CN105368285B - 一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料及其制备方法,按照重量份计,包括:树脂55~70份,石英砂20~30份,天然樟脑1~8份,偶联剂0.2~1.2份,纳米填料28~36份,溶剂30~40份,固化剂1~3份,防沉剂2~4份,分散剂1~4份和消泡剂0.2~0.5份。本发明的导热抗腐蚀超高压绝缘涂料导热性能好、力学性能高、电绝缘性良好、抗腐蚀、耐磨性强且制备工艺简单、原料易得。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料,特别涉及一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料及其制备方法。
背景技术
我国国土幅员辽阔,能源资源多分布在中西部和北部,而负荷多分布东部和南部。超高压电网的最大特点是大容量、远距离输电,能够实现能源资源大范围优化配置,保障可靠的电力供应。国家电网公司结合本国国情以加快建设坚强智能电网为发展目标,建设超高压电网为骨干网架。
输变电设备外绝缘表面在户外挂网运行中发现在污染较重地区,多数涂层的憎水性、耐油性、耐酸碱能力不强,抗老化能力不够,涂层很容易被腐蚀而失效。
大多数聚合物基涂层不导热或低导热,甚至是绝热的(如导弹外热防护涂层)。然而,在某些散热或热传导场合却需要涂层具有较高导热性能,如用于暖气换热片表面散热和保护作用的涂层。此外,在电子电气行业使用的导热涂层有时还须具备良好的电绝缘性,即绝缘导热涂料,才能满足绝缘场合下的散热。
耐高温型导热绝缘涂料广泛用于电机电器、变压器线圈的浸渍、电枢线圈、定子内部的表面覆盖漆等,还可用于化工设备机车发动机及排气管内壁、各种加热器等的高温涂料。该类涂层在高温下具有良好的导热能力,对于绝缘场合器件散热很重要。
公告号CN101781498B提供的“一种架空高压电线用绝缘涂料及其制备方法” 采用聚四氟乙烯树脂和其他填料制备出的涂料具有自清洁、 防积雪、 耐高电压的优异性能,但是未能充分考虑到涂料的耐高温性和导热性,不利于绝缘材料工作过程中的散热;公告号CN102382568B提供的“一种耐高温绝缘涂料”采用常温硬化绝缘树脂和其他填料制备出的涂料虽然保证了涂料具有一定的耐高温性,但对于涂料整体的性能和导热性未做充分的改进。
因此,绝缘涂料不仅需要拥有涂料的耐高温和优异的电绝缘性能,还需要具有良好的抗腐蚀性和耐高温导热性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,针对现有技术的不足,提供一种耐高温、力学性能高、电绝缘性良好、抗腐蚀、导热性好且制备工艺简单、原料易得的导热抗腐蚀超高压绝缘涂料。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:树脂55~70份,石英砂20~30份,天然樟脑1~8份,偶联剂0.2~1.2份,纳米填料28~36份,溶剂30~40份,固化剂1~3份,防沉剂2~4份,分散剂1~4份和消泡剂0.2~0.5份。
优选的,所述树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
优选的,所述偶联剂与纳米填料的重量比为1~3:100。
优选的,所述偶联剂为硅烷偶联剂。
优选的,所述纳米填料为纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末。
优选的,所述纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的重量比为1~2:3~5:1。
优选的,所述溶剂为乙酰胺和二甲苯按照体积比1:2~2.5的比例组成混合而成。
优选的,所述固化剂为聚酰胺。
一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料的制备方法,包括以下步骤:
1)将偶联剂溶解在部分溶剂中,超声30~50分钟,然后和纳米填料一起加入到高速分散机中,560~720转/分下搅拌并升温至80~100℃,搅拌50~60分钟,冷却至室温;
2)将步骤1)所得用偶联剂处理过的纳米填料和石英砂、部分分散剂、部分树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至1600~2000转/分钟,高速分散搅拌混合2~4小时后,然后再加入消泡剂、防沉剂、剩余的分散剂和剩余的树脂,搅拌1~2小时,研磨40~50分钟,过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与天然樟脑、固化剂、剩余溶剂充分混合后超声2~3小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散30~40分钟,过滤即可。
优选的,所述部分溶剂的添加量为纳米填料重量的10%~20%,所述部分树脂的用量为重量份100份树脂中的40~50份,所述部分分散剂的用量为重量份100份分散剂中的50~60份。
本发明的有益效果是:
1.聚苯乙烯树脂与聚氨酯树脂混合使用制备涂料,可以优化使用单一树脂制备涂料而出现的耐热性低,机械强度小,易老化发脆,柔韧性和附着力差的缺点,充分利用两种树脂的优点制备出性能更好的涂料。
2.硅烷偶联剂能够以单分子状态的形式包覆在纳米填料表面,提高大部分纳米填料在材料中的分散性,以缩短研磨时间,使得在相同研磨时间内粒子研磨的更细,同时还具有一定的触变性能,从而在一定程度上提高涂料的斥水性、耐磨性和耐洗涤性。
3.纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末按照一定混合比例的添加可以通过范德华力吸附树脂分子链,从而有效地增韧涂料,增加尺寸稳定性,最终增强其耐压性能,硅、铝化合物电化学保护层的屏蔽作用,有力地减慢了涂层的腐蚀速度,使得涂层抗老化性好,具有优异的耐湿热、耐盐雾性能,大幅度提高涂料体积电阻率和抗腐蚀性。
4.乙酰胺和二甲苯按照一定体积比组成的混合溶剂,可以保证溶液良好的均匀性,在与聚酰胺固化剂的配合使用时能够提高涂层的附着力和机械强度,增强漆膜的耐溶剂、耐腐蚀性及耐温性。
5.天然樟脑是具有光学活性的手性天然产物,其非对称的羰基结构,使得天然樟脑具有很大的空间位阻,同时由于不对称因素的存在,在乙酰胺和二甲苯组成的混合溶剂中超声充分溶解后与固化剂进行分散后使得分子可以更加紧致的排列,进而提高了涂料的绝缘性能。
总之,本发明提供的一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料质量稳定,具有良好的绝缘性能、耐腐蚀性、耐高温而且导热性好,制备方法简单,条件温和,生产成本低,具有较好的市场前景。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例所用原料均可从市场购买,其中,NXZ消泡剂相容性好,对涂料体系无不良影响,安全性高;聚烯烃蜡防沉剂有防沉和防流挂的作用,还可以改善流平性;采用阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂,在一定的温度和转速搅拌下,能够有效吸附在原料表面并产生静电排斥力使原料分散具有长久的稳定性;聚酰胺固化剂在于乙酰胺和二甲苯按照一定体积比组成的混合溶剂配合使用时够提高涂层的附着力和机械强度,增强漆膜的耐溶剂、耐腐蚀性及耐温性。
实施例1
一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:树脂:55份,石英砂:20份,天然樟脑:1份,硅烷偶联剂:0.4份,纳米填料:28份,溶剂:30份,聚酰胺固化剂:1份,聚烯烃蜡防沉剂:2份,阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂:1份和NXZ消泡剂:0.2份。
其中,树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
其中,纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的混合重量比为1:3:1。
其制备方法是:
1)将0.4重量份的硅烷偶联剂溶解在4重量份以乙酰胺和二甲苯按照体积比1:2混合而成的溶剂中,超声30分钟,然后和28重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,560转/分下搅拌并升温至80℃,搅拌50分钟,冷却至室温备用;
2)将20重量份的石英砂、1重量份的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和22重量份的树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至1600转/分钟,高速分散搅拌混合2小时后,然后再加入0.2重量份的NXZ消泡剂、2重量份的聚烯烃蜡防沉剂、剩余的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂和剩余的树脂,搅拌1小时,研磨40分钟,经研磨过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与1重量份的天然樟脑、1重量份的聚酰胺固化剂、剩余溶剂混合超声2小时后加入到高剪切混合乳化机,高速分散30分钟,过滤,得到所需涂料。
实施例2
一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:树脂:70份,石英砂:30份,天然樟脑:6.8份,硅烷偶联剂:0.5份,纳米填料:36份,溶剂:40份,聚酰胺固化剂:3份,聚烯烃蜡防沉剂:4份,阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂:4份和NXZ消泡剂:0.5份。
其中,树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
其中,纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的混合重量比为2:5:1。
其制备方法是:
1)将0.5重量份的硅烷偶联剂溶解在8重量份以乙酰胺和二甲苯按照体积比1:2.5混合而成的溶剂中,超声50分钟,然后和36重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,720转/分下搅拌并升温至100℃,搅拌60分钟,冷却至室温备用;
2)将30重量份的石英砂、2重量份的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和30重量份的树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至2000转/分钟,高速分散搅拌混合4小时后,然后再加入0.5重量份的NXZ消泡剂、4重量份的聚烯烃蜡防沉剂、剩余的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂和剩余的树脂,搅拌2小时,研磨50分钟,经研磨过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与6.8重量份的天然樟脑、3重量份的聚酰胺固化剂、剩余溶剂混合超声2小时后加入到高剪切混合乳化机,高速分散40分钟,过滤,得到所需涂料。
实施例3
一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:树脂:60份,石英砂:25份,天然樟脑:3.5份,硅烷偶联剂:0.6份,纳米填料:30份,溶剂:35份,聚酰胺固化剂:2份,聚烯烃蜡防沉剂:3份,阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂:2份和NXZ消泡剂:0.4份。
其中,树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
其中,纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的混合重量比为2:3:1。
其制备方法是:
1)将0.6重量份的硅烷偶联剂溶解在6重量份以乙酰胺和二甲苯按照体积比1:2混合而成的溶剂中,超声40分钟,然后和30重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,660转/分下搅拌并升温至90℃,搅拌60分钟,冷却至室温备用;
2)将25重量份的石英砂、2.5重量份的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和25重量份的树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至1850转/分钟,高速分散搅拌混合2.5小时后,然后再加入0.4重量份的NXZ消泡剂、3重量份的聚烯烃蜡防沉剂、剩余的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂和剩余的树脂,搅拌1.5小时,研磨45分钟,经研磨过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与3.5重量份的天然樟脑、2重量份的聚酰胺固化剂、剩余溶剂混合超声2小时后加入到高剪切混合乳化机,高速分散35分钟,过滤,得到所需涂料。
实施例4
一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:树脂:65份,石英砂:26份,天然樟脑:5.5份,硅烷偶联剂:0.45份,纳米填料:32份,溶剂:36份,聚酰胺固化剂:1.5份,聚烯烃蜡防沉剂:2.5份,阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂:3份和NXZ消泡剂:0.5份。
其中,树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
其中,纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的混合重量比为1:4:1。
其制备方法是:
1)将0.45重量份的硅烷偶联剂溶解在5.5重量份以乙酰胺和二甲苯按照体积比1:2.2混合而成的溶剂中,超声45分钟,然后和32重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,680转/分下搅拌并升温至85℃,搅拌56分钟,冷却至室温备用;
2)将26重量份的石英砂、1.6重量份的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和28重量份的树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至1950转/分钟,高速分散搅拌混合3.5小时后,然后再加入0.5重量份的NXZ消泡剂、2.5重量份的聚烯烃蜡防沉剂、剩余的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂和剩余的树脂,搅拌2小时,研磨48分钟,经研磨过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与5.5重量份的天然樟脑、1.5重量份的聚酰胺固化剂、剩余溶剂混合超声3小时后加入到高剪切混合乳化机,高速分散36分钟,过滤,得到所需涂料。
实施例5
一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:树脂:68份,石英砂:24份,天然樟脑:8份,硅烷偶联剂:0.75份,纳米填料:35份,溶剂:38份,聚酰胺固化剂:2.6份,聚烯烃蜡防沉剂:3.5份,阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂:2.8份和NXZ消泡剂:0.4份。
其中,树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
其中,纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的混合重量比为1.5:4:1。
其制备方法是:
1)将0.75重量份的硅烷偶联剂溶解在6.8重量份以乙酰胺和二甲苯按照体积比1:2.5混合而成的溶剂中,超声42分钟,然后和35重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,640转/分下搅拌并升温至90℃,搅拌54分钟,冷却至室温备用;
2)将24重量份的石英砂、1.5重量份的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和30重量份的树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至2000转/分钟,高速分散搅拌混合4小时后,然后再加入0.4重量份的NXZ消泡剂、3.5重量份的聚烯烃蜡防沉剂、剩余的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂和剩余的树脂,搅拌1.5小时,研磨50分钟,经研磨过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与8重量份的天然樟脑、2.6重量份的聚酰胺固化剂、剩余溶剂混合超声2.5小时后加入到高剪切混合乳化机,高速分散40分钟,过滤,得到所需涂料。
实施例6
一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:树脂:68份,石英砂:24份,天然樟脑:2.6份,硅烷偶联剂:0.68份,纳米填料:35份,溶剂:38份,聚酰胺固化剂:2.54份,聚烯烃蜡防沉剂:3.3份,阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂:2.8份和NXZ消泡剂:0.4份。
其中,树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
其中,纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的混合重量比为1.3:3.7:1。
其制备方法是:
1)将0.68重量份的硅烷偶联剂溶解在6.8重量份以乙酰胺和二甲苯按照体积比1:2.25混合而成的溶剂中,超声41分钟,然后和35重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,668转/分下搅拌并升温至90℃,搅拌54分钟,冷却至室温备用;
2)将24重量份的石英砂、1.5重量份的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和30重量份的树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至2000转/分钟,高速分散搅拌混合4小时后,然后再加入0.4重量份的NXZ消泡剂、3.3重量份的聚烯烃蜡防沉剂、剩余的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂和剩余的树脂,搅拌1.5小时,研磨50分钟,经研磨过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与2.6重量份的天然樟脑、2.54重量份的聚酰胺固化剂、剩余溶剂混合超声3小时后加入到高剪切混合乳化机,高速分散40分钟,过滤,得到所需涂料。
实施例7
一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:树脂:64份,石英砂:25份,天然樟脑:5份,硅烷偶联剂:0.45份,纳米填料:30份,溶剂:36份,聚酰胺固化剂:1.5份,聚烯烃蜡防沉剂:2.45份,阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂:3份和NXZ消泡剂:0.5份。
其中,树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
其中,纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的混合重量比为1:4:1。
其制备方法是:
1)将0.45重量份的硅烷偶联剂溶解在5.5重量份以乙酰胺和二甲苯按照体积比1:2.2混合而成的溶剂中,超声45分钟,然后和30重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,686转/分下搅拌并升温至85℃,搅拌56分钟,冷却至室温备用;
2)将25重量份的石英砂、1.6重量份的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和28重量份的树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至1950转/分钟,高速分散搅拌混合3.5小时后,然后再加入0.5重量份的NXZ消泡剂、2.45重量份的聚烯烃蜡防沉剂、剩余的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂和剩余的树脂,搅拌2小时,研磨48分钟,经研磨过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与5重量份的天然樟脑、1.5重量份的聚酰胺固化剂、剩余溶剂混合超声2小时后加入到高剪切混合乳化机,高速分散36分钟,过滤,得到所需涂料。
实施例8
一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:树脂:70份,石英砂:28份,天然樟脑:6份,硅烷偶联剂:0.46份,纳米填料:36份,溶剂:40份,聚酰胺固化剂:2.7份,聚烯烃蜡防沉剂:4份,阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂:4份和NXZ消泡剂:0.5份。
其中,树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
其中,纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的混合重量比为2:5:1。
其制备方法是:
1)将0.46重量份的硅烷偶联剂溶解在8重量份以乙酰胺和二甲苯按照体积比1:2.5混合而成的溶剂中,超声50分钟,然后和36重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,720转/分下搅拌并升温至100℃,搅拌60分钟,冷却至室温备用;
2)将28重量份的石英砂、2重量份的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和30重量份的树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至2100转/分钟,高速分散搅拌混合4小时后,然后再加入0.5重量份的NXZ消泡剂、4重量份的聚烯烃蜡防沉剂、剩余的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂和剩余的树脂,搅拌2小时,研磨50分钟,经研磨过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与6重量份的天然樟脑、2.7重量份的聚酰胺固化剂、剩余溶剂混合超声2小时后加入到高剪切混合乳化机,高速分散40分钟,过滤,得到所需涂料。
为了突出本发明的创新点,使本领域的技术人员能够充分理解本发明,现列举本发明在试验阶段或采用现有技术的对比实施例,并对其与本发明的实施例进行效果说明。
对比例1
纳米填料不经过偶联剂的处理直接用于涂料的制备:
树脂:68份,石英砂:24份,天然樟脑:6份,纳米填料:35份,溶剂:38份,聚酰胺固化剂:2.6份,聚烯烃蜡防沉剂:3.5份,阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂:2.8份和NXZ消泡剂:0.4份。
其中,树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
其中,纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的混合重量比为1.5:4:1。
1)将24重量份的石英砂、1.5重量份的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂、35重量份的纳米填料和30重量份的树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至2000转/分钟,高速分散搅拌混合4小时后,然后再加入0.4重量份的NXZ消泡剂、3.5重量份的聚烯烃蜡防沉剂、剩余的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂和剩余的树脂,搅拌1小时,研磨50分钟,经研磨过滤出料备用;
2)将步骤1)中研磨过滤后的组分与6重量份的天然樟脑、2.6重量份的聚酰胺固化剂、38重量份的溶剂混合超声2小时后加入到高剪切混合乳化机,高速分散40分钟,过滤,得到所需涂料。
对比例2
采用通过偶联剂表面处理的纳米氧化铝粉末直接用于涂料的制备:
树脂:68份,石英砂:24份,天然樟脑:5份,硅烷偶联剂:0.75份,纳米氧化铝填料:35份,溶剂:38份,聚酰胺固化剂:2.6份,聚烯烃蜡防沉剂:3.5份,阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂:2.8份和NXZ消泡剂:0.4份。
其中,树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
1)将0.75重量份的硅烷偶联剂溶解在6.8重量份以乙酰胺和二甲苯按照体积比1:2.5混合而成的溶剂中,超声42分钟,然后和35重量份的纳米氧化铝粉末一起加入到高速分散机中,640转/分下搅拌并升温至90℃,搅拌54分钟,冷却至室温备用;
2)将24重量份的石英砂、1.5重量份的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米氧化铝填料和30重量份的树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至2000转/分钟,高速分散搅拌混合4小时后,然后再加入0.4重量份的NXZ消泡剂、3.5重量份的聚烯烃蜡防沉剂、剩余的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂和剩余的树脂,搅拌2小时,研磨50分钟,经研磨过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与5重量份的天然樟脑、2.6重量份的聚酰胺固化剂、剩余溶剂混合超声2小时后加入到高剪切混合乳化机,高速分散40分钟,过滤,得到所需涂料。
对比例3
溶剂只采用单一的二甲苯溶剂:
树脂:68份,石英砂:24份,天然樟脑:6份,硅烷偶联剂:0.75份,纳米填料:35份,二甲苯溶剂:38份,聚酰胺固化剂:2.6份,聚烯烃蜡防沉剂:3.5份,阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂:2.8份和NXZ消泡剂:0.4份。
其中,树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
其中,纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的混合重量比为1.5:4:1。
1)将0.75重量份的硅烷偶联剂溶解在6.8重量份二甲苯溶剂中,超声42分钟,然后和35重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,640转/分下搅拌并升温至90℃,搅拌54分钟,冷却至室温备用;
2)将24重量份的石英砂、1.5重量份的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和30重量份的树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至2000转/分钟,高速分散搅拌混合4小时后,然后再加入0.4重量份的NXZ消泡剂、3.5重量份的聚烯烃蜡防沉剂、剩余的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂和剩余的树脂,搅拌1.5小时,研磨50分钟,经研磨过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与6重量份的天然樟脑、2.6重量份的聚酰胺固化剂、剩余溶剂混合超声2小时后加入到高剪切混合乳化机,高速分散40分钟,过滤,得到所需涂料。
对比例4
溶剂只采用单一的乙酰胺溶剂:
树脂:68份,石英砂:24份,天然樟脑:4份,硅烷偶联剂:0.75份,纳米填料:35份,乙酰胺溶剂:38份,聚酰胺固化剂:2.6份,聚烯烃蜡防沉剂:3.5份,阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂:2.8份和NXZ消泡剂:0.4份。
其中,树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
其中,纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的混合重量比为1.5:4:1。
1)将0.75重量份的硅烷偶联剂溶解在6.8重量份乙酰胺溶剂中,超声42分钟,然后和35重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,640转/分下搅拌并升温至90℃,搅拌54分钟,冷却至室温备用;
2)将24重量份的石英砂、1.5重量份的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和30重量份的树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至2000转/分钟,高速分散搅拌混合4小时后,然后再加入0.4重量份的NXZ消泡剂、3.5重量份的聚烯烃蜡防沉剂、剩余的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂和剩余的树脂,搅拌1.5小时,研磨50分钟,经研磨过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与4重量份的天然樟脑、2.6重量份的聚酰胺固化剂、剩余溶剂混合超声3小时后加入到高剪切混合乳化机,高速分散40分钟,过滤,得到所需涂料。
对比例5
采用甲基丙烯酸缩水甘油酯作为固化剂用于制备涂料:
树脂:70份,石英砂:30份,天然樟脑:5份,硅烷偶联剂:0.5份,纳米填料:36份,溶剂:40份,甲基丙烯酸缩水甘油酯固化剂:3份,聚烯烃蜡防沉剂:4份,阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂:4份和NXZ消泡剂:0.5份。
其中,树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
其中,纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的混合重量比为2:5:1。
其制备方法是:
1)将0.5重量份的硅烷偶联剂溶解在8重量份以乙酰胺和二甲苯按照体积比1:2.5混合而成的溶剂中,超声50分钟,然后和36重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,720转/分下搅拌并升温至100℃,搅拌60分钟,冷却至室温备用;
2)将30重量份的石英砂、2重量份的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和30重量份的树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至2000转/分钟,高速分散搅拌混合4小时后,然后再加入0.5重量份的NXZ消泡剂、4重量份的聚烯烃蜡防沉剂、剩余的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂和剩余的树脂,搅拌2小时,研磨50分钟,经研磨过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与5重量份的天然樟脑、3重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯固化剂、剩余溶剂混合超声2小时后加入到高剪切混合乳化机,高速分散40分钟,过滤,得到所需涂料。
对比例6
不使用天然樟脑制备涂料:
树脂:65份,石英砂:26份,硅烷偶联剂:0.45份,纳米填料:32份,溶剂:36份,聚酰胺固化剂:1.5份,聚烯烃蜡防沉剂:2.5份,阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂:3份和NXZ消泡剂:0.5份。
其中,树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2。
其中,纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的混合重量比为1:4:1。
其制备方法是:
1)将0.45重量份的硅烷偶联剂溶解在5.5重量份以乙酰胺和二甲苯按照体积比1:2.2混合而成的溶剂中,超声45分钟,然后和32重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,680转/分下搅拌并升温至85℃,搅拌56分钟,冷却至室温备用;
2)将26重量份的石英砂、1.6重量份的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和28重量份的树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至1950转/分钟,高速分散搅拌混合3.5小时后,然后再加入0.5重量份的NXZ消泡剂、2.5重量份的聚烯烃蜡防沉剂、剩余的阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液HDFSJ-01分散剂和剩余的树脂,搅拌2小时,研磨48分钟,经研磨过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与1.5重量份的聚酰胺固化剂、剩余溶剂混合超声3小时后加入到高剪切混合乳化机,高速分散36分钟,过滤,得到所需涂料。
对本发明中实施例1~8和对比例1~6制备的超高压绝缘涂料进行抗腐蚀性性能测试,结果表明实施例1~8所得涂料在NaOH溶液 (质量分数15%) 或浓H2SO4溶液 (质量分数3%)的环境下10天内不起泡、不脱落,而对比例1~6所得涂料在相同条件下超过3天即起泡、脱落。
其他性能测试结果见下表一。
表一为不同实施例和不同对比例制备出的涂料性能参数:
由以上测试数据可知:1)从对比例1~6和实施例1~8中可以看出,改变涂料制备中的固化剂、溶剂配比、纳米无机材料的添加以及其比例分配都会给涂料的性能带来一定的影响,导热性的影响较为明显,说明本发明中耐高温涂料的制备需要不同原料之间的相互配合使用才能达到更好的导热效果。2)从对比例4和对比例3与实施例1~8可以看出,使用乙酰胺或者二甲苯任意一种溶剂制备出的涂料性能从各个方面都较混合溶剂制备出的涂料性能差,说明混合溶剂可以使得涂料原料在制备过程中更好的溶解,从而更好的优化涂料的性能。3)从实施例1~8和对比例1可以看出,硅烷偶联剂能够包覆在纳米填料表面,提高大部分纳米填料在材料中的分散性,在一定程度上提高涂料的导热性和拉伸强度。4)从实施例1~8和对比例2可以看出,纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末颗粒按照一定的混合比例添加可以实现有效地增韧涂料,增强其耐冲击性和硬度,同时增加其抗腐蚀性。5)从实施例1~8和对比例5可以看出,聚酰胺固化剂相比较与在甲基丙烯酸缩水甘油酯作为固化剂与乙酰胺和二甲苯按照一定体积比组成的混合溶剂配合使用时,使得涂料具有较好的导热性。6)从实施例1~8和对比例6可以看出不添加天然樟脑制备出的涂料,较添加天然樟脑制备出的涂料性能差一些。
本发明的导热抗腐蚀超高压绝缘涂料具有良好的绝缘性能、耐腐蚀性、导热性好而且机械性能好,可广泛适用于超高或特高压输电网络。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料,其特征在于:按照重量份计,包括:树脂55~70份,石英砂20~30份,天然樟脑1~8份,偶联剂0.2~1.2份,纳米填料28~36份,溶剂30~40份,固化剂1~3份,防沉剂2~4份,分散剂1~4份和消泡剂0.2~0.5份;
所述树脂包括聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂,聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂的重量比为1:2;
所述纳米填料为纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末,所述纳米填料中纳米二氧化硅粉末、纳米氧化铝粉末和纳米硅酸锆粉末的重量比为1~2:3~5:1;
所述溶剂为乙酰胺和二甲苯按照体积比1:2~2.5的比例组成混合而成。
2.如权利要求1所述一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料,其特征在于:所述偶联剂与纳米填料的重量比为1~3:100。
3.如权利要求1所述一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料,其特征在于:所述偶联剂为硅烷偶联剂。
4.如权利要求1所述一种导热抗腐蚀超高压绝缘涂料,其特征在于:所述固化剂为聚酰胺。
5.一种如权利要求1所述的导热抗腐蚀超高压绝缘涂料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)将偶联剂溶解在部分溶剂中,超声30~50分钟,然后和纳米填料一起加入到高速分散机中,560~720转/分下搅拌并升温至80~100℃,搅拌50~60分钟,冷却至室温;
2)将步骤1)所得用偶联剂处理过的纳米填料和石英砂、部分分散剂、部分树脂依次加入到高速分散机中,调整搅拌速度至1600~2000转/分钟,高速分散搅拌混合2~4小时后,然后再加入消泡剂、防沉剂、剩余的分散剂和剩余的树脂,搅拌1~2小时,研磨40~50分钟,过滤出料备用;
3)将步骤2)中研磨过滤后的组分与天然樟脑、固化剂、剩余溶剂充分混合后超声2~3小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散30~40分钟,过滤即可。
6.如权利要求5所述的导热抗腐蚀超高压绝缘涂料的制备方法,其特征在于:所述部分溶剂的添加量为纳米填料重量的10%~20%,所述部分树脂的用量为重量份100份树脂中的40~50份,所述部分分散剂的用量为重量份100份分散剂中的50~60份。
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