CN105238172A - 一种耐盐碱腐蚀的绝缘子 - Google Patents
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Abstract
一种耐盐碱腐蚀的绝缘子，包括绝缘子本体，其特征在于：在绝缘子伞裙下表面和上表面边缘部分涂覆有包含Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒的涂料涂层，所述Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒的涂料中包含有Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒和有机硅改性氟树脂，其中Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒的用量为0.5-1.0wt％，有机硅改性氟树脂的用量为5-20wt％。该绝缘子产品具有优良的抗盐碱腐蚀性能，适合在南方潮湿高盐碱的环境中使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种防污高压复合绝缘子及其制备方法，尤其是一种适用于高盐碱环境下使用的绝缘子及其制备方法。
背景技术
随着我国工业的快速发展，许多地区的污染程度越来越高，环境污染问题日益突出，导致了电力设备积蓄污染物速度越来越快，极易引起电力设备的污闪事故。在沿海较为发达地区，电力设备的污闪问题更加严重，一方面因为沿海地区的经济较为发达，污染较为严重；另一方面也是因为沿海地区的大气盐分较多，对设备的盐蚀更为严重。因此加强沿海地区电力设备的监管，开发适合沿海地区环境特点的电力设备很有必要。
绝缘子是电力输送和使用中常见的特殊绝缘控件，由于其形状一般为圆盘状，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。
常见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，定期检测绝缘子的绝缘性能等。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。
在盐碱腐蚀比较严重的地区，空气中的盐碱随尘土飘落到绝缘子上，随着雨水的降临，绝缘子表面形成离子化合物，导致绝缘子表面泄露电流增大，乘胜热量并烘干部分污染层，被烘干的部分称为干区或干带，作用电压将集中在干带上，干带往往仅几厘米宽，因此电场强度很高，容易引起干带上的沿面闪络。在干带上出现的电阻与未烘干的污层电阻是相串联的。如果串联电阻足够低，泄漏电流足够大，放电将转变成电弧。电弧能持续燃烧和逐步发展，最终导致两极间的完全闪络。
采用表面涂覆超疏水材料是当前增强绝缘子自清洁性能的重要方法，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。
CN102511065A公开了一种绝缘子，包括绝缘表面，所述绝缘表面的一部分涂覆有特定电阻率的导电涂料，特定电阻率的导电涂料区域与非导电涂料区域配置成在干燥环境下所述绝缘子的上下金具间无连续导电通道，且所述特定电阻率的导电涂料区域在所述绝缘表面上所能引起的泄漏电流值在覆冰气候条件下使所述绝缘表面达到防止覆冰的温度。还公开了一种采用了所述绝缘子的输电设备。在覆冰气候条件下，导电涂料能够起到提高绝缘子表面泄漏电流值从而防止覆冰形成的作用。
CN102982922A公开了一种一种防冻绝缘子，属于电力行业输变电用绝缘子领域。该绝缘子包括绝缘子本体，在绝缘子伞裙下表面和上表面边缘部分涂覆有RTV导电涂料层，在上表面中心部分涂敷RTV涂料层。本发明所提供的一种防冻绝缘子，在雨雪天气时能够在绝缘子表面形成泄露电流回路，利用电能产生的热量使水在绝缘子起到防冻效果，在晴天时仍然保证了绝缘子在正常天气条件下的绝缘性能。
绝缘子涂料或表面改性虽然都不同程度的解决了绝缘子表面的自清洁问题，但是其耐盐碱性能都没有特别的加强，在高盐碱环境下的性能还有不足。
发明内容
为了解决在高盐碱环境下绝缘子表面容易被腐蚀，易于发生闪污的问题，本发明提供了一种耐盐碱绝缘子，所述绝缘子由陶瓷基体和包含Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒的涂料涂层构成。本发明的绝缘子具有较好的抗结冰性能和抗积垢性能。表面涂敷层不仅涂层与本体粘附牢固，不易脱落，而且所述涂层具有氧化分解沾染的有机物，使绝缘子表面保持光滑清洁，从而减少吸附盐碱湿气的侵蚀。
本发明的技术方案如下：
一种耐盐碱腐蚀的绝缘子，包括绝缘子本体，其特征在于：在绝缘子伞裙下表面和上表面边缘部分涂覆有包含Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒的涂料涂层，所述Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒的涂料中包含有Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒和有机硅改性氟树脂，其中Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒的用量为0.5-1.0wt％，有机硅改性氟树脂的用量为5-20wt％。
所述Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：调节HAuCl4水溶液的pH值到5.5-6.5，加入Y沸石纳米颗粒，吸附24-36h，干燥后在300-600℃，惰性气体气氛下气煅烧5-12h，得到Au/Y沸石；以钛酸四丁酯作为钛源，并以硅胶为硅源，并按照Ti/Si＝0.2～0.5加入钛源，加入Au/Y沸石，Au/Y沸石与硅胶的质量比为0.05-0.5，并继续搅拌5-10h，调节混合溶液pH值为10-11；将所得胶体移入水浴锅中，在80-120℃下晶化24-36h，产物经去离子水洗涤、真空泵抽滤后，在烘箱中于100-110℃下干燥12-36h，即得到Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒产品。
所述耐盐碱电力设备涂料的制备方法，包括如下步骤：Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒加入到溶剂中用超声波处理1-2h，粉碎分散均匀；然后按硅烷偶联剂与Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒质量比为1∶1～3∶1加入硅烷偶联剂，用盐酸调节pH值为3，水浴下反应；最后按有机硅改性氟树脂与Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒质量比为5∶1～10∶1加入有机硅改性氟树脂，继续反应，获得产品。
分子筛的性质通常取决于硅铝比、酸性位比例、酸强度、比表面积、孔结构等。由于高铝含量的Y型分子筛能阻止金粒子烧结，并为金物种提供一个较亲水的环境，因此具有相对较好的活性，这为载体的选择提供了一定依据。通常制备条件的选择对催化剂的性质影响较大，对Au/Y催化氧化CO的反应而言，高pH值、高浓度和低温制备的催化剂活性表面受限，导致金粒子较大；低pH值、低浓度的条件能够使较多的金物种进入到方钠石笼中但CO不能进入，且低pH值还使得氯的含量增加；搅拌时间太长则造成金粒子流失，这都使得催化剂活性降低。制备好的催化剂通常需要在气体环境下做热处理，空气流中焙烧处理的催化剂能将烧结的金分裂为较小的粒子；在H2/N2流中高温还原处理的催化剂虽然具有最高的金分散度和最低的氧气释放温度，但催化剂活性位上CO和O2的较强的竞争吸附导致活性较低；经过以上方法和在He中高温热处理的催化剂在干燥条件下活性较好，但抗水性不好，如果将催化剂在伴有水蒸汽的He中热处理，则提高了抗水性。可见，合适的制备方法、适当的处理条件都对催化剂影响较大。
本发明利用纳米金具有高效的有机物低温氧化性能和二氧化钛的光催化氧化特性，制备出具有催化分解有机物和一定抗菌性能的涂料，可以将吸附在电力设备上的有机物小分子分解成二氧化碳和水，阻止其粘结在电力设备表面，从而达到电力设备自清洁的目的。但是由于纳米金颗粒很容易聚集长大，因此较难将金用于催化反应，本发明创造性的将纳米金吸附固定在具有笼状微孔结构的Y沸石上，同时辅以活性分子筛的酸性位活性中心，进一步增强了其催化能力，氧化钛的加入则可以进一步稳定纳米金微粒，并改善催化剂的电子释放能力，增强反应活性。
所述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。
所述光催化纳米层可以采用涂敷的方式成膜，其包括以下步骤：制备出光催化纳米涂料；将绝缘子预热到50-80℃；涂敷所述光催化纳米涂料，然后按照5-10℃/min的升温速度，升温到100-300℃，并维持5-10h，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。
所述涂层的厚度为100-500微米，优选是200-300微米。
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
Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒的制备：
调节HAuCl4水溶液的pH值到5.5，加入Y沸石纳米颗粒，吸附24h，干燥后在350℃，惰性气体气氛下气煅烧10h，得到Au/Y沸石；以钛酸四丁酯作为钛源，并以硅胶为硅源，并按照Ti/Si＝0.3加入钛源，加入Au/Y沸石，Au/Y沸石与硅胶的质量比为0.1，并继续搅拌5h，调节混合溶液pH值为10；将所得胶体移入水浴锅中，在100℃下晶化24h，产物经去离子水洗涤、真空泵抽滤后，在烘箱中于100℃下干燥12h，即得到Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒产品。
耐盐碱电力设备涂料的制备
Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒加入到溶剂中用超声波处理1h，粉碎分散均匀；然后按硅烷偶联剂与Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒质量比为1∶1加入硅烷偶联剂，用盐酸调节pH值为3，水浴下反应；最后按氟树脂与Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒质量比为5∶1加入氟树脂，继续反应；以Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒质量为基准，加入10质量份的异丙醇，再加入0.5质量份的非离子表面活性剂，2质量份的甲基丙烯酸甲酯，0.2质量份的杀菌剂，得到涂料。
将绝缘子预热到80℃；涂敷所述光催化纳米涂料，然后按照10℃/min的升温速度，升温到300℃，并维持10h，然后按照10℃/min的降温速度降到常温。得到耐盐碱的绝缘子产品。
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的绝缘子进行耐腐蚀实验，在人工气候试验箱中模拟盐碱湿热环境，空气相对湿度为95％，温度为30℃，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 (5)
1.一种耐盐碱腐蚀的绝缘子，包括绝缘子本体，其特征在于：在绝缘子伞裙下表面和上表面边缘部分涂覆有包含Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒的涂料涂层，所述Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒的涂料中包含有Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒和有机硅改性氟树脂，其中Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒的用量为0.5-1.0wt％，有机硅改性氟树脂的用量为5-20wt％。
2.如权利要求1所述的绝缘子，其特征在于所述Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒的制备方法包括以下步骤：调节HAuCl4水溶液的pH值到5.5-6.5，加入Y沸石纳米颗粒，吸附24-36h，干燥后在300-600℃，惰性气体气氛下气煅烧5-12h，得到Au/Y沸石；以钛酸四丁酯作为钛源，并以硅胶为硅源，并按照Ti/Si＝0.2～0.5加入钛源，加入Au/Y沸石，Au/Y沸石与硅胶的质量比为0.05-0.5，并继续搅拌5-10h，调节混合溶液pH值为10-11；将所得胶体移入水浴锅中，在80-120℃下晶化24-36h，产物经去离子水洗涤、真空泵抽滤后，在烘箱中于100-110℃下干燥12-36h，即得到Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒产品。
3.如权利要求1所述的涂料的绝缘子，包括如下步骤：Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒加入到溶剂中用超声波处理1-2h，粉碎分散均匀；然后按硅烷偶联剂与Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒质量比为1∶1～3∶1加入硅烷偶联剂，用盐酸调节pH值为3，水浴下反应；最后按有机硅改性氟树脂与Au/Y/TiO2沸石纳米颗粒质量比为5∶1～10∶1加入有机硅改性氟树脂，继续反应，获得产品。
4.如权利要求1所述的绝缘子，其特征在于所述涂料可以采用涂敷的方式成膜，包括以下步骤：将绝缘子预热到50-80℃；涂敷所述光催化纳米涂料，然后按照5-10℃/min的升温速度，升温到100-300℃，并维持5-10h，然后按照10-20℃/min的降温速度降到常温。
5.如权利要求1所述的绝缘子，其特征在于所述涂层的厚度为100-500微米，优选是200－300微米。
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