设在第一涂覆层2表面上的釉子构成的第二涂覆层3。所述方法是在绝缘子本体表面烧制一层无机半导体的釉质层以提高绝缘子的抗污闪能力。
CN102503170公开了一种本发明公开了一种应用于绝缘子防污闪的新型纳米TiO2/PTFE杂化氟碳涂料，由组分一和组分二构成，其中，所述组分一包括以下重量份组分：氟碳树脂10～65、金红石型纳米TiO23-20、氟硅烷改性剂0.75-5、聚四氟乙烯纳米粉10-25、助剂0.5-5、混合溶剂20-45、催化剂0.01-0.5；所述组分二包括以下重量份组分和含量范围：固化剂50-100、混合溶剂0-50。
CN102503170公开了一种用于绝缘子防冰闪的超疏水性涂层，同时还公开了一种防冰闪绝缘子及其制备方法。所述用于绝缘子防冰闪的超疏水性涂层由设置在绝缘子外表面的SiO2膜层和设置在所述SiO2膜层上的含氟有机物膜层构成，该超疏水性涂层具有荷叶型超疏水性能。本发明提供的用于绝缘子防冰闪的超疏水性涂层模拟荷叶表面的结构，SiO2膜层具有微纳米结构，含氟有机物膜层的表面能低，相当于荷叶表面的蜡状物层。
现有技术中的绝缘子虽然都不同程度的解决了水汽附着的问题，但是遇到冻雨以及寒冷天气，对于减少覆冰都没有很好解决，都存在抗结冰能力不足以及抗积垢能力随着时间推移迅速消失等问题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的抗结冰能力不足以及抗积垢能力随着时间推移迅速消失的问题，本发明提供了一种高压复合绝缘子，所述绝缘子由陶瓷基体，热敏电阻材料层，光催化纳米材料层构成。本发明的绝缘子具有较好的抗结冰性能和抗积垢性能。本发明申请人经过反复的挑选和实验，研究出的表面涂敷层不仅涂层与本体粘附牢固，不易脱落，而且热敏电阻材料层在雨雪天气下利用微弱的泄露电流产生热量，从而减少了在绝缘子表面发生覆冰。
本发明的技术方案如下：
一种高压复合绝缘子，所述绝缘子由陶瓷基体，热敏电阻材料涂层，光催化纳米材料涂层构成。
优选热敏电阻材料是稀土元素改性的BaTiO3，其组成为(Ba1-x-1.5y-1.5zSrxYyLaz)TiO3，其中x是0.02-0.05，y是0.01-0.03，z是0.02-0.05。
所述热敏电阻材料层可以通过高频溅射法或者涂敷法成膜。
当采用涂敷法成膜时，所述热敏电阻材料经过球磨处理，粒径为600-800目。
所述热敏电阻材料的涂敷法成膜是将改性的BaTiO3材料粉末与乙酸乙酯、硅酸钠、无水乙醇按照10-20:40-60:20-30:50-100的质量比混合，经过搅拌，超声波分散处理3-5h，即可得到改性的BaTiO3材料涂料。将所述涂料涂敷在绝缘子表面并在400-600℃下煅烧1-3h。优选的，所述改性的BaTiO3材料涂料还包含助溶剂如丙酮、甲苯、异丙醇；固化剂如甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、氟化丙烯酸酯；以及本领域常见的涂料添加剂如杀菌剂、消泡剂等。
所述光催化纳米材料包含纳米二氧化钛，纳米二氧化钛的粒径为10-100nm。
所述光催化纳米层可以采用涂敷的方式成膜，其包括以下步骤：将纳米二氧化钛、聚四氟乙烯纳米粉、乙酸乙酯按照10-20：5-10：30-40的质量比制备出光催化纳米涂料；将烧制好的绝缘子冷却到50℃以下；涂敷所述光催化纳米涂料，然后按照20-50℃/min的升温速度，升温到300-600℃，并维持1-3h，然后按照10-20℃/min的降温速度降到常温。优选的，所述光催化纳米涂料还包括助溶剂，表面活性剂，杀菌剂，水等添加剂。
所述热敏电阻涂层的厚度为50-300微米。所述光催化纳米材料层为20-100微米。
本发明所述的高压复合绝缘子，其表面涂敷有两层涂料，其中最外层的光催化纳米材料，不仅具有纳米材料的疏水特性，使得水汽无法在绝缘子表面形成水膜，水汽附着在该涂层表面会形成接触角很大的水珠，在释放潜热进一步形成覆冰前就从绝缘子上滚落，减少了绝缘子覆冰事故的发生，同时由于光催化材料本身具有吸收紫外线的作用，对于吸附在绝缘子表面的油脂等有机物具有光催化分解的作用，从而除去了沾附在绝缘子表面的有机污垢，减少了污闪的发生。
内层的热敏电阻材料，充分利用了热敏电阻材料在较低温度下具有较低的电阻，当遇到雨雪天气时，绝缘子内部适当的泄露电流通过时，加热绝缘子表面，使得沾附到表面没有滚落的水汽被蒸干，当温度上升后，其电阻值快速上升，阻止了电流变大造成击穿事故。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
将BaCO3、TiO2、La2O3、Y2O3、SrO按照0.9：1：0.02：0.01：0.02的摩尔比经过湿式球磨粉碎，脱水干燥后，在300℃下预热1h后，在1200℃下煅烧2h，制得改性的BaTiO3材料，将改性BaTiO3材料放置在真空镀膜设备的阴极作为溅射靶，以已经烧制好的绝缘子本体作为阳极，即可得到具有改性的BaTiO3材料涂层的绝缘子。
将纳米二氧化钛、聚四氟乙烯纳米粉、乙酸乙酯按照15：10：30的质量比混合均匀得到光催化纳米涂料；将绝缘子冷却到50℃以下；涂敷所述光催化纳米涂料，然后按照20℃/min的升温速度，升温到600℃，并维持3h，然后按照20℃/min的降温速度降到常温。即可得到高压复合绝缘子。
实施例2
将BaCO3、TiO2、La2O3、Y2O3、SrO按照0.9：1：0.02：0.01：0.02的摩尔比经过湿式球磨粉碎，脱水干燥后，在300℃下预热1h后，在1200℃下煅烧2h，制得改性的BaTiO3材料，将改性BaTiO3材料在球磨机中进行多次粉碎过筛，得到600目的改性的BaTiO3材料。将改性的BaTiO3材料粉末与乙酸乙酯、硅酸钠、无水乙醇按照20:50:20:80的质量比混合，经过搅拌，超声波分散处理3h后得到改性的BaTiO3材料涂料，将该涂料涂敷在绝缘子表面，在500℃煅烧1h。
将纳米二氧化钛、聚四氟乙烯纳米粉、乙酸乙酯按照15：10：30的质量比混合均匀得到光催化纳米涂料；将绝缘子冷却到50℃以下；涂敷所述光催化纳米涂料，然后按照20℃/min的升温速度，升温到600℃，并维持3h，然后按照20℃/min的降温速度降到常温。即可得到高压复合绝缘子。
对比例1：
采用实施例1中所述的方法，仅仅在绝缘子表面涂敷有一层纳米氧化钛涂层。
实施例1、2和对比例1的绝缘子进行覆冰实验，在人工气候试验箱中模拟冰雨天气，覆冰3小时，结果如下表所示：
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概括。本发明的所有实施方案都只能认为是对本发明的说明而不是限制，凡是根据本发明的技术内容所作出的任何细微修改或等同替换，都属于本发明的技术方案之内。
Claims (8)
1.一种高压复合绝缘子，所述绝缘子由陶瓷基体，热敏电阻材料涂层，光催化纳米材料涂层构成。
2.如权利要求1所述的高压复合绝缘子，其特征在于所述热敏电阻材料是稀土元素改性的BaTiO3，其组成为(Ba1-x-1.5y-1.5zSrxYyLaz)TiO3，其中x是0.02-0.05，y是0.01-0.03，z是0.02-0.05。
3.如权利要求2所述的高压复合绝缘子，其特征在于所述热敏电阻材料可以通过高频溅射法或涂敷法成膜。
4.如权利要求3所述的高压复合绝缘子，其特征在于所述热敏电阻材料的涂敷法成膜是将改性的BaTiO3材料粉末与乙酸乙酯、硅酸钠、无水乙醇按照10-20:40-60:20-30:50-100的质量比混合，经过搅拌，超声波分散处理3-5h，即可得到改性的BaTiO3材料涂料；将所述涂料涂敷在绝缘子表面并在400-600℃下煅烧1-3h。
5.如权利要求1所述的高压复合绝缘子，其特征在于所述光催化纳米材料包含纳米二氧化钛和纳米聚四氟乙烯。
6.如权利要求5所述的高压复合绝缘子，其特征在于所述纳米二氧化钛和纳米聚四氟乙烯的粒径为10-100nm。
7.如权利要求1所述的高压复合绝缘子，其特征在于所述光催化纳米层采用涂敷的方式成膜，其包括以下步骤：将纳米二氧化钛、聚四氟乙烯纳米粉、乙酸乙酯按照10-20：5-10：30-40的质量比制备出光催化纳米涂料；将烧制好的绝缘子冷却到50℃以下；涂敷所述光催化纳米涂料，然后按照20-50℃/min的升温速度，升温到300-600℃，并维持1-3h，然后按照10-20℃/min的降温速度降到常温。
8.如权利要求1所述的高压复合绝缘子，其特征在于所述热敏电阻涂层的厚度为50-300微米，所述光催化纳米材料层为20-100微米。
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